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°.

Водяные экономайзеры КУ. Назначение, конструкция, виды

В экономайзере питательная вода перед подачей в котел подогревается дымовыми газами за счет исполь­зования теплоты продуктов сгорания топлива. Наряду с предвари­тельным подогревом возможно частичное испарение питательной воды, поступающей в барабан котла. В зависимости от температу­ры, до которой ведется подогрев воды, экономайзеры подразде­ляют на два типа - некипящие и кипящие. В некипящих эко­номайзерах по условиям надежности их работы подогрев воды ведут до температуры на 20 °С ниже температуры насыщенного па­ра в паровом котле или температуры кипения воды при имеющем­ся рабочем давлении в водогрейном котле. В кипящих эконо­майзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное (до 15 мае. %) ее испарение.

Рисунок 4.19.1. Схема потолочного (а), конвективного (б) и ширмового (в) пароперегревателей в котле высоко­го давления

Для очистки поверхности нагрева водяные экономайзеры имеют обдувочные устройства.

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора экономайзе­ры некипящего типа должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания (т. е. должны иметь обводные линии).

Устройство обводного газохода для отключения индивидуаль­ного водяного экономайзера по тракту продуктов сгорания необя­зательно при наличии сгонной линии, обеспечивающей возмож­ность постоянного пропуска воды через экономайзер в деаэратор в случае повышения температуры после него. Сгонной линией пользу­ются при растопке котла. Схема включения чугунного экономайзе­ра с устройством сгонной линии представлена на рис. 4.19.2.

Рисунок. 4.19.2. Схема включения чугунного экономайзера:

1- барабан котла; 2 - запорный вентиль; 3 - обратный клапан; 4 - вентиль на сгонной линии; 5 - предохранительный клапан; 6 - вентиль воздушника (по стрелке происходит удаление воздуха в процессе заполнения экономайзера во­дой); 7 - чугунный водяной экономайзер; 8 - дренажный вентиль экономайзера

На входе воды в экономайзер и выходе из него должны быть установлены два предохранительных клапана 5 и два запорных вен­тиля 2. Кроме того, необходим манометр, воздушник для удаления воздуха при заполнении системы водой, дренажный вентиль 8 на линии для слива воды из экономайзера, обратные клапаны 3.

Стальные экономайзеры (рис. 4.19.3, а) изготовляются из труб диаметром 28...38 мм, которые изгибают в змеевики 2, ввальцо-ванные или вваренные в коллекторы / круглого или квадратного сечений, размещаемые за пределами газохода.

Змеевики располагают в шахматном порядке и подвешивают с помощью специальных подвесок или опирают на опорные балки 3. Для выдерживания заданного шага между змеевиками использу­ются дистанционные гребенки 4.

Схема включения кипящего стального экономайзера приведе­на на рис. 4.19.3, б. Такие экономайзеры выполняются неотключаемыми по водяному и дымовому трактам.

Рисунок 4.19.3. Стальной трубчатый экономайзер:

а - общий вид; б - схема включения кипящего экономайзера; / - коллекторы; 2 - змеевик; 3 - опорная балка; 4 - дистанционная гребенка; 5 - барабан; 6 - вентиль воздушника; 7 - выходной коллектор подогретой воды; 8 - экономай­зер; 9 - входной коллектор; 10 - вентиль на дренажной линии; И - вентиль на линии рециркуляции; 12- запорный вентиль; 13 - обратный клапан; 14- пред­охранительный клапан

Во избежание превраще­ния всей воды, находящейся в экономайзере, в пар при растопке котла и его отключении предусматривается устройство рецирку­ляционной линии. Эта линия соединяет входной коллектор 9 эко­номайзера с барабаном 5 котла и обеспечивает поступление воды в экономайзер при ее испарении в периоды растопки и останова, когда питательная вода в экономайзер не подается. На линии ре­циркуляции имеется вентиль, который открывается при рас­топке и отключении котла и закрывается при включении котла в паровую магистраль.

Для удобства очистки поверхности нагрева от наружных загряз­нений и его ремонта экономайзер разделяют на пакеты высотой до 1 м. Разрывы между пакетами составляют 550...600 мм. Змееви­ки водяного экономайзера располагают перпендикулярно и па­раллельно фронтальной стене котла. В первом случае (рис. 4.19.3, а) длина змеевиков невелика, что облегчает их крепление. Во втором случае (рис. 4.19.3, б) резко уменьшается число параллельно вклю­ченных змеевиков, но усложняется их крепление.

