Водяные экономайзеры является неотъемлемой частью современного парогенератора. Экономайзер благодаря применению труб небольшого диаметра является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. В связи с этим у современных парогенераторов водяной экономайзер воспринимает до 18 % общего количества теплоты, переданной через поверхности нагрева парогенератора,

В водяных экономайзерах в зависимости от вида топлива и КПД парогенератора при нагреве воды на 1 К продукты сгорания охлаждаются на 2-3 К. В зависимости от температуры, до которой вода подогревается в экономайзере, их делят на некипящие и кипящие. Некипящими называют экономайзеры, в которых по условиям надежности их работы подогрев воды производится до температуры на 40 К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное ее испарение. Массовое содержание пара в смеси на выходе из кипящего экономайзера доходит до 15%, а иногда и более. Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по водяному тракту для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8 % рабочего давления в барабане.

В зависимости от металла, из которого изготовляются водяные экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные водяные экономайзеры изготовляются для работы при давлении в барабане парогенератора до 2,4 МПа, а стальные могут применяться для любых давлений.

Чугунный водяной экономайзер состоит из ребристых чугунных труб. Труба выпускаемых в настоящее время экономайзеров конструкции ВТИ показана на рис. 8-4, а конструктивные данные труб различной длины приведены в 8-1.

Трубы соединяются между собой посредством калачей, как показано на рис. 8-5. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера. Продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб.

На рис. 8-5 показан общий вид экономайзера, собранного из описанных чугунных труб. Число труб в ряду выбирается из условия получения скорости продуктов сгорания в экономайзере в пределах 6-9 м/с при поминальной паропроизводительности парогенератора. Число горизонтальных рядов в экономайзере выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева.

В чугунных, водяных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Поэтому чугунные экономайзеры всегда работают как некипящие.

Продукты сгорания в экономайзере целесообразно направлять сверху вниз для создания противоточной схемы движения воды и газов, при которой обеспечиваются лучшие условия теплообмена и минимальная поверхность нагрева экономайзера. Компоновка поверхности нагрева чугунного водяного экономайзера может производиться в одну или две колонки. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трех и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистки поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более четырех труб в горизонтальном ряду и более восьми горизонтальных рядов. Через каждые восемь рядов следует предусматривать разрыв между трубами не менее 600 мм для установки обдувочного аппарата, осмотра и ремонта экономайзера.

Стальные экономайзеры изготовляются из труб диаметром от 28 до 38 мм, которые изгибаются в змеевики. Змеевики водяного экономайзера обычно размещают в опускном газоходе при поперечном омывании их продуктами сгорания. Расположение змеевиков чаще всего шахматное, но может быть и коридорное.

Коллекторы водяного экономайзера имеют круглую форму, л в промышленных котлах их обычно размещают за пределами газохода, укрепляя на опорах. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам от веса самих змеевиков, заполненных водой, их обычно подвешивают с помощью специальных подвесок к каркасу котла или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага змеевиками к опорным стойкам приваривают гребенки.

На рис. 8-6 показана компоновка стального водяного экономайзера. Питательная вода поступает в нижний коллектор, и, пройдя по параллельно включенным змеевикам, направляется в промежуточный коллектор экономайзера для выравнивания распределения воды по отдельным змеевикам. Установка промежуточных коллекторов особенно необходима, если в экономайзере происходит частичное парообразование, так как перемешивание должно производиться до начала парообразования. При этом недогрев воды на входе в кипящую часть поверхности нагрева экономайзера должен составлять не менее 40 К.

Для облегчения монтажа экономайзера отдельными блоками, удобства выполнения ремонтных работ и облегчения очистки поверхности нагрева от летучей золы поверхность разбивается на отдельные части (пакеты). Высота пакета не превышает 1,5 м при редком расположении труб и 1 м - при тесном. Между пакетами предусматриваются разрывы 600-800 мм.

В последние годы плавниковые трубы (см. рис. 5-26) находят применение не только для мембранных экранных поверхностей нагрева газоплотных котлов, но и для мембранных водяных экономайзеров. Мембранный водяной экономайзер, изготовленный Подольским машиностроительным заводом имени С. Орджоникидзе, был испытан на котле производительностью 75 т/ч при сжигании сланцев. Испытанный мембранный экономайзер состоял из 10 мембранных пакетов, изготовленных из плавниковых труб 32x6 мм (схема экономайзера показана на рис. 8-7). Как показали испытания и опыт эксплуатации, экономайзер работает надежно без термических деформаций мембранных пакетов (прогибов, выпучиваний).

