Топливо и котельные установки

Водяные экономайзеры и воздухоподогреватели

Водяным экономайзером называется аппарат, подогре­вающий питательную воду до ее поступления в паровой котел за счет тепла уходящих газов. Таким об­разом, экономайзер предназначен для снижения потерь тепла с уходящими газами и уменьшения расхода топлива. Одновре-

МенНо с этим достигается повышение паропройзводиТельности котельного агрегата.

Экономия топлива, получаемая от применения водяного эко­номайзера, определяется по формуле:

1:ж^~-эк 100%, (73)

Где: £вк = Ьп в—температура питательной воды до поступления в водяной экономайзер в °С;

£вк—температура питательной воды по выходе из водяного экономайзера в °С;

/ — теплосодержание пара, вырабатываемого кот­лом в ккал/кг.

Экономия топлива при установке хвостовых поверхностей на­грева (водяного экономайзера, воздухоподогревателя) может быть подсчитана также по следующей формуле:

Д В = ^-г-^А00<У

Где: г4 — к. п. д. котельной установки, не имеющей хвостовых поверхностей нагрева;

V — к. п. д. той же котельной установки, но снабженной хвостовыми поверхностями нагрева, причем:

100 — (<?2 '<7з Я а - Яь)%

1[ = 100— [<72 “Ь + *7-1 + <7о) 0//°-

Считая, что + ^ + = Яъ~ + Яь* т* е* принимая, что

К. п. д. котельной установки после снабжения ее хвостовой по­верхностью нагрева повышается в основном за счет уменьше­ния потерь тепла с уходящими газами, получим:

'Ц'—'П = Я2—Я'2

И тогда

ЬВ = —---------------- 100%,

Где (<?2 — ~~ уменьшение потерь тепла с уходящими газами

В результате дополнительного их охлаждения.

Установка водяного экономайзера обеспечивает экономию топлива в пределах от 5 до 12% (в зависимости от местных усло­вий работы котельного агрегата).

Применяя ориентировочные подсчеты, можно считать, что при охлаждении дымовых газов на 1°С вода в водяном экономайзере подогревается на 0,5° С.

Водяные экономайзеры подразделяются на некипящие и кипящие. В некипящих водяных экономайзерах конечная температура подогрева воды должна быть ниже температуры котловой воды не менее, чем на 30—50° С. Такой недогрев воды в экономайзере необходим для того, чтобы в случае повышения температуры дымовых газов в экономайзере или по другим при­чинам в нем не произошло парообразование, которое может при­вести к повреждению экономайзера.

На питательной линии между котлом и некипящим экономай­зером предусматривается установка обратного и запорного кла­панов; таким образом, некипящий экономайзер следует рассмат­ривать как самостоятельный аппарат, в котором не может быть допущено парообразование.

В кипящих водяных экономайзерах температуру воды можно доводить до температуры кипения; в них возможно и па­рообразование. Для обеспечения свободного отвода пара трубо­провод, соединяющий кипящий водяной экономайзер с котлом, какими-либо запорными органами не снабжается.

В отопительно-производственных котельных агрегатах уста­навливаются' водяные экономайзеры некипящего типа.

По роду материала водяные экономайзеры подразделяются на чугунные и стальные. Водяные экономайзеры кипящего типа изготовляются только из стальных труб.

Чугунный ребристый водяной экономайзер представлен на рис. 42. Он состоит из чугунных ребристых труб с фланцами, соединенных между собой в определенной последовательности, при помощи наружных чугунных «калачей».

Движение воды по трубам экономайзера допускается только* снизу вверх, так как при обратном направлении движения воды:

Возможно появление гидравлических ударов, стуков в трубах экономайзера и их повреждение. Дымовые газы обычно омывают трубы экономайзера, перемещаясь сверху вниз (противотоком). При этом обеспечивается более интенсивная передача тепла, до­стигается ббльшая разность между температурами дымовых га­зов и подогреваемой воды. Кроме того, при движении дымовых газов в экономайзере сверху вниз происходит некоторая очистка

Дымовыми газами труб эконо­майзера от оседающей на них золы.