Водяной экономайзер (ВЭК) предназначен для нагрева питательной воды продуктами сгорания. В зависимости от температуры, до которой вода подогревается в ВЭК, различают кипящие и некипящие ВЭК. Некипящие ВЭК – это ВЭК, в которых по условиям надёжности нагрев воды производится до температуры на 40 о К меньше температуры насыщения в барабане. В кипящих ВЭК происходит не только нагрев воды, но и частичное ее испарение.

В зависимости от металла, из которого изготавливают ВЭК, различают чугунные и стальные экономайзеры. Чугунный экономайзеры изготавливают для работы при давлении в барабане парогенератора до 2,4 МПа. Стальные ВЭК применяются для любых давлений.

Чугунный экономайзер состоит из ребристых чугунных труб (рис.2.33 или 8-4 учеб). Трубы соединяются между собой с помощью калачей (рис.2.34 или 8-5 учеб). Питательная вода движется снизу вверх (что обеспечивает удаление воздуха), продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами сверху вниз (для создания противоточной схемы движения). Число труб в горизонтальном ряду выбирается из условия получения скорости продуктов сгорания в ВЭК 6-9 м/с при номинальной производительности. Число горизонтальных рядов в ВЭК выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева.

В чугунных ВЭК не допустимо кипение воды, потому что это приводит к гидравлическим ударам и разрушению поверхности экономайзера. Поэтому чугунные ВЭК всегда некипящие. При компоновке ВЭК в одном ряду допускается не менее 3 и не более 8 труб. Компоновку производят в одну или две колонки. Через каждые 8 горизонтальных рядов необходимо делать разрыв между трубами не менее 600 мм для установки обдувочного аппарата, ремонта и осмотра ВЭК. В одном горизонтальном ряду обдувочный аппарат не должен обслуживать более 4-х труб.

Стальные ВЭК изготавливают из труб диаметром от 28 до 30мм. Трубы загибаются в змеевики (рис. 2.35 или 8-6 учеб). Змеевики, размещенные в опускном газоходе, омываются продуктами сгорания поперечно, коллекторы имеют кругловатую форму и размещаются снаружи обмуровки. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам их подвешивают с помощью специальных подвесок или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага между змеевиками к опорным стойкам приваривают дистанционные гребенки.

Для облегчения монтажа ВЭК, удобства ремонтных работ и облегчение отчистки поверхности нагрева экономайзер разбивают на отдельные части (пакеты).

При сжигании газообразного топлива для конденсации водяных паров из продуктов сгорания применяют контактные ВЭК. Нагрев воды в них производится за счёт непосредственного контакта продуктов сгорания и воды. После такого экономайзера воду обязательно направляют в деаэратор, после сего используют для технологических нужд или горячего водоснабжения.

При сжигании твердых многозольных топлив наблюдается золовой износ труб стальных ВЭК. Для предотвращения этого в местах, подверженных износу, устанавливают накладки или защитные манжеты.

При питании экономайзера водой с низкой температурой происходит коррозия наружной поверхности вследствие конденсации водяных паров из продуктов сгорания. Способы уменьшения низкотемпературной коррозии:

1. повышение температуры стенки поверхности нагрева (температура деаэрированной воды должна быть 104 );

1. применение присадок, связывающих сернистый ангидрид;
2. ведение процесса горения с минимальным коэффициентом избытка воздуха;
3. систематически очистка поверхности нагрева от золы;
4. ликвидация застойных зон и равномерное омывание поверхностей нагрева продуктами сгорания.

При наличии растворенного в питательной воде кислорода или углекислого газа происходит коррозия внутренней поверхности экономайзера. Коррозии в первую очередь подвергаются трубы с небольшой толщиной стенки и места, где есть местные сопротивления (повороты, прикипевший шлам и сварочные соединения). Интенсивность коррозии увеличивается при снижении нагрузки, так как скорость воды в трубах при этом падает. Для предотвращения коррозии содержание кислорода в воде не должно быть более 20 мг/кг.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекции по дисциплине: Топливо и топология устройства. Основы теории горения

Конспект лекции по дисциплине.. Введение Главным источником производства тепловой и электрической энергии являются тепловые электрические станции ТЭС на которых за счет использования..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Конспект лекции по дисциплине
«КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ»

Виды топлива. Основные характеристики топлива
Вещества, способные в процессе каких-либо преобразований выделять энергию, которую можно технически использовать, называют топливом. Различают ядерное и химическое топливо. Ядерное топливо выделяет

Основные характеристики твердого топлива
Основными видами твердого топлива является торф и ископаемые угли, которые образовались в процессе углефикации отмершей растительной массы (древесина, листья, хвоя и т.д.). Отмершие части растений

Основные характеристики жидкого топлива
Природным жидким топливом является сырая нефть – это смесь жидких углеводородов различного состава, в которых могут быть растворены твердые углеводороды. Но как топливо сырая нефть не используется.