Развивая конструкцию мембранных водяных экономайзеров, Подольский завод разработал мембранно-лепестковые водяные экономайзеры. Мембранно-лепестковая конструкция состоит из цельносварных мембранных панелей, на проставки которых поперек приварены частые и тонкие лепестки. В поперечном потоке газов лепестки омываются продольно, но, имея небольшую длину (равную ширине проставки), они работают как входные

элементы с высокой эффективностью и существенно улучшают коэффициент оребрения мембранной панели. При этом пара ле-пестков, располагающихся на проставке, по высоте не превышают диаметра труб и не приводят к увеличению габаритов экономайзера (в отличие от поперечного оребрения на трубах). Это создает компактность пучка и позволяет производить ремонт выемкой отдельного змеевика из пакета. Компактность в таких мембранно-лепестковых змеевиках приблизительно в 1,5-2 раза выше, чем поперечно оребренных. Мембранно-лепестковая поверхность нагрева, разработанная Подольским заводом, не имеет подобных аналогов за рубежом.

При сжигании газообразного топлива для конденсации водяных паров из продуктов сгорания (используется теплота, выделяющаяся при конденсации водяных паров) применяют контактные экономайзеры. Нагрев воды в них осуществляется за счет непосредственного контакта нагреваемой воды с продуктами сгорания. Контактный экономайзер располагается после всех поверхностей нагрева котлоагрегата. Вода, нагреваемая в нем, должна деаэрироваться и может быть использована для технологических нужд или горячего водоснабжения.

При сжигании твердых многозольных топлив наблюдается золовый износ змеевиков стальных водяных экономайзеров, который особенно значителен в местах повышенных скоростей и концентраций уноса в продуктах сгорания. Для защиты стальных экономайзеров от золового износа при сжигании высокозольных топлив в местах, подверженных износу, устанавливают накладки или защитные манжеты.

При наиболее часто применяемой П-образной компоновке котла и сжигании твердого топлива змеевики водяного экономайзера рекомендуется располагать параллельно задней степе котла. Это облегчает ремонт змеевиков, так как износу подвергаются не все змеевики, а только прилегающие к внешней стене шахты, потому что повышенные скорости и концентрации золы будут на внешней образующей поворота. Поперечное расположение змеевиков допускается при сжигании жидких, газообразных и малозольных твердых топлив.

Для смывания пузырьков воздуха с внутренней поверхности змеевиков скорость воды в трубах некипящей ступени должна быть не менее 0,3 м/с и не более 1,5 м/с во избежание чрезмерного сопротивления экономайзера. В кипящей ступени экономайзера скорость воды должна быть не менее 1 м/с.

При питании экономайзера водой с низкой температурой (близкой к температуре точки росы) происходит коррозия наружной поверхности вследствие конденсации водяных паров из продуктов сгорания. Однако исследования коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева показали, что концентрация S03 в продуктах сгорания и температура точки росы не определяют однозначно скорости коррозии, хотя и влияют на нее. Исследования, выполненные ВТИ, показали, что на скорость коррозии влияют также аэродинамические факторы.

Основными путями уменьшения низкотемпературной коррозии водяных экономайзеров являются: повышение температуры стенки поверхности нагрева, применение присадок (жидких, минеральных или газообразных), ведение процесса горения с минимальными коэффициентами избытка воздуха, систематическая очистка поверхности нагрева от золовых отложений, ликвидация застойных зон и равномерное омывание поверхности нагрева продуктами сгорания. Повышение температуры стенки труб экономайзера осуществляется путем подачи деаэрированной воды с температурой 103-104 °С. При установке вакуумных деаэраторов температура воды, поступающей в экономайзер, не должна быть ниже 70 °С.

При наличии растворенного в питательной воде кислорода или углекислого газа происходит интенсивная коррозия внутренней поверхности нагрева экономайзера. Особенно быстро выходят из строя вследствие коррозии стальные экономайзеры, имеющие небольшую толщину стенки труб по сравнению с чугунными. Интенсивность коррозии возрастает при пониженных нагрузках котла вследствие уменьшения скорости воды в трубах экономайзера. Коррозии подвергаются в первую очередь участки, на которых имеются местные сопротивления (повороты, прикипевший шлам, колечки сварочного грата). Для предотвращения коррозии внутренней поверхности нагрева водяных экономайзеров содержание растворенного в питательной воде кислорода не должно превышать значений, указанных в табл. 6-1.

Схемы включения некипящих и кипящих водяных экономайзеров в общий водяной тракт парогенератора различны. В соответствии с требованием правил Госгортехнадзора чугунные экономайзеры должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания (иметь обводный газоход для пропускания продуктов сгорания мимо экономайзера). При этом правилами Госгортехнадзора разрешено выполнять индивидуальные чугунные экономайзеры не отключаемыми по водяному тракту при условии непрерывного питания котла водой с помощью автоматического регулятора, устанавливаемого на входе воды в экономайзер.