Чугунный водяной эконо­майзер оборудуется обдувоч - ным устройством для обдувки наружной поверхности труб от золы паром или сжатым воз­духом.

На рис. 43 показана уста­новка водяного экономайзера в газоходе, имеющем обходной боров.

При необходимости отклю­чения экономайзера на ремонт или очистку закрывают за­слонки, расположенные перед экономайзером и после него, и открывают заслонку прямого хода газов из котла в дымо­вую трубу (помимо экономай­зера) .

Надо отметить, что устрой­ство обходного борова к эко­номайзеру особенно рацио­нально и необходимо в том случае, когда котельная уста­новка оборудована групповым экономайзером, обслуживаю­щим два или несколько котлов.

Достоинство чугунных экономайзеров заключается в их деше­визне; кроме того, они в меньшей степени подвержены коррозии по сравнению со стальными трубами.

В дымовых газах обычно содержатся водяные пары. При пи­тании водяного экономайзера холодной водой эти пары конден­сируются в виде капелек на холодных поверхностях тех участков труб, в которые поступает холодная вода. В результате на этих участках труб появляется ржавчина. При наличии в дымовых га­зах двуокиси серы (50г) на поверхности труб образуется раствор сернистой или даже серной кислоты, которая интенсивно разъ­едает стенка труб экономайзера. Температура стенки, при которой
начинается конденсация водяных паров, содержащихся в дымовых газах, называется температурой точки росы. Темпера­тура воды, поступающей в водяной экономайзер, должна быть выше температуры точки росы на 10—20° С.

Можно руководствоваться следующими примерными значе­ниями температуры точки росы при сжигании разных топлив:

TOC o "1-5" h z Торф. 50ч-55о С

Дрова. . 50^-60

Подмосковный уголь 50

Каменный уголь 35

:нтрацит 20

» (при сжигании с паровым дутьем) 40

Водяные экономайзеры принадлежат к числу так называемых хвостовых поверхностей нагрева котельного агрегата, исполь­зующих тепло уходящих газов. К этим поверхностям нагрева принадлежат и воздушные подогреватели.

Воздухоподогревателями называются устройства, предназначенные для подогрева воздуха в результате использо­вания тепла уходящих газов. Тепло, отнятое от уходящих газов воздухом, подводится вместе с ним в топку парового котла.

Температура, до которой можно подогревать воздух, зависит от конструкции топки и содержания в топливе влаги и летучих веществ. При слоевом сжигании топлива может применяться воздух с температурой до 200—250° С.

Чем больше выход летучих веществ, тем ниже температура слоя, так как в этом случае через слой проходит и тот воздух, который используется затем в топочной камере для сжигания летучих веществ. Поэтому при слоевом сжигании угля с большим выходом летучих веществ можно допустить более высокий подо­грев воздуха.

При камерном сжигании топлива применяют воздух с темпе­ратурой до 250—500° С.

Подогрев воздуха, подаваемого в топку, способствует ускоре­нию процесса горения топлива; он протекает с большей полнотой сгорания, с меньшими избытками воздуха и с меньшими поте­рями тепла с уходящими газами и вследствие недожога.

Воздухоцодогреватели должны удовлетворять следующим требованиям:

А) обладать хорошей передачей тепла от дымовых газов к на­греваемому воздуху и в связи с этим быть компактными;

Б) иметь минимальное сопротивление потоку газа (потерю тяги);

В) отличаться плотностью всех соединений для предупрежде­ния утечки воздуха;

Г) быть легко доступными для очистки поверхностей от золы;

Д) монтаж и ремонт их должны отличаться простотой.

По конструкции и роду материала воздухоподогреватели под-

Разделяются на пластинчатые, стальные трубча-^ тые и чугунные ребристые.

Пластинчатые воздухоподогреватели состоят из ряда плоских узких карманов, изготовляемых из сталь­ных листов толщиной в 1,5—4,0 мм. По этим карманам нагне­тается подогретый воздух, а в щелях между карманами, в пер-

Пендикулярном к ним направлении, пропускаются дымовые газы. Пластинчатые воздухоподогреватели в отопительно-производ­ственных котельных установках не применяются вследствие труд­ностей их эксплуатации.

Более простыми по конструкции и надежными в эксплуатации являются стальные трубчатые воздухоподогре­ватели. Они состоят из труб с наружным диаметром 61 мм, при толщине стенки 1,5—2,5 мм. Концы труб закрепляются в трубных решетках при помощи вальцовки. У трубчатого возду - хоподогревателя конструкции Оргэнерго трубы закрепляются сваркой в швеллерных балках. Дымовые газы проходят внутри труб, как правило, сверху вниз; воздух движется по межтруб - ному пространству поперечным потоком. Вследствие наличия по­перечных перегородок, устанавливаемых на трубах, поток воз­духа пра движении через воздухоподогреватель делает несколько*

Ходов. Скорость газов в воздухоподогревателе рекомендуется принимать около 10—15 м/сек, скорость воздуха — 6—8 м/сек.

Секция стального трубчатого воздухоподогревателя Оргэнерго представлена на рис. 44.

Стальной трубчатый воздухоподогреватель отличается про­стотой конструкции, несложен в изготовлении и достаточно ком­пактен. В нем может быть обеспечена плотность соединений и со - вершенио устранена возможность утечки воздуха. Он легко очи­щается от золы и загрязнений. Вследствие этих неоспоримых преимуществ трубчатый воздухоподогреватель рекомендуется устанавливать в отопительно-производственных котельных уста­новках.

Чугунные ребристые воздухоподогреватели состоят из отдельных кубов, составленных, в свою очередь, из чугунных ребристых плит, стянутых между собой стяжными бол­тами. В кубах образуются вертикальные ребристые и поперечные каналы; по вертикальным ребристым каналам проходят дымовые газы, по поперечным — нагреваемый воздух.

Недостаток этого типа воздухоподогревателя заключается в трудности достижения плотности между плитами и больших перетечках воздуха в газовые каналы.

Более целесообразна конструкция чугунного воздухоподогре­вателя, составленного из ребристых или игольчатых труб.

Преимуществом чугунных воздухоподогревателей надо счи­тать их способность хорошо противостоять износу и коррозии.

Трубы чугунных водяных экономайзеров снабжаются ребрами только на наружной поверхности. У воздухоподогревателей ребра имеются как на наружной, так и на внутренней поверхностях. Та­кая конструкция принята потому, что наибольшее термическое сопротивление представляет переход тепла от газов к стенке. По­этому поверхности этого перехода должны быть более развиты, что и осуществляется в чугунных экономайзерах и воздухоподо­гревателях путем устройства ребер на их трубах.

Температура стенки воздухоподогревателя в самом холодном месте поверхности нагрева должна быть выше температуры точки росы не менее, чем на 10° С. Для обеспечения этого требования применяют подмешивание (возврат) части горячего воздуха к хо­лодному, всасываемому дутьевым вентилятором, подающим воз­дух в топку котла через воздухоподогреватель.

Для ориентировочных расчетов можно принимать, что при охлаждении дымовых газов в воздухоподогревателе на 1° воздух при сжигании сухих топлив подогревается на 1,25°, а при сжига­нии влажных топлив — на 1,5° С.

В связи с внедрением механизированных топочных устройств подогрев дутьевого воздуха при помощи воздухоподогревателей должен найти в отопительно-производств^даых котельных уста­новках более ширядое распространение..

По местным условиям иногда бывает целесообразно приме­нять воздухоподогреватели для подогрева теплом уходящих га­зов котлов воздуха, предназначенного для производственных нужд, например, для сушки.