Основные характеристики газообразного топлива
Газообразное топливо делится на естественное и искусственное. Естественное – природный газ и попутный газ, выделяющей при извлечение нефти на поверхность. Искусственное – генераторный (получают пут

Особенности сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива
Согласно теории горения процесс горения протекает в следующем порядке: подготовка топлива к вводу в топку (сортировка по фракциям, дробление, при факельном сжигании – размол). Жидкое

Теоретический и действительный объемы воздуха для сжигания топлива
В паровых и водогрейных котлах при сжигании топлива в качестве окислителя используется воздух. Зная количество воздуха, необходимое для горения 1 кг (или 1 м3) каждого горючего элемента

Присосы воздуха по газовому тракту
Газовый тракт котла работает под разряжением и через неплотности в обмуровке происходят присосы воздуха в котельный агрегат (см.рис.1.4.). В результате этого коэффициент избытка воздуха по мере дви

Теоретический и действительный объемы продуктов сгорания
Состав продуктов сгорания при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газа: . Все продукты сгорания

Теоретическая и действительная энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют энтальпией (теплосодержанием). Энтальпия воды и водяного пара обознается

Общее понятие о тепловом балансе. Располагаемая и полезная теплота
При работе парового или водогрейного котла вся полученная в результате сжигания топлива теплота расходуется на получение пара или воды требуемых параметров и на покрытие тепловых потерь. Н

Характеристика потерь теплоты в котельном агрегате
1. Потери теплоты с уходящими газами возникают вследствие того, что продукты сгорания после прохождения газового тракта не охлаждаются до температуры окружающей среды. Это наибольшая составляющая и

Коэффициент полезного действия котельного агрегата
КПД котла – это отношение полезной работы к располагаемой. Для котельного агрегата различают КПД брутто и КПД нетто. КПД брутто определяют по выработанной теплоте, а КПД нетто по отпущенной к потре

Слоевые топки с движущейся колосниковой решеткой и перемещающимся слоем топлива
В топках с движущейся колосниковой решеткой (рис.1.7.а, или 5-1-в-г учеб) топливо из топливного бункера через угольные ящики 4 и регулятор толщины слоя 5 под действием собственного веса поступает н

Типы цепных решеток
В зависимости от типа колосников цепные решетки делятся на следующие виды: 1. ленточные цепные решетки, у которых колосники соединены между собой штырями; 2. бимсовые цепные решет

Слоевые топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся слоем топлива
К топкам с неподвижной колосниковой решеткой и движущимся слоем топлива относятся топки с шурующей планкой, топка с нижней подачей, шахтная

Свойства и характеристика угольной пыли
Угольная пыль состоит из частиц размером до 300мкм с преобладанием мелких фракций (больше всего частиц размером от 20 до 50 мкм). Форма пылинок неправильная и зависит от рода топлива. Осно

Схемы пылеприготовления
Для превращения твердого топлива в пыль необходимо осуществить следующие операции: 1. первичную обработку - удаление из топлива металлических предметов с помощью магнитных сепараторов (для

Углеразмольные мельницы
Превращение топлива в пыль производится в мельницах, которые принято классифицировать по принципу измельчения топлива и скорости вращения подвижной части (см.табл.1.7). Табл.1.7.

Питатели дробленого угля
Подача топлива в мельницы производится питателями топлива. Тип и конструкция питателя зависят от влажности топлива. Для сухих топлив применяют дисковые питатели, для влажных – скребковые.

Сепараторы
Отделение крупных частиц от мелких, готовых для сжигания, производится в сепараторах. В зависимости от типа и производительности мельницы, свойств сжигаемого топлива применяются гравитационные, ине

Пылеугольные топки
Пылеугольная топка состоит из пылеугольных горелок и топочной камеры. Пылеугольная горелка предназначена для организованного ввода угольной пыли и воздуха в топочную камеру. Различают вихревые и пр

Топки для сжигания жидкого топлива
Для сжигания мазута необходима его предварительная подготовка: уменьшение вязкости и распыление. Горению топлива должно предшествовать его испарение, смешение с окислителем, прогрев горючей смеси.

