Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегата


Вспомогательные поверхности нагрева котлоагрегата

К вспомогательным поверхностям нагрева относятся водяные экономайзеры, воздухоподогреватели и пароперегреватели.

Водяные экономайзеры

Водяные экономайзеры служат для предварительного подогрева питательной воды и частичного ее испарения за счет тепла газообразных продуктов сгорания, покидающих котлоагрегат. При установке водяного экономайзера снижается температура газообразных продуктов сгорания на выходе из котлоагрегата, а следовательно, уменьшаются потери тепла с уходящими газами и соответственно экономится топливо, расходуемое в котельной установке (этим и объясняется название «экономайзер»).

Различают чугунные и стальные экономайзеры. Чугунные экономайзеры, применяемые для невысоких давлений до 2,2 МПа (22 кгс/см2), представляют собой систему ребристых чугунных труб, соединенных «калачами». Ребристые трубы устанавливают с целью увеличения площади поверхности нагрева и уменьшения габаритных размеров экономайзера. С внешней стороны эти трубы омываются газообразными продуктами сгорания. Ребра имеют круглую или квадратную форму и располагаются перпендикулярно оси труб. Из чугунных экономайзеров наибольшее распространение получили ребристые конструкции ЦККБ и ВТИ. На рис. 58 показана ребристая труба чугунного водяного экономайзера ВТИ с квадратными ребрами.

Питательная вода подается насосом в одну из нижних труб экономайзера и последовательно проходит через все трубы нижнего ряда, затем через трубы расположенного выше ряда и т. д. Из последней трубы самого верхнего ряда питательная вода, подогретая за счет тепла газообразных продуктов сгорания, поступает в барабан парового котла.

В современных котельных агрегатах повышенного и высокого давлений устанавливают водяные экономайзеры, выполненные из гладких стальных труб небольших диаметров (32, 38 и 51 мм), согнутых в змеевики (радиус загиба змеевиков составляет от 1,8 до 2 наружных диаметров труб); при этом трубы располагают, как правило, в шахматном порядке. Питательным насосом вода подается в общий входной коллектор, в котором ввальцованы или приварены трубы змеевиков, распределяется по отдельным виткам экономайзера и подогретой собирается в выходном колекторе, откуда направляется в барабан котла.

Водяные экономайзеры применяют двух типов: «не-кипящие» и «кипящие». Между водяным экономайзером «некипящего» типа (чугунным или стальным) и котлом устанавливают запорную арматуру в виде запорного вентиля и обратного клапана.

Чугунные экономайзеры, как правило, должны быть отключаемыми и по воде, и по газам. Лишь при наличии непрерывного питания и автоматического регулятора питания, установленного на входе воды в индивидуальный чугунный экономайзер, последний можно не отключать по воде и по газам.

Рис. 1. Чугунный водяной экономайзер из ребристых труб

Кроме индивидуальных отключаемых экономайзеров при наличии сгонных линий или других устройств, позволяющих прокачивать воду через экономайзер помимо котла, для пропуска газа помимо экономайзера необходимо предусматривать обводной газоход.

Рис. 2. Ребристая труба с квадратными ребрами чугунного водяного экономайзера ВТЙ
1 — ребристая труба; 2 — асбестовый шнур; 3 — шайба; 4 — гайка; 5 — шпилька; 6 — паронитовая прокладка

Конечная температура воды на выходе из чугунных экономайзеров должна быть ниже температуры кипения воды в котле по крайней мере на 40 °С.

При наличии автоматических устройств, регулирующих температуру подогреваемой воды, допускается разность температур кипения воды в котле и воды на выходе из экономайзера в 20 °С.

Температура воды может подняться ныше указанных значений при остановке питательного насоса (в связи с неполадками) и временном прекращении питания котлоагрегата или при переходе на ослабленное питание водой в связи с уменьшением пагрузки котельного агрегата. При повышенной температуре воды на выходе из водяного экономайзера немедленно принимают меры к ее снижению, переключают поток газов в обводной боров, минуя экономайзер, так как повышение температуры воды в отключаемом («некипящего» тппа) экономайзере и превращение части воды в пар может привести к гидравлическим ударам и к его разрушению.

Рис. 3. Схема включения водяных экономайзеров:
а — «некипящею» типа; б — «кипящего» типа; 1 — запорный вентиль; 2 — обратный клапан; 3 — вентиль для питания котла через екопомайзер; 4 — обводной вентиль; 5 — предохранительный клапан

Водяной экономайзер «некипящего» типа должен быть снабжен следующей арматурой: запорными вентилями на входе и выходе воды, обратным клапаном со стороны входа виды в экономайзер, предохранительным клапаном между запорными вентилями, воздушными крапикамп в верхних точках экономайзера, продувочным вентилем, (запорным вентилем) на обводной питательной линии, по которой можно подавать воду в котел, минуя экономайзер.