Обводный газоход для отключения индивидуального водя-ного экономайзера по тракту продуктов сгорания необязателен при наличии сгонной линии, обеспечивающей постоянный пропуск воды через экономайзер в случае повышения температуры воды после пего. Пользоваться сгонной линией приходится при растопке котла. Схема включения чугунного экономайзера с устройством сгонной линии и размещением необходимой арматуры показана на рис. 8-8.

Стальные экономайзеры, в которых допускается закипание воды, как правило, выполняются не отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания. Во избежание превращения всей воды, находящейся в экономайзере, в пар при растопке парогенератора предусматривается рециркуляционная линия. Эта линия соединяет входной коллектор экономайзера с барабаном парогенератора и обеспечивает поступление воды в экономайзер при ее испарении в период растопки. На линии рециркуляции устанавливается вентиль, который открывается при растопке парогенератора и закрывается при включении парогенератора в паровую магистраль. Схема включения стального экономайзера с линией рециркуляции и необходимой арматурой показана на рис. 8-9.

Водяные экономайзеры.

В паровых котлах температура тепловоспринимающей стенки по всему агрегату почти одинакова и немного превышает температуру кипения. По мере повышения давления пара температура стенки повышается, что приводит к повышению температуры уходящих газов. Выпускать в атмосферу газы с такой высокой температурой нерационально. К устройствам, предназначенным решить эту проблему, относятся экономайзеры.

Водяные экономайзеры – устройства, предназначенные для подогрева воды в котельной установке с помощью тепла уходящих газов, которые для лучшего теплообмена двигаются сверху вниз, а вода – снизу вверх. Экономайзер повышает КПД котельной установки.

Классификация:

1. по материалам изготовления:

§ сталь (на котлах большой производительности и высокого давления пара)

2. по степени нагрева воды:

§ некипящего типа (t нагрева на 20-30 0С меньше температуры кипения при данном давлении пара)

§ кипящего типа (t нагрева не ограничивается может до температуры кипения с частичным испарением)

3. по назначению:

§ питательные (для нагрева питательной воды

§ сетевые (теплофикационные для нагрева сетевой воды)

Чугунные экономайзеры используются для нагрева питательной воды паровых котлов и воды систем теплоснабжения с рабочим давлением до 2,4 МПа.

Чугунные экономайзеры .

Блочный одноколонковый чугунный водяной экономайзер.

А – общий вид; Б – продольный разрез; В – поперечный разрез;

1 – заслонка; 2 – обдувочное устройство; 3 – чугунные оребрённые трубы; 4 – газоход.

Экономайзер чугунный блочный, применяется в качестве хвостовых поверхностей нагрева паровых стационарных котлов типов ДЕ, КЕ и ДКВр и предназначен для нагрева питательной воды теплом уходящих дымовых газов. Чугунные экономайзеры некипящего типа т.к. при вскипании воды в них могут возникать гидроудары приводящие к разрушению хрупких чугунных труб.

Собираются они из чугунных ребристых труб длиной 2-3 метра, соединенных между собой чугунными коленами(калачами). К месту монтажа чугунные экономайзеры поставляют россыпью или блоками. Несколько горизонтальных рядов труб образуют группу(до 8), группы компонуют в колонны, разделенные металлическими перегородками. Группы собирают в каркасе с глухими стенками с теплоизоляционной обшивкой. Торцы экономайзеров закрывают съемными металлическими щитами. Число труб в пакете в горизонтальной плоскости определяется исходя из скорости продуктов сгорания, обычно в диапазоне 6-9 м/с; число горизонтальных рядов определяется потребной общей поверхностью нагрева.

Труба ребристая

А. ребристая труба, Б- соединение труб с помощью калача (дуги)

А) экономайзер одноколонковый

б) экономайзер двух колонковый

1 - ребристые трубы; 2 - обдувочное устройство; 3 - изоляция; 4 - металлические перегородки;5- из котла 6- на дымосос

Вода движется последовательно по всем трубам снизу вверх(выходит из экономайзера в верхний барабан или прямой трубопровод сетевой воды), а продукты сгорания(дымовые газы) проходят через зазоры между ребрами труб сверху вниз и через дымоход отправляются в дымовую трубу. При такой схеме движения воды (подъёмном), обеспечивается лучшее удаление воздушных пузырьков. Для удаления возможных отложений, наружные поверхности экономайзеров периодически при помощи обдувочных аппаратов подвергают обдувке паром (П) или сжатым воздухом (газоимпульсная (И) очистка).Циркуляция воды принудительная от насоса. На входе t воды должна быть на 20 0 С (больше 70 0 С) чтобы не было низкотемпературной коррозии на наружной поверхности труб.(t точка росы - температура при котором происходит конденсация водяных паров из водяных газов. (на газе 55-61 0 С))

На выходе t воды должна быть на 20 0 С меньше tкипения при данном давлении (P) чтобы не было вскипания воды в трубах.