Топки для сжигания газа
Топки для сжигания газа по конструкции аналогичны топкам для сжигания мазута. В них можно одновременно сжигать газ и жидкое топливо. Подготовка природного газа для его сжигания производится в газог

Вихревые топки
Вихревой метод сжигания используется в настоящее время в циклонных топках с горизонтальными и вертикальными циклонами. Для промышленных КУ применяют топки с горизонтальными циклонами при сжигании т

Теплообмен в элементах котельного агрегата
Расчет топочной камеры выполняется с целью выявления экономичности и надежности ее работы. Экономичность характеризуется минимальными потерями теплоты от химической и механической неполноты горения

Порядок расчета топочных камер
При выполнении поверочного расчета топки известны: объем топочной камеры, степень ее экранирования и площадь радиационных поверхностей нагрева, конструктивные характеристики труб экранных и конвект

Образование пара
Образования пара в КА происходит при постоянном давлении и непрерывном подводе теплоты от продуктов сгорания к воде. Процесс образования пара состоит из трех стадий: подогрев воды до температуры на

Естественная циркуляция в испарительных поверхностях нагрева
Надежная работа поверхностей нагрева котла может быть только при хорошем охлаждении стенки труб, расположенных в зоне высоких температур продуктов сгорания. Охлаждение производится

Принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах
К принудительной циркуляции прибегают в тех случаях, когда естественную циркуляцию осуществить нельзя. Это происходит с повышением давления, так как при этом разность плотностей пара и воды уменьша

Сепарационные устройства
Предохранение внутренних поверхностей нагрева от отложений возможно только при минимальном количестве примесей. В насыщенный пар примеси попадают с капельками котловой воды, содержащей соли. Для ум

Условия надежной работы поверхностей нагрева
Надежная работа поверхностей нагрева может быть обеспечена только при устойчивой циркуляции охлаждающей среды. Наиболее интенсивно охлаждает трубы воды, мене интенсивно – пар. При превышении темпер

Основные направления развития котлов
Появление первых паровых котлов связано с простым цилиндрическим агрегатом, показанном на рис.2.9, а или 7-1, а учеб. Он состоит из цилиндрического барабана с эллиптическими днищами. В верхней част

Котлоагрегаты специального назначения
Котлоагрегаты, встроенные в технологическую цепь при производстве каких-либо продуктов, называются технологическими агрегатами. Энерготехнологический котел СЭТА-Ц-100 (для сжигания 100 т/с

Теплофикационные водогрейные котлы
Для теплоснабжения промышленных предприятий и жилищно-коммунального сектора в настоящее время одновременно с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии на ТЭЦ широко распространены

Пароводогрейные котлы
Для одновременной выработки технологического пара и перегретой воды для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции используют комбиниров

Регулирование температуры пара
В промышленных котлах колебания перегрева пара при изменении нагрузки существенно на работу теплоиспользующих аппаратов не влияют. Поэтому в них нет устройств, регулирующих перегрев пара. У энергет

Схемы включения некипящих и кипящих экономайзеров
В соответствии с требованиями Правил Котлонадзора чугунные экономайзеры должны быть отключаемыми по водяному тракту и по тракту продуктов сгорания (иметь обводной мимо ВЭК газоход для продуктов сго

Назначение, типы и схемы включения воздухоподогревателей
В современных котлах, особенно при сжигании влажных топлив, широко применяются ВЗП. Подача горячего воздуха в топку котла ускоряет воспламенение топлива и интенсифицирует процесс горения, уменьшая

Обдувка и обмывка поверхностей нагрева
Для удаления отложений с поверхности нагрева применяют обдувочные аппараты. Обдувка может производиться горячим паром и холодной водой или сжатым воздухом. Принципы действия обдувочного аппарата: э

Дробевая очистка поверхности нагрева
Для очистки конвективных и хвостовых поверхностей нагрева (водяные экономайзеры и воздухоподогреватели) от связанных плотных отложений прим

Коррозия поверхностей нагрева
Разрушение металла под действием агрессивной среды называется коррозией. Металлические поверхности нагрева котлов подвергаются коррозии под действием продолжительности сгорания (наружная коррозия)

Строительные материалы и конструкции
Поверхности нагрева котлов выполняются из металла и находятся под действием высоких температур, механических напряжений и агрессивной среды. В результате этого могут возникать явления ползучести, к

Обмуровочные материалы
При выполнении обмуровки применяют огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Свойства этих материалов делят на две группы: основные и специальные. Основные свойства – это свойства, которы

