Котельные установки

ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛИ

При сжигании влажных или малореакционных топлив для интенси­фикации их зажигания и горения применяют подогрев воздуха, посту­пающего в топку в воздухоподогревателях[7]. Пределы подогре­ва определяются возможными температурами максимального нагрева воздуха, допустимого охлаждения дымовых газов и конструкцией топоч­ного устройства.

Подогрев воздуха в слоевых топочных устройствах во избежание повреждения их конструкций не превышает 200—250°С и для некоторых сортов топлива, сжигаемых в этих топках, вообще не нужен. Подо­грев воздуха для твердых топлив, сжигаемых в камерных топках, доходит до 350—450°С. Возмож­ность подогрева воздуха в ка­мерных топках ограничивается тем, что воздухоподогреватель устанавливается после водяного экономайзера в области невысо­ких температур дымовых газов.

Следует иметь в виду, что дымо­вые газы из-за их большей теп­лоемкости и количества по срав­нению с воздухом охлаждаются медленней, чем нагревается воз­дух. При охлаждении дымовых газов на 1,0°С воздух нагревает­ся на 1,2—1,5°С, что уменьшает величину температурного напора.

Для максимального нагрева воздуха и глубокого охлаждения дымовых газов применяется разделение воздухоподогревателя на две ча­сти по ходу газов и размещение между ними первой части водяного эко­номайзера— так называемое расположение поверхностей нагрева в рассечку. Такое расположение позволяет увеличить температур­ные напоры и получить требуемый подогрев воздуха (рис. 5-16). При размещении воздухоподогревателя за водяным экономайзером в одном пакете (см. пунктирную линию на рис. 5-16) осуществить такой подо­грев невозможно.

Степень охлаждения дымовых газов зависит от свойств сжигаемо­го топлива, содержания в нем серы, стоимости топлива и металла,

А также от величин сопротивления воздухоподогревателя по воздуху и газам — расхода энергии на их преодоление.

При сжигании топлив с большим содержанием серы осуществляет­ся предварительный подогрев воздуха в калориферах паром или приме­няется возврат (рециркуляция) части горячего воздуха во всасывающий патрубок вентилятора, а иногда применяется повышение температуры уходящих газов.

По принципу тепловой работы воздухоподогреватели делятся на рекуперативные, в которых нагрев воздуха осуществляется за счет охлаждения стенки (трубы, пластины), нагреваемой с другой стороны дымовыми газами, и регенеративные, у которых сначала дымовые газы нагревают теплоемкий материал (волнистые стальные листы, пу­стотелые керамические тела, металлические шарики и др.), а затем этот материал нагревает воздух. Поверхность нагрева регенеративного возду­хоподогревателя попеременно омывается дымовыми газами и воздухом. 196

Широкое распространение получили стальные трубчатые воздухо­подогреватели (рис. 5-17), в которых дымовые газы проходят внутри труб, омываемых снаружи воздухом. Воздухоподогреватели состоят из йижнего и верхнего стальных листов (трубных досок) с отверстиями, в которые вставлены трубы, закрепляемые на сварке и образующие так называемый куб.

Для изготовления воздухоподогревателей применяют электросвар - ' ные трубы с наружным диаметром 51 и 40 Мм и толщиной стенки 1,5 мм. Трубные доски изготовляют из стали марки 10 с толщиной листа для нижней доски 20—25 мм и верхней —15—20 мм. Минимальные расстоя­ния между отверстиями определены прочностными и технологическими условиями — ДЛЯ Труб й? н=51 мм около 11 мм и для труб С? н=40 мм около 9 мм. Высота куба определяется механической прочностью труб, их диаметром и составляет для труб с? н=51 мм до 8 м и 40 мм — до 5 м.

' Для осуществления нескольких ходов воздуха в кубе устанавлива­ют промежуточную трубную доску из тонкого стального листа, а со стороны, противоположной входу воздуха, присоединяют перепускной колпак, в котором воздух изменяет направление движения. С боковых сторон кубы закрываются металлическими листами с закрепленной на них тепловой изоляцией. Кубы устанавливаются на металлические ра­мы, опирающиеся на каркас или фундамент.