На входе t дымовых газов должна быть не больше 400 0 С, чтобы не было вскипания воды в трубах.

На выходе t дымовых газов должна быть не меньше 100 0 С(выше точки росы) чтобы исключить коррозию на трубах экономайзера и образования конденсата в общем бойлере.

Движение воды и продуктов сгорание в экономайзере.

Для обеспечения надежной эксплуатации на входе и выходе устанавливают необходимую арматуру - предохранительные клапаны и запорные вентили, термометры, манометр, спускной вентиль, обратный клапан, а в верхней точке экономайзера - вантузы для удаления воздуха.

Схема включения чугунного экономайзера.

1 – барабан котла; 2 – запорный вентиль; 3 – обратный клапан; 4 – вентиль на сгонной линии; 5 – предохранительный клапан; 6 – вентиль воздушника; 7 – чугунный водяной экономайзер; 8 – дренажный вентиль.

Стальные экономайзеры.

Выполняют из стальных труб с наружным диаметром 28-32 мм, изо­гнутых в виде горизонтальных змеевиков. Питательная вода поступает в нижний коллектор экономайзера, проходит последовательно внизу вверх по всем змеевикам и выходит через верхний коллектор в барабан котла.

Стальные экономайзеры могут быть некипящего типа и кипящего (до 10-16% воды испаряется.).

В процессе работы экономайзера контролируется температура воды и продуктов горения перед экономайзером и после него, прослушивается газоход, проверяется его плотность, контролируется поверхность нагрева.

Температура воды, поступающей в экономайзер не должна быть ни­же 70°С (вакуумные деаэраторы), при атмосферных деаэраторах темпера­тура равна 103-104°С.

При растопке котла обеспечивают циркуляцию воды через эконо­майзер по сгонной линии, при нормальной работе котла сгонная линия должна быть отключена и вентиль опломбирован.

Обдувку поверхностей нагрева экономайзера необходимо произ­водить после обдувки котла.

Схема расположения змеевиков в стальном экономайзере котла

Тема 1.2.3. Тяга и дутье. Тягодутьевые устройства.

К тягодутьевым устройствам относят дымососы, дутьевые вентиляторы, дымовые трубы, дымоходы, воздуховоды.

Тяга в дымовой трубе котельного агрегата и ввод воздуха в топку котла могут быть естественными и искусственными. Для горения топлива необходим непрерывный подвод в топку котла атмосферного воздуха и удаление из топки котла образующихся дымовых газов в атмосферу через дымоход и дымовую трубу.

Естественная тяга осуществляется в котельных агрегатах производительностью до 2,5 т/ч и с сопротивлением газового тракта не более 300 Па (30 мм водяного столба] при сжигании нешлакующих или малошлакующих топлив (дрова, торф) с помощью установки дымовой трубы. Естественной тягой называют разность давлений (появляющуюся вследствие различных плотностей наружного холодного воздуха и горячих дымовых газов в трубе котельной установки, которая приводит к возникновению движения потока дымовых газов в газоходах котла.

Холодный воздух как более тяжелый, поступает в топку и вытесняет более легкие дымовые газы в результате чего возникает движение дымовых газов по газоходам котла, дымоходу и дымовой трубе. При этом чем больше температура отходящих газов и меньше температура воздуха тем сильнее тяга, т.к. увеличивается разность плотности. Тяга зависит так же от высоты дымовой трубы (чем больше тем больше).

Напор (тяга) создаваемый трубой определяется по формуле:

Тяга естественная;

Н- высота трубы;

Плотность холодного воздуха;

Плотность продуктов сгорания

Тяга создаваемая трубой должна быть или несколько больше суммы газов сопротивлений всех элементов котельной установки.

В зависимости от температуры наружного воздуха тяга дымовой трубы изменяется:

· чем ниже температура наружного воздуха, тем больше разность плотностей воздуха и дымовых газов в трубе и тем больше тяга,

· чем выше температура наружного воздуха, тем меньше тяга.

Изменение тяги происходит и при изменении режима работы парового котла. В этом случае тягу регулируют большим или меньшим открытием соответствующих заслонок. При увеличении нагрузки котлов увеличивают часовое количество сжигаемого топлива, количество подаваемого в топку воздуха и усиливают тягу, что осуществляется большим открытием соответствующих заслонок, а при снижении нагрузки котла уменьшают подачу в топку топлива и воздуха и соответственно прикрыть заслонки.

дымовые трубы строят стальными, кирпичными пли железобетонными в зависимости от мощности котельных агрегатов или котельной установки и срока работы, на который котельная установка рассчитана.

Стальные трубы (рис. , а) применяют редко, главным образом при временных установках и не выше 30 - 40 метров. Для котельных установок средней и большой мощности строят кирпичные трубы (рис.,6) высотой до 80 метров и железобетонные высотой 80-250 метров.

Для предохранения кирпичной кладки и железобетонной трубы от действия горячих газов внутри трубы выводят футеровку 8 из огнеупорного кирпича приблизительно на 1/4 ее высоты.

В кирпичных и железобетонных трубах газы остывают приблизительно на 1°С, а в остальных - на 1,5 - 2°С на каждый метр высоты трубы.

В установках средней и большой производительности сопротивление в газоходах достигает значительной величины, а температура составляет 135- 140° С. При этих условиях, дымовая труба не может создать необходимого разрежения, и следует применять искусственную тягу.

Искусственная тяга осуществляется особыми вентиляторами, называемыми дымососами. Различают дымососы прямого и непрямого действия. Дымосос непрямого действия показан на рис. 6,6. У основания трубы устанавливается дымосос 1, который засасывает холодный воздух и подает его через сопло 2, расположенное в нижней части трубы 3. В силу создавшегося в дымовой трубе разрежения происходит подсос газов из газоходов 4 в трубу, откуда потоком воздуха они выбрасываются в атмосферу.

Дымосос прямого действия (рис6,а) устанавливается между последним дымоходом и трубой; он отсасывает газы из борова и нагнетает их в дымовую трубу. Создающееся в дымоходе разрежение дает возможность топочным газам передвигаться по газоходам котла. Проход газов помимо дымососа осуществляется с помощью заслонки а.

Необходимый для горения воздух подается вентилятором, преодолевающим сопротивление воздухоподогревателя и горелок при камерном сжигании или слоя топлива при слоевом сжигании.

В качестве дымососов и вентиляторов в котельной применяют центробежные машины. Устройство и принцип работы аналогичен центробежному насосу.

На котельный агрегат устанавливается один дымосос одностороннего или двустороннего всасывания.

Вентилятор и дымосос конструктивно одинаковы. Отличия: дымососы работают в более тяжелых условиях, чем вентиляторы,т.к. дымовые газы идут с высокой температурой, а воздух холодный,поэтому в дымососе предусматривается водяное охлаждение подшипников и более прочная конструкция рабочего колеса и корпуса. Температура дымовых газов в дымососе

Обозначения: 1-корпус; 2-рабочее колесо; 3-осевой направляющий аппарат; 4-электродвигатель; 5-постамент.

Основные характеристики дымососов: производительность м3/ час, давление кГс/м3 мощность к ВТ.

Принцип работы: От электродвигателя через муфту сцепления вра-шение передается на рабочее колесо. При его вращение создается центро­бежная сила. Дымовые газы через выходкой патрубок выбрасываются в трубу. В корпусе дымососа создается разрежение и через входной патру­бок втягивается очередная порция дымовых газов. Для регулирования тяги устанавливается направляющий аппарат, в котором можно рычагом разво­рачивать лопатки на определенный угол. При закрытых лопатках разреже­ние равно «0». Управлять направляющим аппаратом можно в ручную, дистанционно, со щита, автоматически. Охлаждение подшипников водя­ное температура воды на выходе (t30°- 40°С) уровень жидкой смазки под­шипников контролируется на отметке на масломерном стекле (если стекла нет, то щупом). Корпус дымососа покрывается теплоизоляцией, рабочее колесо выполняется из жаропрочной стали, t уходящих газов не должна превышать 250°С.

Дутьевой вентилятор

Дутьевой вентилятор - служит для искусственной подачи воздуха в топку. Устройство такое же как и дымососа, отсутствует теплоизоляция и водяное охлаждение подшипников. Марки ВД-8 ВД-10 ВД-12. Для контроля за пусковыми токами дымососа и вентилятора на щите кот­ла устанавливается амперметр. Дымосос и вентилятор включается в рабо­ту при закрытых направляющих аппаратов для уменьшения пусковых то­ков электродвигателя. Первым включается дымосос затем вентилятор. При остановке выключается вентилятор затем дымосос.

Рисунок 1 - Центробежный дымосос (вентилятор):

Электродвигатель; 2 - муфта; 3 - ходовая часть дымососа; 4 - термометр; 5 - ротор; 6 - диск рабочего колеса дымососа; 7 - лопатки (крыльчатка) рабочего колеса дымососа; 8, 10 - выходной и входной патрубки; 9 - рукоятка поворота лопастей; 11 - центральный рассекатель; 12 - поворотные лопасти; 13 - поворотное кольцо; 14 - улиткообразный корпус; 15 - втулка; 16 - вал; 17- подшипник

Водяные экономайзеры предназначены для нагрева питательной или сетевой воды за счет теплоты уходящих топочных газов, благодаря чему уменьшаются потери теплоты и повышается КПД. По типу бывают групповые и индивидуальные экономайзеры, а по материалу - чугунные и стальные. В водяной экономайзер вода подается питательным насосом, за счет напора которого и осуществляется ее прину­дительное движение в трубах экономайзера.

Для паровых котлов обычно устанавливают индивидуальные экономайзеры, а групповые - на чу­гунных котлах и паровых (до 1 т/ч пара). Водяные экономайзеры для котлов среднего и высокого дав­ления изготавливают только из стальных труб, для низкого давления - чугунных или стальных. При частичном испарении воды в трубах экономайзер считается кипящим.

Чугунные водяные экономайзеры выполняют только некипящими. Температура воды на выходе из чугунного экономайзера должна быть меньше температуры насыщения на 20 °С, так как закипание во­ды в чугунном экономайзере недопустимо. В стальном экономайзере допустимо закипание воды.

Температура воды на входе всех экономайзеров должна быть выше температуры точки «росы» то­почных газов на 5.10 °С для избежания низкотемпературной коррозии.

Экономайзеры некипящего типа собирают из чугунных, ребристых труб с квадратными фланцами, торцевые стороны этих фланцев имеют канавки с четырех сторон, в которые укладывается шнуровой асбест для уплотнения. Отдельные чугунные, ребристые трубы (длиной 1,5; 2; 2,5; 3 м) соединяют меж­ду собой калачами. Для очистки от внешних отложений, особенно между ребрами, чугунные трубы компонуются в блоки так, чтобы число горизонтальных рядов было не более 8 (4 + 4), между которыми устанавливается обдувочный аппарат. Это необходимо для эффективной обдувки внешних поверхно­стей чугунного экономайзера паром или сжатым воздухом, так как один обдувочный аппарат обслужи­вает не более 4 рядов труб вверх и 4 - вниз.

При растопке котла, пока котельный агрегат не имеет достаточной паровой производительности, нагретая в чугунном экономайзере вода сливается в деаэратор или бак с питательной водой по «сгон­ной» линии. Вода в экономайзере должна двигаться только снизу вверх со скоростью 0,3 м/с, так как при нагревании воды выделяется воздух, который потом в верхней части экономайзера удаляется воз­душником.

Дымовые газы в экономайзере могут двигаться в любом направлении со скоростью 6.10 м/с. Чу­гунные экономайзеры могут иметь обводной газоход для топочных газов. При чрезмерном повышении температуры воды, выходящей из некипящего экономайзера, следует перевести газы частично или пол­ностью на обводной боров, открыть сгонную линию и усилить питание.

В блочных чугунных экономайзерах между ребристыми трубами установлена вертикальная метал­лическая перегородка, делящая экономайзер на две равные части. Боковые стены имеют кладку из красного кирпича или двухслойную металлическую обшивку, внутри которой уложен изоляционный материал (шлаковата, асбестовермекулит и др.), а торцевые стены экономайзеров после калачей закры­ваются съемными металлическими крышками с прокладками из асбеста. В верхней части каждой сек­ции установлены взрывные предохранительные клапаны.

На экономайзере некипящего типа устанавливается арматура:

А) на входе - обратный клапан, обводная линия с вентилем, вентиль запорный, регулятор питания, манометр, термометр, предохранительный клапан;

Б) на выходе - вентиль для выпуска воздуха (вантуз), манометр, предохранительный клапан, тер­мометр, сгонная линия, запорный вентиль.

Кроме того, на нижнем коллекторе должны быть установлены трубопроводы для спуска воды (слив­ной вентиль), а в удобных местах - устройства для отбора проб воды и измерения температур и давле­ния, а на верхнем коллекторе - вентиль для удаления воздуха.

Схема обвязки чугунного водяного экономайзера приведена на рис. П10.

Экономайзеры кипящего типа выполняются из стальных труб диаметром 28.42 мм и устанавли­ваются горизонтально в шахматном порядке на каркасе. Они выдерживают высокие давления, в них возможно частичное закипание воды (до 15 %), но они больше подвержены коррозии и не отключаются от (т. е. остановка экономайзера влечет остановку котла).

На входе экономайзера кипящего типа устанавливается такая же арматура, как на некипящих (за исключением обводной и сгонной линий, а также вантуза), а на выходе арматура не устанавливается для обеспечения свободного прохода пароводяной смеси в барабан котла.

Питательные экономайзеры предназначены для пропуска питательной воды, а теплофикационные - сетевой воды. Через теплофикационный экономайзер воду пропускают параллельными потоками, ввиду большего расхода воды, чем в питательном экономайзере.