Фундаменты и каркасы
Фундамент воспринимает массу парогенератора, его обмуровки каркаса и передает эту массу на грунт. Глубина закладки фундамента выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить его устойчивость и минима

Обмуровки
Обмуровка парового и водогрейного котла служит для ограждения топочной камеры и газохода от окружающей среды. Обмуровка подвержена действию высоких температур, химическому воздействию газов, золы,

Гарнитура котла
Устойчива, для обслуживания котла и защиты обмуровки от разрушения при взрыве, называется гарнитурой. В соответсвии с Правилами Котлонадзора котел должен иметь топочные дверцы, лазы для осмотра топ

Питательные устройства
Питательные устройства предназначены для подачи питательной воды в котел. Питательные устройства должны иметь паспорт завода-изготовителя и обеспечивать необходимый расход питательной воды при давл

Арматура и редукционно-охладительные установки
Устройства, предназначенные для прекращения подачи теплоносителя или изменения его количества, а также для обеспечения безопасной работы сосудов, находящихся под давлением, называются арматурой. Вы

Трубопроводы
Система трубопроводов предназначена для соединения между собой всего действующего оборудования парогенераторов, насосов, деаэраторов, ТОА и т.д. Система трубопроводов состоит из труб и арматуры. Ар

Газовоздушный тракт. Тягодутьевые машины
Для организации процесса горения в топку парового или во­догрейного котла необходимо подавать воздух и удалять обра­зующиеся продукты сгорания. Подача воздуха и удаление про­дуктов сгорания могут б

Дымососы и вентиляторы
Вентиляторы, обеспечивающие подачу в топку воздуха, не­обходимого для организации процесса горения, называются дутьевыми вентиляторами. Вентиляторы, предназначенные для удаления продуктов сг

Топливное хозяйство при сжигании твердого топлива
Топливное хозяйство промышленных котельных установок состоит из устройств и сооружений для разгрузки, хранения, складирования и подачи топлива к КА. Основное требование, предъявляемое к оборудовани

Топливное хозяйство при сжигании жидкого топлива
Жидкое топливо для котельных может использоваться как основное, резервное, аварийное и растопочное. При использовании мазута в качестве основного топлива он является единственным видом топлива (ино

Золоулавливание
Для очистки выбрасываемых в атмосферу продуктов сгорания и защиты рабочих колес дымососов от уноса (летучей золы и частиц несгоревшего топл

Шлакозолоудаление
В котельных, работающих на твердом топливе, системы шлакозолоудаления должны обеспечивать надежное удаление шлаков и золы, безопасные условии для персонала, защиту окружающей среды от загрязнения.

Тепловые нагрузки котельных
Режим теплопотребления отдельных предприятий существенно влияет на выбор оборудования котельной и эффективность его использования. Количество и единичная мощность устанавливаемых котлов зависят от

Транспорт тепла к потребителям
Централизация теплоснабжения приводит к необходимости развития тепловых сетей, увеличения их протяженности, что увеличивает затраты на транспорт тепла от теплоисточников до потребителей. Для уменьш

Методика расчета тепловых схем
Расчет тепловой схемы является основным тепловым расчетом при проектировании котельной установки. На основании этого расчета составляют паровой и тепловой баланс котельной, производят выбор оборудо

Компоновка оборудования котельной
Взаимное расположение основного и вспомогательного оборудования в помещении котельного цеха называют компоновкой оборудования. Компоновка выбирается проектной организацией в зависимости от вида сжи

Основные нормы проектирования центральных котельных
Центральные котельные установки проектируются в соответствии со СНиП. При проектировании следует исходить из следующих основных положений: 1. Строительство, расширение и реконструкция коте

Технико-экономические показатели котельных агрегатов
Основными показателями, характеризующими экономичность работы котлоагрегата, являются КПД (брутто и нетто), расход условного топлива на единицу выработанной и отпущенной электроэнергии, удельный ра

Характеристики котельного оборудования совершенствуются в разных направлениях. Одни производители делают упор на расширение функциональности, другие осваивают новые системы управления, а третьи занимаются физической эргономикой. Но самым перспективным направлением считается оптимизация конструкции и процессов теплообмена. И в этом контексте особое значение имеет экономайзер. Что это такое? Это уже ставшая обязательной часть паровых котлов, которая позволяет экономить тепловую энергию, по сути, за счет вторичного использования. Впрочем, этот процесс следует рассмотреть подробнее.