При сжигании беззольного топлива иногда применяют трубчатые воздухоподогреватели, в которых дымовые газы омывают трубы снару-

Жи, а воздух проходит внутри труб (обращенная компоновка), что по­зволяет уменьшить требуемую поверхность нагрева за счет увеличения коэффициента теплоотдачи со стороны газов.

Кроме стальных трубчатых воздухоподогревателей в котельных агрегатах малой производительности, работающих на высокосернистых топливах, иногда применяют чугунные трубчатые воздухоподогревате­ли. Конструкция этих воздухоподогревателей (рис. 5-18) представляет собой овальную трубу с наружными прямоугольными поперечными реб­рами или зубцами с размером 150X200 или 150X250 мм и расстоянием

Между ними 25 или 30 мм. Внутри овальной трубы вдоль оси также расположены зубцы или ребра для увеличения отдачи теплоты от стен­ки. Концы труб имеют фланцы прямоугольной формы и выступ для сборки в пакеты с уплотнением стыка фланцев асбестом и зазором меж­ду фланцем и каркасом в 5 мм.

Дымовые газы омывают овальные трубы поперечным потоком, воз­дух проходит внутри труб. Из-за наличия внешних ребер необходима регулярная очистка таких воздухоподогревателей от отложений со сто­роны газов.

Скорость дымовых газов в стальнь! х и чугунных трубчатых возду­хоподогревателях во избежание забивания труб золой принимают в пре­делах 10—15 м/с, но не ниже 8 м/с.

Отношение скорости воздуха к скорости дымовых газов должно со­ставлять для стальных труб 0,5; для чугунных ребристо-зубчатых — 0,7 и для ребристых— 1,0. Температуры горячего воздуха и уходящих газов приведены в табл. 2-13.

Общий вид регенеративного воздухоподогревателя, состоящего из кожуха 7, в котором вращается ротор 2, приведен на рис. 5-19. На ри­сунке дан вид на воздухоподогреватель сверху с указанием секторов 3 с плитами, радиальными и круговыми уплотнениями.

Дымовые газы входят сверху над ротором в короб с сечением, рав­ным примерно 2/3 живого сечения ротора, нагревают металлические пластины — набивку (профиль которых указан в табл. 2-19) и выходят вниз в короба — газоходы, идущие к золоуловителю и дымососу.

Холодный воздух поступает снизу по коробам от вентилятора, на­гревается от горячей набивки ротора, отводится вверх в короба и по­ступает к горелкам и мельницам.

Ротор закреплен в специальной опоре и подшипнике и имеет малую частоту вращения (4—8 об/мин). Привод ротора осуществляется через редуктор от электродвигателя, размещаемого снизу, вверху или сбоку ротора.

Масса 1 м2 поверхности нагрева регенеративного воздухоподогрева­теля существенно меньше, чем у стального трубчатого; невелики и со­противления движению газа и воздуха, а также расход электроэнергии на привод.

Тейпература металла набивки регенеративного воздухоподогревате­ля при Ьдинаковых входных и выходных температурах дымовых газов и воздуха выше, чем у стального трубчатого воздухоподогревателя. По­этому интенсивность коррозии регенеративного воздухоподогревателя ниже.

Основным недостатком регенеративных воздухоподогревателей является большая перетечка воздуха в дымовые газы через радиальные и круговые периферийные уплотнения, так как трудно выполнить и под­держать их плотными при изменяющихся из-за нагрева размерах рото­ра. Диаметр ротора может достигать 12—15 м. Перетечки воздуха в регенеративных воздухоподогревателях составляют 15—20% вместо 5—10% в трубчатых. Размещают регенеративные воздухоподогреватели отдельно от конвективной шахты котлоагрегата и часто вне здания ко­тельной. Удаляются отложения в набивке промывкой щелочной водой под давлением.

Регенеративные воздухоподогреватели обладают по сра! внению с трубчатыми большей компактностью.