Водяные экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды уходящими продуктами сгорания, которые для лучшего теплообмена двигаются сверху вниз, а вода - снизу вверх.

Экономайзеры разделяются на поверхностные и контактные .

Поверхностны еэкономайзеры различают по следующим признакам:

- назначение - питательные (нагрев воды для питания котлов) и теплофикационные (нагрев воды для систем отопления):

- материал конструкции — чугунные и стальные;

- схема присоединения и степень нагрева воды — «кипящего» и «некипящего» типа;

- размещение относительно котлов — групповые и индивидуальные.

В данное время изготовляют только водяные чугунные экономайзеры ВТИ (см.рис. 48) . Их собирают из чугунных ребристых труб длиной 2 и 3 м , соединенных между собой чугунными калачами (коленами). К месту монтажа чугунные экономайзеры поставляют россыпью или блоками. Несколько горизонтальных рядов труб (до восьми) образовывают группу, группы компонуют в одну или две колонны, разделенные металлической перегородкой. Группы собирают в каркасе с глухими стенками из теплоизоляционных плит, обшитых металлическими листами. Торцы экономайзеров закрывают съемными металлическими щитами. Экономайзеры оборудуются стационарными обдувочными устройствами, встроенными в блоки. Количество горизонтальных рядов, которые обдуваются одним устройством, не должно превышать четырех.

Преимуществом чугунных экономайзеров является их повышенное сопротивление к химическому и механическому разрушению. Эти экономайзеры бывают только «некипящего» типа. При этом температура воды на входе в экономайзер должна быть на 5-1О°С выше температуры точки росы уходящих газов (53-56°С для природного газа), а на выходе из экономайзера — на 40°С ниже температуры насыщенного пара, которая отвечает давлению в котле, - при групповом и на 20°С при индивидуальном экономайзере. Чтобы предотвратить вскипание воды, температура уходящих газов за котлом не должна превышать 400°С.

Рис. 48. Чугунный ребристый экономайзер:

а - общий вид, б - ребристая труба;

1 - питательный клапан;

2 - запорная задвижка;

3 - обратный клапан;

4 - предохрани тельный клапан;

5 - вход питательной воды;

б - соединительные калачи;

7 - обдувочное устройство;

8 - ребристые трубы;

9 - горячая вода к барабану котла;

10 - ребра;

11 - фланец.

Рис.48 (а). Детали чугунного экономайзера системы ВТИ:

а - ребристая труба: б - соединение труб: 1 - труба экономайзера; 2 - калач.

Из чугунных экономайзеров наиболее распространены ЕП2-(94, 142, 236); ЕП1-(236, 330, 646, 808); ЕТ2-(71, 106, 177); ЕТI-(177, 248, 646).

Контактные экономайзеры позволяют снизить затраты топлива на 10% и компонуются с котлами ДКВР и другими котлами.

Эти агрегаты состоят из контактной части, промежуточного теплообменника, водяного объема и трубчатого водораспределителя. За счет контакта орошающей воды и продуктов сгорания на промежуточном теплообменнике и интенсифицируется процесс теплообмена, который дает возможность экономить топливо.

К этим установкам относятся ЕК-Б-(1; 2), типа Промэнерго, КТАН, АЕ, ВУГ-1.

Как один из основных элементов котельных установок прежде исключительно предназначался для использования тепла отходящих газов, покидающих котлы. В отопительных установках он и в настоящее время исполняет это назначение.

В энергетических установках по мере повышения давления пара все более увеличивается значение водяного экономайзера.

В энергетических котлах является составной частью котла, заменяя собой его последние газоходы.

В паровом котле температура воды всюду одна и та же, соответствующая давлению пара в котле. В же, наоборот, температура воды всюду разная, так как вода в нем постепенно подогревается. Выгода замены последних газоходов котла экономайзерными поверхностями хорошо иллюстрируется рисунком. При экономайзерной поверхности получается больше разность температур между нагревающей и нагреваемой средами и в соответствии с уравнением теплопередачи Q = KH(T - t) ккал/час при одинаковых прочих условиях через экономайзерную поверхность больше пройдет тепла по сравнению с котельной поверхностью.

В отношении экономии металла большое значение имеет переход на однобарабанные энергетические котлы с естественной циркуляцией, причем и этот барабан желательно выполнить минимального диаметра. С повышением давления пара постепенно уменьшается количество тепла, расходуемого на сообщение скрытой теплоты испарения в суммарном теплосодержании 1 кг пара, и возрастает расход тепла на подогревание воды до состояния насыщения. Поэтому при перераспределении значительной тепловой нагрузки на облегчается работа котла. Проще и надежнее получаются его циркуляционные контуры. Конвекционный котельный пучок получает весьма ограниченные размеры, так как остальная часть сообщаемого теплосодержания падает на сильно развитые поверхности нагрева пароперегревателя. Таким образом, большая часть поверхностей нагрева в современном энергетическом котле работает по прямоточному принципу, без циркуляции, и сравнительно небольшая часть нуждается в обеспечении достаточной кратности циркуляции.