Назначение и задачи экономайзера

Для начала стоит обратиться к системам пиролиза и котлам длительного горения. Их принцип работы базируется на вторичной переработке топлива, но цели ставит разные. В одном случае это повышение энергоэффективности котельного оборудования, а во втором - увеличение периода активности агрегата. В свою очередь экономайзеры котлов предназначены для оптимизации процессов теплообмена. В конечном итоге пользователь получает более экономный расход топливного материала при высокой теплоотдаче. Это может выражаться не напрямую, а, к примеру, в виде интенсивного образования пара. В более сложных когенерационных системах, где котлы связываются с электротехнической инфраструктурой, эффект экономайзера может быть отражен и в минимизации расходов электроэнергии. Но это касается в основном промышленного оборудования.

Принцип работы агрегата

В процессе работы любого котла на твердотопливных элементах выделяется дым. Он имеет высокую температуру, поэтому можно констатировать, что вместе с этими потоками удаляется и тепло. Чтобы напрасно не расходовать выработанную энергию, инженеры и предложили экономайзер. Что это такое в составе котла? Это функциональный блок, который в некотором роде аккумулирует энергию дыма, преобразуя ее в нагрев воды. То есть не сам блок выступает преобразователем дыма, а вода, которая в него заливается. Далее она поступает в специальные резервуары для полноценного нагрева. Циркуляция воды в котельных теплообменниках является обычным явлением, но в данном случае реализуется именно предварительный нагрев без использования основной тепловой энергии оборудования.

Конструкция экономайзера

В простейших исполнениях экономайзер представляется комплексом трубчатых элементов, проходя по которым, вода или пар нагревается. Причем трубы имеют не прямые, а извилистые змеевидные и зигзагообразные формы. Несколько труб формируют один пакет. В каждом пакете набор трубчатых элементов располагается по одной общей конфигурации. Также устройство экономайзера предусматривает наличие изоляционных плит и металлических перегородок, которые разделяют пакеты. Изоляция нужна для обеспечения безопасности в процессе работы теплообменника.

Присутствует в конструкции и предохранительный клапан, который устанавливается непосредственно перед входной линией. Данная заслонка предназначена для защиты от гидроудара. В некоторых моделях котел отопительный имеет и предохранительный клапан в верхней части экономайзера. С этой стороны наличие защиты обуславливается риском повышения давления, при котором вода должна выпускаться наружу.

Разновидности по материалу изготовления

В основном используются чугунные и стальные конструкции. Чугун хорош тем, что имеет прочную износостойкую структуру, которая способна выносить гидроудары и механические воздействия. Но в таком корпусе не может использоваться высокотемпературный экономайзер. Что это такое? Это модели теплообменников, которые предусматривают не просто предварительный подогрев, но и доведение воды до высоких температур. Чугун в таких условиях может лопнуть без возможности восстановления.

Стальные модели формируются трубами с диаметрами в среднем от 30 до 40 мм. Их устанавливают в шахматном порядке на едином каркасе, который наделяет всю конструкцию прочностью. На практике котел отопительный с интегрированным стальным экономайзером способен выдерживать повышенные температуры и немалое давление. Единственным недостатком стали является предрасположенность к коррозии. Поэтому для экономайзеров используются особые дорогостоящие марки сплавов.

Разновидности по типу рабочей среды

Уже упоминалось, что экономайзер может выступать и как средство дополнительного подогрева, и как полноценный нагреватель. Разделение между этими видами теплообменников проходит по точке кипения. Соответственно, в одном случае выпускаемый дым может доводить до кипения воду в экономайзере, а в другом - слегка подогревать. Но есть и разница в функциональном обеспечении. Даже в простом исполнении «не кипящий» водяной экономайзер оснащается коллекторами, манометрами, реле управления, термометрами и другими устройствами, позволяющими контролировать состояние оборудования. Однако «кипящий» экономайзер, кроме перечисленной измерительной и регулирующей арматуры, также дополняется сгонными и обводными линиями. Кроме того, на выходных каналах могут отсутствовать некоторые фитинги и клапаны. Связано это с тем, что кипящая вода должна иметь предельно свободные пути выхода в котельный барабан.

