Стальные экономайзеры
Стальные экономайзеры можно разделить на:
Гладко трубные;
Ребристые;
Плавниковые и мембранные.
Стальными экономайзерами обычно снабжают котлоагрегаты давлением более 22 бар.
Плавниковые и мембранные экономайзеры (рис. 13.4)
Рис. 13 .4. Плавниковые трубы экономайзера: А - приварные плавники; 6 - трубы плавникового профиля |
А а) б V |
С целью интенсификации теплоотдачи и повышения компактности к гладкотрубным стальным змеевиковым экономайзерам приваривают плавники. Это повышает тепловосприятие. Объем, занимаемый поверхностью нагрева с прямоугольными плавниками, меньше объема гладко трубной на 25-30 % при одинаковом расходе энергии на тягу.
Бывают и трубы плавникового профиля
(рис. 13.4). В мембранных поверхностях экономайзеров (рис. 13.5) трубы сва-
Толщиной 2-3 мм. Это уменьшает габариты водяного экономайзера на 40-50 %.
Стальные экономайзеры с ребристыми трубами. Ребристые стальные трубы образуются плотной посадкой на гладкую стальную трубу чугунных колец с ребрами. Такие конструкции применяют чре звычайно редко.
Ривают листами стали |
Рис. 13.5. Мембранная конвективная поверхность нагрева |
Стальные гладкотрубные экономайзеры получили наибольшее распространение. Они состоят из ряда параллельных согнутых в виде змеевиков труб (рис. 13 .6).
Рис. 13.6. Экономайзер котла ГЖ-19 (первая ступень): 1 - змеевики; 2 и 3 - входной и выходной коллекторы; 4 - опорные стойки; 5 - опорные балки; 6 - каркас котла; 7 - штуцера для подводящих и отводящих труб |
Трубы экономайзера укреплены на стойках, которые устанавливают на опорные балки коробчатой формы. Опорные балки крепят к каркасу. Балки изолируют, а иногда и охлаждают воздухом, путем присоединения их к дутьевому вентилятору.
Как правило, трубы экономайзера располагают в шахматном порядке (лучший коэффициент теплоотдачи и меньший износ, чем при коридорном расположении).
По ходу газов экономайзер разбивается на пакеты высотой 1-1,5 м. Разрывы между пакетами в пределах 550-600 мм, а между воздухоподогревате
Лем - не менее 800 мм. Это улучшает условия ремонта, хотя и требует значительного увеличения высоты конвективной шахты.
Трубы к коллектору в современных конструкциях присоединяют сваркой через промежуточные штуцера, которые также приваривают к коллектору.
В котлостроении явно выражена тенденция к постепенному уменьшению диаметров труб водяных экономайзеров. Вначале для изготовления змеевиков применяли трубы с наружным диаметром 60 и 51 мм. Затем перешли на трубы 38 мм, и, наконец, в последнее время - на трубы 32 мм. В настоящее время предусматривают конструктивные и технологические меры для перехода к трубам диаметрами 28 и 25 мм.
С уменьшением диаметра труб водяных экономайзеров интенсифицируется теплопередача, уменьшаются загрязнения поверхностей нагрева золой и увеличивается поверхность нагрева, размещаемая в единице объема. Например, при переходе от труб диаметром 38 мм на трубы диаметром 28 мм занимаемый поверхностью нагрева объем может быть уменьшен до 40 %.
При коридорном расположении труб они подвергаются значительно большим загрязнениям, чем при шахматном расположении. Кроме того, при равных условиях увеличиваются на 25 % габариты поверхности и вес металла. Поэтому для хвостовых поверхностей не следует располагать пучки труб в коридорном порядке.
Трубы в пакете экономайзера располагают как можно плотнее. По технологическим условиям изготовления змеевиков радиус гиба труб не может быть существенно меньше двух диаметров, поэтому минимальный шаг в продольном направлении Sr>60 мм. Уменьшение отношения Sr/dn до 1,0-1,5 может быть достигнуто применением многорядных змеевиков (рис. 13.7).
Рис. 13.7. Схема расположения змеевиков в экономайзере |
Уменьшение отношения Sr/d до 1 уменьшает габариты в 2,5 раза, а поверхность нагрева в 1,3 раза. Коэффициент загрязнения при этом уменьшается в 4 раза за счет самообдувки.
Поперечный шаг, исходя из условий необходимости размещения между трубами подвесок или опор змеевиков, рекомендуется: Sr/d = 2,3-2,5. Дистанционирование змеевиков осуществляют приваркой специальных гребенок к стойкам вверху и внизу пакета. В зонах температур больше 500 °С обычно применяют опоры, а не подвески. Чтобы трубы змеевиков не прогибались, расстояние между креплениями не должно превышать 3,5 м.
Экономайзеры могут быть кипящего и некипящего типа. В экономайзерах кипящего типа допускается кипение воды с образованием пара в количестве 14-15 %, а иногда до 20 %. Экономайзеры кипящего типа делают только стальными. Чугунные экономайзеры - все некипящего типа. В этих экономайзерах вода должна не догреваться до кипения на 30-50 °С. Конструктивно экономайзер некипящего типа отличается от кипящего тем, что между водяным экономайзером и котлом может быть установлена запорная арматура. Обычно в котлах с водяным экономайзером некипящего типа имеется обводной боров, по которому идут газы во время растопки. Также предусматривают и питание котла холодной водой мимо водяного экономайзера.
В водяных экономайзерах кипящего типа, которыми снабжены все современные котельные установки, между экономайзером и барабаном котла не установлено никакой запорной арматуры.
В экономайзерах кипящего типа, для надежного смыва со стенок образующихся пузырьков воды скорость движения воды должна быть не менее 1м/с.
Наличие водяного экономайзера кипящего типа считается целесообразным, поскольку его применение в два раза выгоднее конвективной поверхности нагрева котла по причине более высокого значения At и большей простоты изготовления.