При работе пароперегревателя и водяного гидравлическое сопротивление и может быть значительным, так как движение по ним нагреваемой среды обеспечивается не за счет циркуляции Поэтому эти поверхности можно выполнять из труб малого диаметра, что повышает коэффициент теплопередачи, а также создает возможность указанным частям котлоагрегат придать весьма компактную форму.

Элементы экономайзеров для отопительно-производственных котельных отливаются из чугуна. Для энергетических установок водяные делают стальными по типу пароперегревателей.

Чугунные экономайзеры

Изготовлявшиеся до настоящего времени состоят из чугунных ребристых труб, соединяемых при помощи чугунных колен (калачей) таким образом, чтобы питательная вода могла последовательно пройти по всем трубам снизу вверх. Такое ее движение является обязательным, так как при нагревании воды падает степень растворимости находящихся в ней газов, кислорода, углекислоты, и газы начинают выделяться в виде поднимающихся вверх пузырьков. Конструкция экономайзеров должна способствовать удалению этих пузырьков, так как они, налипая на стенки, производят корродирующее действие. С целью лучшего смывания пузырьков скорость движения воды не следует принимать меньше 0,3 м/сек. Скорость газов во избежание чрезмерного засорения с внешней стороны золой и сажей принимают не менее 5 м/сек.

Имеют по краям прямоугольные фланцы, что дает возможность, набирая группу труб, ограничить газоход с двух сторон металлическими стенками.

Водяные могут устанавливаться к каждому котлу индивидуально или они выполняются групповыми на несколько котлов. При расположении непосредственно за котлом присос воздуха между котлом и экономайзером невелик. Для групповых экономайзеров вследствие наличия сборного борова, а также неплотностей заслонок неработающих котлов присос достигает значительных размеров.

Водяной , собираемый из , довольно быстро загрязняется золой и сажей, поэтому его необходимо обдувать паром.

В отопительных установках иногда вместо автоматически работающего воздухоотводчика применяют простые водосборники. К последним присоединяют полдюймовую газовую трубу, которую ведут к раковине, находящейся в помещении котельной.

Снабжаются также водогрейные котлы. Следует учитывать, что при одинаковых прочих условиях, например, при одинаковом количестве сжигаемого в час топлива, в водогрейную установку приходится вводить воды примерно в 10 раз больше, чем в паровую, так как количество тепла, воспринимаемого на 1 кг теплоносителя, у водогрейных котлов колеблется от 25 до 60 ккал/кг, а у паровых - от 500 до 650 ккал/кг и выше. С этим надо считаться, распределяя потоки воды по трубам экономайзера. Направляя всю воду аналогично с паровыми установками, через каждую трубу можно получить слишком большие скорости и гидравлические сопротивления. Воду в таких случаях надо пропускать рядом параллельных потоков.

Допускаются к установке при давлении пара в котлах не выше 22 атм.

Стальные экономайзеры

Укомплектовываются котлоагрегаты с давлением выше 22 атм.

Бывают двух типов. Первый из них по принципиальной схеме не отличается от чугунного экономайзера. Ко второму типу относится "кипящий" экономайзер, когда между котлом и экономайзером не устанавливается никаких запорных приспособлений и отсутствует ограничение в отношении предела нагревания воды. Вода в может и закипеть, причем количество пара, образующегося в экономайзере, равняется 5-15% и более от общего расхода пара котлом.

Конструируются из змеевиков и коллекторов по типу пароперегревателей. В кипящем должен предусматриваться беспрепятственный отвод пара в котел, если бы таковой образовался. Стальной кипящий позволяет предельно использовать экономайзерную поверхность. Диаметры труб стального экономайзера, так же как и пароперегревателей, принимаются по большей части 38х32 мм. Небольшие диаметры труб позволяют создать компактный экономайзер, работающий с высоким коэффициентом теплопередачи. Кипящий составляет одно целое с котлом, поэтому и требуемая правилами Котлонадзора питательная арматура устанавливается не перед котлом, а перед экономайзером. хорошо противостоит влиянию внутренней коррозии растворенным в воде кислородом и внешней, связанной с образованием росы. Стальные экономайзеры, наоборот, очень подвержены таким разъеданиям, поэтому в установках приходится особо тщательно деаэрировать питательную воду. В отношении возможности появления росы в большинстве случаев опасений не имеется, так как при работе тепловой электростанции по регенеративному циклу температура питательной воды всегда значительно выше 100°.