Заключение

По мере усложнения конструкции котла вводятся и новые требования по его защите от аварий. Тепловые перегрузки и высокое давление могут спровоцировать нарушения в трубопроводной инфраструктуре, что заставляет инженеров расширять перечень систем безопасности оборудования. Тем не менее энергоэффективность по-прежнему остается важным преимуществом экономайзера. Что это такое в реальных цифрах? В промышленных котельных станциях на этапе водоподготовки такие теплообменники способны доводить температуру воды до 250-270 °C. Разумеется, на бытовом уровне речь может идти о более скромных цифрах, а «кипящие» модели экономайзеров и вовсе требуют серьезного переоборудования агрегата. И все же концепция оптимизации теплового обмена считается наиболее перспективной, так как она обеспечивает прямой эффект повышения теплоотдачи.

Является агрегатом котельной установки, который предназначен для нагрева питательной воды, перед тем, как она поступит в котел. Подогрев воды происходит за счет тепла уходящих газов из топки. Обычно водяные экономайзеры производятся следующим образом: трубы сгибаются в вертикальные змеевики и компонуются в пакеты. Поверхность экономайзера разделяется на пакеты не выше одного метра, разрывы между ними составляют 65-80 см. Благодаря чему эксплуатация и ремонт оборудования становится максимально удобным. Трубы экономайзера в большинстве случаев располагают в шахматном порядке, так как коридорное расположение в условиях теплообмена является нецелесообразным. На электростанциях перед поступлением питательной воды в котел, она подогревается в регенеративном цикле. Нагрев производится за счет забора пара из турбины до 215-270°C. Это позволяет уменьшить размеры поверхности экономайзера.

Для удобства работы устройства и обеспечения нормальных эксплуатационных условий немаловажно, чтобы экономайзеры были оснащены арматурой, приборами безопасности, а также контрольно-измерительными приборами, которые должны находиться в зоне видимости и быть доступными для обслуживания.

Разновидности экономайзеров

Экономайзеры могут быть контактными и поверхностными. Поверхностные бывают теплофикационными и питательными. Теплофикационные экономайзеры используются для подогрева воды для систем отопления, а питательные – для подогревания воды для питания котлов.

Также экономайзеры отличаются и по материалу изготовления. Существует два вида:

• чугунные экономайзеры котлов;
• стальные экономайзеры котлов.

Основополагающие характеристики экономайзеров:

— схема присоединения;

— степень подогрева воды;

— индивидуальное или групповое размещение относительно котлов.

Водяные экономайзеры предназначаются для подогрева питательной воды, либо воздуха в котельных установках, а также нагрева воды в системах теплоснабжения. Вода, движущаяся снизу вверх, подогревается при помощи тепла уходящих продуктов сгорания топлива, которые движутся сверху вниз, что улучшает теплообмен. Водяные экономайзеры изготавливаются как из ребристых, так и из гладких чугунных труб. Для более высоких температур и давления устройства производятся из гладких стальных труб.

Контактные водяные экономайзеры – это устройства для подогрева воды в системах технологического и бытового горячего водоснабжения. Для бытового горячего водоснабжения, если есть промежуточные теплообменники, возможно использование тепла, полученного при помощи контактных экономайзеров. Данный вид оборудования устанавливают либо непосредственно за котлами, либо за поверхностными экономайзерами.

Чугунные экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды в паровых котлах и системах теплоснабжения с рабочим давлением не выше 2,4 МПа. Сборка устройства происходит из двух- трехметровых ребристых чугунных труб, которые соединяют чугунными коленами. Чугунные экономайзеры поставляют в котельные как блоками, так и россыпью. Горизонтальные ряды труб, но не более 8, компонуют в группу, затем группы образуют колонны, которые разделяют металлическими перегородками. Группы покрывают каркасом с глухими стенками, обшитыми материалами для теплоизоляции. Торцы экономайзеров предохраняются съемными щитами из металла. Они оснащаются устройствами для обдува, которые встроены в блоки. При этом должно быть не более 4 горизонтальных рядов, обдувающихся одним устройством.

Одно из преимуществ чугунных устройств – это очень высокое сопротивление к любым механическим и химическим разрушениям. Срок эксплуатации чугунных экономайзеров значительно дольше срока стальных. Но при этом чугунные модели могут быть только «не кипящими». Необходимо, чтобы температура воды при входе в экономайзер была на 5-10°С выше температуры точки росы уходящих газов, и на 40°С ниже температуры насыщенного пара при выходе из него (давление в котле соответствующее). Недостатки чугунных экономайзеров: низкая теплопередача, громоздкость (в особенности при большой площади нагрева), высокая чувствительность к гидравлическим ударам. Именно это не позволяет доводить воду до кипения. Из-за нестандартного газохода экономайзера увеличивается металлоемкость конструкции, потери тепла, присосы воздуха, а также затраты на его производство и установку. Чугунные ребристые трубы быстро загрязняются сажей и золой, что значительно ухудшает технико-экономические показатели чугунных экономайзеров.

Стальные экономайзеры состоят из нескольких секций змеевиков. Стандартные змеевики имеют длину 1820 мм. Секции производят из труб с определенной длиной и радиусом гиба. Максимальная высота отдельных пакетов змеевиков не должна превышать более 1,5 м, максимальное количество рядов – 25. Для обдувочных устройств между пакетами есть специальные разрывы. Область применения стальных экономайзеров – это котлы, в которых избыточное давление пара выше 23кгс/см².

Стальные устройства могут быть как «кипящего», так и «не кипящего» типа. Для экономайзеров «кипящего» типа допустимо закипание питательной воды и частичное (до 25%) ее испарение. Такие устройства не отделены от барабана котла отключающим устройством. Температура воды при входе в стальные экономайзеры при сжигании природного газа не должна опускаться ниже 65°С.

Контактный экономайзер способствует снижению затрат топлива на 10 % и может компоноваться с котлами ДКВР и прочими котлами.

В настоящее время предусматриваются самые разные технико-технологические вариации проектирования экономайзеров котлов. Варианты исполнения также достаточно разнообразны: отдельно стоящий, встроенный, либо расположенный рядом.

Экономайзеры устанавливают и на водогрейные и на паровые котлы большинства изготовителей котельного оборудования.

Устройство экономайзеров

Трубы, из которых состоит поверхность нагрева экономайзера, имеют дополнительное продольное оребрение. Трубы объединяются друг с другом по воде дугами и формируются в отдельные пакеты. После этого пакеты труб располагаются в каркасе с разрывами в 650 мм и соединяются друг с другом калачами.

Канавки фланцев ребристых труб оснащаются шнуровым асбестом, чтобы предотвратить перетоки газа. Боковые стенки каркаса внутри и снаружи обшиваются металлом и теплоизолируются совелитовыми плитами, либо другим теплоизоляционным материалом, схожим по характеристиками с совелитовыми плитами. Щиты с крышками, установленные на торцах экономайзера, устанавливаются на прокладках при помощи болтов. Крышки с прокладками, а также сплошные сварные швы листов обшивки позволяют обеспечить газовую плотность экономайзера. Вода поступает в устройство через коллекторы.

Блочные чугунные экономайзеры оборудованы вертикальной металлической перегородкой между ребристыми трубами, которая разделяет экономайзер на две равные части. Боковые стенки выкладываются из красного кирпича или имеют два слоя металлической обшивки с изоляционным материалом внутри. Вверху каждой секции располагаются взрывные предохранительные клапаны.

Монтаж экономайзеров

Блочные экономайзеры собираются в отдельные транспортабельные блоки и в таком виде поставляется. При монтаже экономайзер устанавливается на фундамент, отдельные блоки объединяются между собой по воде калачами, производится сварка каркасов, импульсные камеры привариваются к патрубкам. Газовый короб с взрывными предохранительными клапанами изготавливается, устанавливается и подключается к питательным трубопроводам котла. Монтирование системы импульсной очистки производится исходя из проекта котельной в соответствии с паспортом.

В процессе соединения блоков экономайзера калачами отверстия фланцев труб не всегда совпадают с калачами под болты или шпильки. Чтобы устранить это несовпадение, нужно поднять нижнюю или верхнюю секцию труб и установить под ними прокладки соответствующей толщины.

Производя установку верхних и нижних коллекторов с двумя или тремя подводами обязательно нужно использовать стальные конусные и паронитовые прокладки (устанавливаются с каждой стороны). Если этим пренебречь, то может возникнуть непараллельность коллекторов, фланцев и выходных колен.

При монтаже между фундаментом и экономайзером необходимо прокладывать шнуровой или листовой асбест для обеспечения газоплотности. Для предотвращения выбивания асбеста при работе ГИО, по контуру экономайзера прерывистым швом приваривается стальная полоса.

Экономайзер крепится к фундаменту следующим образом: нижняя рама экономайзера приваривается к закладным элементам, которые установлены со стороны камер газоимпульсной очистки.

Окончив монтаж экономайзера, необходимо провести его гидравлическое испытание пробным давлением по всем правилам. все погрешности, обнаруженные при испытании нужно устранить. Демпфер, пламенепроводы, импульсные камеры и верхний газовый короб изолируется теплоизоляцией по проекту котельной.