Между водяными экономайзерами «кипящего» типа, которые изготовляют только из стали, и котлами не устанавливают никаких запорных устройств и не делают никаких обводов ни для воды, ни для газообразных продуктов сгорания. Такой экономайзер и котел представляют собой единое целое: остановка экономайзера влечет за собой остановку котла.

В «кипящих» водяных экономайзерах допускается не только подогрев воды до температуры кипения, но и частичное (10—20%) испарение ее. На самом экономайзере «кипящего» типа устанавливают лишь воздушные краники и продувочные вентили, а всю питательную арматуру монтируют перед экономайзером.

Температура воды, поступающей в экономайзер любого типа, должна превышать температуру точки росы по крайней мере на 10 °С во избежание наружной коррозии (разъедания) металла труб. Если питать водяной экономайзер холодной водой с температурой, равной или ниже температуры точки росы, то выпадающий из газов конденсат осядет на трубах (трубы «потеют»). Потеющие трубы экономайзера, особенно стальные, в присутствии кислорода и сернистого газа, находящихся в газообразных продуктах сгорания, подвергаются коррозии и выходят из строя.

Температура точки росы зависит от вида сжигаемого топлива и для несернистых жидких и газообразных топлив равна 50—60 °С, а для сернистых жидких топлив повышается до 100—160 °С.

Воздухоподогреватели

Воздухоподогреватели служат для подогрева воздуха, подаваемого в топку, за счет тепла газообразных продуктов сгорания, покидающих котлоагрегат. При установке воздухоподогревателя к. п. д. котлоагрегата, как и в случае применения водяного экономайзера, увеличивается, а расход топлива соответственно уменьшается, так как понижаются температура уходящих газов и соответственно потери с уходящими газами.

Кроме того, подача в топку котлоагрегата подогретого воздуха способствует улучшению топочного процесса (ускорению подготовки топлива к воспламенению) и усилению процесса передачи тепла в топке излучением.

При сжигании мазута и газа в экранированных топках применяют подогрев воздуха с конечной температурой 250-400 °С.

При охлаждении газообразных продуктов сгорания па 1 °С воздух в воздухоподогревателе, использующем тепло уходящих газов, нагревается на 1,2—1,5 °С.

По принципу действия воздухоподогреватели делятся на две основные группы: рекуперативные и регенеративные.

В рекуперативных воздухоподогревателях, получивших широкое применение иа отечественных котельных и нечных установках, теплообмен между охлаждаемыми газообразными продуктами сгорания и нагреваемым воздухом происходит через разделяющие их стенки поверхностей нагрева воздухоподогревателя.

В регенеративных воздухоподогревателях теплообмен осуществляется чередующимся нагреванием и охлаждением вращающихся металлических поверхностей в потоках газообразных продуктов сгорания и воздуха.

Рекуперативные воздухоподогреватели выполняются из чугунных ребристых плит, чугунных овально-ребристых и овально-зубчатых труб, стальных листов-пластин и стальных труб.

Чугунная плита с обеих сторон имеет ребра: вертикальные с газовой стороны и горизонтальные с воздушной. Площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя с чугунными ребристыми плитами составляет 30—125 м2 в зависимости от количества плит и их компоновки. Преимущество чугунных воздухоподогревателей заключается в хорошей сопротивляемости износу (от золы) и коррозии (со стороны газообразных продуктов сгорания и воздуха).

Недостатки их — низкий коэффициент теплопередачи, большие размеры и значительная масса (в 5—6 раз больше, чем у пластинчатых воздухоподогревателей), а также большие присосы воздуха в газовые каналы.

Овально-ребристая чугунная труба представляет собой трубу овального сечения длиною 1,5; 2 и 3 м оребренную изнутри и снаружи. Наружные ребра — поперечные с шагом 25 мм; внутренние ребра — продольные.

Овально-зубчатая чугунная труба представляет собой трубу овального сечения длиною 1; 1,5; 2 и 3 м, покрытую изнутри и снаружи зубцами. Наружные зубцы — поперечные, внутренние — продольные.

Рис. 4. Чугунная ребристая плита

Рис. 5. Пластинчатый воздухоподогреватель

Пластинчатый воздухоподогреватель собирают кубами из пластин — стальных листов 1 толщиной 1—2 мм и размером 2,5X1,25 м. Листы отгибают и сваривают между собой так, что в результате образуются чередующиеся воздушные и газовые каналы. Ширина воздушных каналов 13—24 мм, газовых каналов 18—30 мм. Газообразные продукты сгорания движутся вертикально сверху вниз, а воздух — горизонтально с переходом из одного куба в другой по перепускному коробу.

Для компенсации тепловых удлинений устанавливают линзовый компенсатор, состоящий обычно из одной-двух волн. Преимущества пластинчатых воздухоподогревателей — компактность, позволяющая разместить в одном кубе значительную площадь поверхности нагрева, и относительно высокий коэффициент теплопередачи 12—14 Вт/(м2-°С). Недостатки пластинчатых воздухоподогревателей, повлиявшие на их замену трубчатыми воздухоподогревателями — сложная и трудоемкая технология изготовления, высокая стоимость, коробление пластин, нарушение плотности сварных швов, значительные присосы воздуха в газовые каналы, коррозия пластин на выходе газов из воздухоподогревателя и забивание газовых каналов отложениями золы.

Трубчатые воздухоподогреватели состоят из стальных труб длиною 2—10 м с наружным диаметром 41—51 мм и толщиной стенок 1,5 мм. Трубы заваль-цовывают или приваривают к плоским трубным доскам. Газообразные продукты сгорания движутся внутри труб сверху вниз, а подогреваемый воздух — поперечным потоком между трубами.

При установке по вертикали двух-чегырех кубов воздух поступает вначале в нижний куб, а затем по перепускному коробу переходит из нижнего в следующий вышележащий куб.

Трубчатые воздухоподогреватели просты в изготовлении, компактны, характеризуются надежностью, долговечностью, весьма малыми присосами воздуха в газовые каналы и высоким коэффициентом теплопередачи: 17-21 Вт/(м2-°С).

Трубчатые воздухоподогреватели выпускают с различным числом труб (300—2300) и соответственно с различными площадями поверхности нагрева (185—2625 м2).

Температура воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, ео избежание конденсации водяных паров с газовой стороны и их осаждения на стенках воздухоподогревателя, должна быть при сжигании несернистых мазутов и газа не менее 50 °С и высокосернистых мазутов не менее 80-100 °С.

Для повышения температуры воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, применяют предварительный подогрев его паром, или рециркуляцию, т. е. холодный воздух смешивают с некоторым количеством горячего воздуха, взятого после воздухоподогревателя и подводимого к всасывающему отверстию дутьевого вентилятора.

При температуре воздуха на выходе из воздухоподогревателя до 300 °С и при наличии водяного экономайзера воздухоподогреватель устанавливают за экономайзером. При конечной температуре больше 300° С за котлом устанавливают вторую ступень воздухоподогревателя, затем в рассечку — водяной экономайзер и за последним — первую ступень воздухоподогревателя.

Рис. 6. Трубчатый стальной воздухоподогреватель :
а — с одним ходом для воздуха; 6 — с тремя ходами для воздуха

Пароперегреватели

Пароперегреватели служат для подсушки влажного насыщенного пара, получаемого в котле, и перегрева его до заданной температуры.

Пароперегреватель состоит из системы тонких стальных труб наружным диаметром 33 мм для пара низкого

п среднего давлений и 42 мм для пара высокого давления. Толщина стенок труб 3 мм для пароперегревателей низкого и среднего давлений и 4,5—5 мм для пароперегревателей высокого давления.

Змеевики пароперегревателей чаще всего располагают вертикально между первым и вторым газоходами котла, но встречается и горизонтальное расположение змеевиков (преимущественно в горизонтально-водотрубных котлах).

Концы трубок пароперегревателя с одной стороны ввальцованы во входной коллектор (для насыщенного пара), а с другой стороны — в выходной коллектор (для перегретого пара). В настоящее время трубы приваривают к коротким патрубкам, закрепленным в коллекторах.

В стенках коллекторов против ввальцованных труб змеевиков имеются отверстия, через которые выполняют вальцовку труб. Эти отверстия закрывают лючками (обычно один лючок на четыре трубки пароперегревателя).

Так как пароперегреватели находятся в зоне высоких температур со стороны газов (600—750 °С в котлах старых конструкций и 800—1000 °С в современных крупных котлоагрегатах) и высоких температур со стороны пара (300—350 °С в старых конструкциях и 425—510 °С в современных крупных котлоагрегатах), необходимо тщательно наблюдать за стенками труб и не допускать их перегрева.

Необходимо помнить, что увеличение температуры перегретого пара выше установленного предела может привести как к аварии самого пароперегревателя (перегреву и разрыву его стенок), так и к аварии оборудования потребителей пара (например, к поломке лопаток турбины).

Недопустимо также резкое снижение температуры пара, которое сигнализирует о забросе воды в пароперегреватель из барабана котла.

Для осуществления контроля за режимом работы пароперегреватели снабжены:
1) термометром для контроля температуры пара;
2) предохранительным клапаном, устанавливаемым на выходе пара из пароперегревателя;
3) продувочным устройством на выходе пара, используемым для продувки пароперегревателя и тем самым для предотвращения перегрева его труб при растопке котла, а также при резком уменьшении нагрузки и остановке котла;
4) промывочным устройством для водяной промывки пароперегревателя от солей.





Похожие статьи:
Оказание первой помощи при отравлениях, ожогах и поражениях электрическим током

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум