Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Регенеративный воздухоподогреватель котла

8.2 Воздухоподогреватели

Для подогрева воздуха в котлах применяют два типа воздухоподогревателей: рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном воздухоподогревателе теплота продуктов сгорания передается непрерывно воздуху через стенку, разделяющую теплообменивающиеся среды. В регенеративном воздухоподогревателе теплота передается металлической насадкой, которая периодически нагревается продуктами сгорания, а затем отдает аккумулированную в ней теплотунагреваемому воздуху. Воздухоподогреватели воспринимают 7—15 % теплоты топлива, отдаваемого продуктами сгорания в котле.

Преимущественно применяются трубчатые рекуперативные воздухоподогреватели с вертикальным расположением труб. Скорость газов обычно 10—14 м/с, воздуха 6—8 м/с. Продукты сгорания проходят внутри труб, воздух омывает их снаружи поперечным потоком (рис. 8.6). Воздухоподогреватели изготовляют из стальных труб с наружнымдиаметром 30—40 мм при толщине стенки 1,2—1,5 мм. Концы труб приваривают к трубным доскам и располагают в шахматном порядке. Для получения необходимой скорости перекрестного тока воздуха трубную систему по высоте разделяют промежуточными досками на несколько ходов. Для перепуска воздуха из одного хода в другой установлены короба. Воздухоподогреватель снаружи имеет стальнуюобшивку и опирается нижней трубной доской на раму, связанную с каркасом котла. Трубная система при нагревании расширяется вверх, и верхняя трубная доска соединяется с газоходом линзовым или набивным компенсатором, чтообеспечивает свободное термическое расширение воздухоподогревателя без присосов воздуха (рис. 8.7).Воздухоподогреватель выполняют из ряда секций, удобных для монтажа и транспортировки, которые устанавливают рядом, заполняя все сечение газохода. При сжигании многозольного топлива для предохранения верхних концов труб от абразивного износа в них устанавливают трубки длиной 150-200 мм. При температуре продуктов сгорания более 500°Сверхние трубные доски покрывают теплоизоляционной массой. Применяют однопоточную и двухпоточную схемы подвода воздуха в воздухоподогреватель. В воздухоподогревателях котлов малой и средней мощности применяют однопоточную схему подвода воздуха по его широкой стороне.В котлах большой мощности высота одного воздушного хода достигает больших размеров, число ходов воздухав каждой ступени воздухоподогревателя уменьшается. Двухпоточная схема подвода воздуха позволяет уменьшить высоту хода и увеличить число ходов при меньшем в них числе рядов трубок и соответственно уменьшить сопротивления по ходу воздуха и повысить температурный напор в воздухоподогревателе. Применение двухпоточной схемы подвода воздуха и труб малого диаметра с малым шагом позволяет создать достаточно компактные воздухоподогреватели.

Трубчатые воздухоподогреватели просты по конструкции, надежны в работе и более плотны, чем другие системы воздухоподогревателей. Недостатком трубчатых воздухоподогревателей являются относительно большие удельный расход металлаG/Qи удельный объемV/Q. Различные схемы компоновки трубчатых воздухоподогревателей показаны на рис. 8.8.

При наличии низкотемпературной и высокотемпературной ступеней воздухоподогревателя каждая ступень рассчитывается отдельно. Для регенеративных вращающихся воздухоподогревателей в расчет вводится двусторонняя поверхность нагрева набивки.

Регенеративный воздухоподогреватель представляет собой вращающийся барабан с набивкой из тонких стальных гофрированных и плоских листов, образующих каналы малого эквивалентного диаметра (dэ=4-н5 мм) для проходавоздуха и продуктов сгорания. Набивкой, которая служит поверхностью теплообмена, заполняется пустотелый ротор, разделенный сплошными перегородками на изолированные друг от друга секторы (рис. 8.9).

Ротор медленно (с частотой вращения 2—6 об/мин) вращается в неподвижном корпусе. Корпус разделен на две части секторными плитами. В одну из них через горловину поступают продукты сгорания, в другую — воздух. Движение потока газа и воздуха раздельное и непрерывное. При непрерывном вращении ротора его металлическая набивка попеременно проходит через эти потоки. Сначала теплота газов аккумулируется, а затем отдается воздуху. Этотпроцесс повторяется, и в итоге организуется непрерывный нагрев воздуха. Взаимное движение потоков продуктов сгорания и воздуха противоточное. Площадь поверхности нагрева 1 м3 набивки составляет 200—250 м2.Длительность пребывания набивки в газовом и воздушном потоках менее 30 с. Толщина листов набивки 0,6—1 мм. Мощность электродвигателя для привода ротора воздухоподогревателя3—5 кВт. Регенеративные воздухоподогреватели указанной конструкции отличаются малым значением величин V/Q, G/Q иA/Q.

Недостатками регенеративных воздухоподогревателей являются повышенный переток воздуха в газовую среду (до 10 %),что увеличивает потерю с уходящими газами, а также наличие вращающихся элементов и системы водяного охлаждения вала ротора и подшипников. Вследствие коробления набивки подогрев воздуха в регенеративных воздухоподогревателях ограничен температурой 300°С. При необходимости более высокого подогрева воздуха воздухоподогреватель выполняют комбинированным: из регенеративного воздухоподогревателя с подогревом в нем воздуха до 250—300 °С и трубчатого, в котором завершается подогрев воздуха до более высокой температуры (рис. 8.10).

Для подогрева воздуха до 400—420 °С и температурном напоре на горячем конце воздухоподогревателя Δt=40°С при отношении водяных эквивалентов газа и воздуха

=0,8 температура уходящих газов должна быть не меньше 140—150°С, что экономически невыгодно. Для ее снижения необходима двухступенчатая компоновка воздухоподогревателя, как показано на схеме рис. 8.10. Влияние подогрева воздуха на температуру уходящих газов при одноступенчатой компоновке воздухоподогревателя показанона рис. 21.11.

Рисунок 8.1- Экономайзер с параллельным включением змеевиков: 1 - входная камера; 2 - выходная камера; 3 - змеевики экономайзера

Рисунок 8.2 - Присоединение змеевиков к коллекторам экономайзера:

а-с использованием развилок;б- с разделением на два пучка; в- при двух параллельных коллекторах; гид - с использованием секционных камер

Рисунок 8.3 - Компоновки экономайзера:

а - расположение змеевиков перпендикулярно фронту; б - расположение змеевиков параллельно фронту; в иг -двусторонне-параллельное фронту расположение змеевиков; д - защита труб от износа; 1 - барабан; 2 - водоперепускные трубы; 3 - экономайзер; 4 - входные коллекторы; 5 - перекидные трубы

Рисунок 8.4-Плавниковые и с приварными ребрами трубы:

а - с приварными ребрами; б - плавниковые трубы

Рисунок 8.5 - Конструктивные характеристики экономайзера иих зависимость от диаметра труб

Рисунок 8.6 - Трубчатый воздухоподогреватель:

1 - стальные трубы 40х1,5 мм; 2 и 6 - верхняя и нижняя трубные доски толщиной 20 - 25 мм; 3 - компенсатор; 4 - воздухоперепускной короб; 5 - промежуточная трубная доска; 7 и в - опорные рамы и колонны

Рисунок 8.7 - Компенсаторы тепловых расширений воздухоподогревателя:

а - линзовый компенсатор; б - набивной компенсатор; 1 - трубная доска; 2 - компенсатор расширения труб относительно короба; 3 - компенсатор расширения короба относительно каркаса; 4 - каркас короба; 5 - камера с крошкой шамота и песка; 6 - лист уплотнения.

Рисунок 8.8 - Схемы компоновки воздухоподогревателей:

а - двухпоточный по воздуху и двухсторонний его подвод; б - двухпоточный при одностороннем подводе воздуха; в - многопоточный по воздуху; 1 - вход холодного воздуха; 2 - выход горячего воздуха

Рисунок 8.

9 - Регенеративный воздухоподогреватель:

1 - вал ротора; 2 - подшипники; 3 - электродвигатель; 4 - набивка: 5 - наружный кожух; 6 и 7- радиальное и периферийное уплотнение; 8 - утечка воздуха

Рисунок 8.10 - Схема установки комбинированного рекуперативного и регенеративного воздухоподогревателя:

1 - топка; 2 - экраны; 3 - фестон; 4 - ширмовый пароперегреватель; 5 - конвективный пароперегреватель; 6 - экономайзер I ступени; 7 - то же II ступени; в - регенеративный воздухоподогреватель I ступени; 9 - рекуперативный трубчатый воздухоподогреватель II ступени

Рисунок 8.11 - Влияние подогрева воздуха на температуру уходящих газов при различных отношениях водяных эквивалентов Ψ

studfiles.net

Регенеративный воздухоподогреватель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Регенеративный воздухоподогреватель

Cтраница 4

Регенеративный воздухоподогреватель котла ( рис. 18.6) представляет собой медленно вращающийся ( 3 - 5 об / мин) барабан ( ротор) с набивкой ( насадкой) из гофрированных тонких стальных листов, заключенный в неподвижный корпус. Секторными плитами корпус разделен на две части - воздушную и газовую. [46]

Горизонтальный регенеративный воздухоподогреватель диаметром 3 7 м вынесен за пределы котла. Воздух подается от вентилятора в нижнюю часть воздухоподогревателя, а также в обмуровку экономайзера, где распределяется по четырем стенкам котла и проходит к горелкам. Расход воздуха на охлаждение обмуровки составляет 20 % от необходимого для горения топлива. [47]

Регенеративный воздухоподогреватель котла периодически промывался водой. [48]

Регенеративные воздухоподогреватели котла оснащены схемой промывки холодной технической водой, подаваемой через многосопловые стационарные устройства. [49]

Регенеративный воздухоподогреватель трубчатого типа обычно располагается над турбо-компрессорной группой. Воздух идет внутри трубок, а газы - между трубками, образуя перекрестный ток. [50]

Серийный регенеративный воздухоподогреватель завода Красный котельщик имеет ротор диаметром 5 680 и высотой 2 568 мм поставляется заводом в виде двух свариваемых при монтаже транспортабельных половин. Радиальными перегородками ротор разделен на 24 сектора, каждый из которых имеет три отсека. Набивка собирается в прямоугольные и косоугольные пакеты весом до 120 кг двух типоразмеров, что упрощает монтаж и ремонт. [51]

Сопротивление регенеративных воздухоподогревателей по воздушной стороне подсчитывают по тем же формулам, которые используются для тракта газов. [52]

Аппараты регенеративного воздухоподогревателя изготовляются нескольких типоразмеров, имеющих значительное количество одинаковых, унифицированных элементов. Унифицированы, например, кассеты с пластинами, составляющими поверхность нагрева: так, в аппарате РВП-54 имеются три концентрических ряда таких кассет, в РВП-68 устанавливают такие же кассеты, но дополнительно ставят кассеты четвертого, наружного ряда. Этим облегчается не только изготовление новых аппаратов, но и замена кассет с разрушенными коррозией пластинами. [54]

Насадки регенеративных воздухоподогревателей выполняют из огнеупорного ( шамотного) кирпича размером 250x125x65 мм или из специального насадочного кирпича толщиной от 40 до 100 мм и высотой от 100 до 150 мм. [56]

Из регенеративных воздухоподогревателей в настоящее время находит применение только вращающийся воздухоподогреватель с насадкой из гофрированных стальных листов типа Юнгстрема. По сравнению с рекуперативными теплообменниками эти воздухоподогреватели значительно более компактны, имеют относительно высокий коэффициент теплоиспользования насадки, меньшую подверженность коррозии и надежны в работе. [57]

Достоинства регенеративного воздухоподогревателя заключаются в его компактности и малом весе. Недостатком являются более высокая по сравнению с трубчатым воздухоподогревателем трудоемкость изготовления, а также трудность создания надежных уплотнений 8, препятствующих перетеканию воздуха в газовую сторону воздухоподогревателя и проходу дымовых газов помимо насадки. [59]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Воздухоподогреватели

Паровые котлы ТЭС

Рис. 19.6. Компоновка экономайзера.

/ — барабан; 2 — водоперепускные трубы; 3 — экономайзер; 4 — входные коллекторы.

Рис. 19.8. Мембранная конвективная поверхность на1- грева.

Условия работы и классификация воздухоподогревателей. Воздухоподогреватель является обязательным элементом современного мощного парового котла. Роль воздухоподогревателя возрастает с повышением единичной мощности агрегата. Это связано с тем, что температура продуктов сгорания за экономайзером еще значительна (350—400°С). Утилизация этой теплоты в воздухоподогревателе снижает температуру уходящих газов до 120—160°С. Подогрев воздуха повышает КПД котла.

Вместе с тем сам воздухоподогреватель работает в зоне наиболее низких температур продуктов сгорания, и это приводит к тому, что часть его поверхности (холодная часть) приобретает температуру, равную или меньшую температуры точки росы продуктов сгорания. В этих условиях холодная часть воздухоподогревателя покрывается влажной агрессивной пленкой и подвергается коррозии и загрязнениям. Эти отрицательные явления усиливаются особенно при сжигании высокосернистых мазутов при больших избытках воздуха. В газоплотных котлах, позволяющих сжигать топливо с малыми избытками воздуха, скорость коррозии меньше (см. § 16.3).

По принципу действия различают рекуперативные и регенеративные воздухоподогреватели. Рекуперативные воздухоподогреватели работают с неподвижной поверхностью нагрева, через которую непрерывно передается теплота от продуктов сгорания или другого источника к воздуху. В регенеративных воздухоподогревателях поверхность нагрева омывается попеременно то продуктами сгорания, нагреваясь при этом, то воздухом, отдавая ему теплоту.

Обогрев воздуха

Промежуточным теплоносителем

Продуктами драная

По способу обогрева различают воздухоподогреватели, обогреваемые продуктами сгорания непосредственно (рис. 19.9,а), обогреваемые продуктами сгорания, теплота которых переносится воздуху с помощью промежуточного теплоносителя — твердой насадки (рис. 19.9,6), и воздухоподогреватели, в которых источником теплоты для предварительного подогрева воздуха является горячая вода

(рис. 19.9,г) или пар регенеративных отборов турбин (рис. 19.9,в, д).

Прямой нагрев воздуха продуктами сгорания. Основным типом рекуперативных воздухоподогревателей является стальной трубчатый воздухоподогреватель (ТВП), который прост в изготовлении, но требует большого расхода металла и занимает большой объем.

Обычно ТВП выполняют в виде вертикальной трубной системы (рис. 19.10). Трубы стальные наружным диаметром 30— 40 мм при толщине стенки 1,2— 1,5 мм своими концами приварены к трубным доскам и расположены в шахматном порядке. Толщина нижней трубной доски 20—25 мм, верхней 15—20 мм.

Комбинированный

Воздухоподогреватели

Рис. 19.9. Классификация методов обогрева воздуха.

А —трубчатый воздухоподогреватель; б — регенеративный воздухоподогреватель; в — предварительный подогрев воздуха в калорифере; г — система экономайзер низкого давления—калорифер; д — каскадный воздухоподогреватель; / — ТВП; 2 —продукты сгорания; 3— воздух; 4— РВП; 5 — экономайзер низкого давлення; 5 — калорифер; 7 — вода; S — пар; 9 — каскадная часть ТВП; 10 — основной ТВП; 11 — смеситель.

Внутри труб проходят продукты сгорания (продольное омы - вание), теплота которых передается воздуху, движущемуся между трубами (поперечное омы - вание). При этом образуется перекрестный ток рабочих сред. Известно, что наиболее компактный теплообменник получается при чисто противоточной схеме движения сред, однако для такого теплообменника, каким является ТВП, ее реализация невозможна. При-

Воздухоподогреватели

Продукты сгорания

Горячий баздух

Западный, воздух

Уходящие газы

Рис. 19.10. Трубчатый воздухоподогреватель. I — трубы; 2 и 5 — трубные доски; 3 — компенсатор; 4 — короб; 5 — промежуточные перегородки; 7 — каркас; в —рама.

Воздухоподогреватели

Рис. 19.11. Линзовое компенсационное уплотнение.

1 — трубная доска; 2 и 3 — линзовые компенсаторы; 4 — балка ■каркаса.

Близиться к противоточной схеме можно, направив воздух в межтрубном пространстве с многократным перекрестным движением. Делением воздухоподогревателя промежуточными перегородками — досками на ряд последовательных по воздуху ходов достигается оптимальная по условиям теплопередачи скорость воздуха. В местах поворота воздуха из одного хода в другой установлены воздушные перепускные короба. Воздухоподогреватель имеет наружную стальную обшивку и нижней трубной доской опирается на раму, связанную с колоннами каркаса котла. Трубная система расширяется кверху, причем верхнюю трубную доску соединяют с расположенным выше газоходом линзовым компенсатором (рис. 19.11), обеспечивающим свободу термического расширения с сохранением герметичности. Трубчатый воздухоподогреватель выполняют в виде отдельных кубов (секций), удобных для транспорта и монтажа.

Продукты сгорания Продукты сгорании і і і *

Рис. 19.12. Схемы компоновки трубчатых воздухоподогревателей с различным подводом воздуха.

І — вход холодного воздуха; 2— выход горячего воздуха.

В котлах средней мощности в ТВП при однопоточной схеме подают воздух по его широкой стороне (рис. 19.10). В агрегатах большой мощности этого сечения недостаточно, и при однопоточной схеме высота воздушного

Рис. 19.13. Волнистая труба.

Хода достигает больших размеров. При этом уменьшается число ходов в каждой ступени воздухоподогревателя, что приводит к снижению температурного напора. Двухпоточная по воздуху схема (рис. 19.12,а) позволяет уменьшить высоту хода, увеличить число ходов и соответственно повысить температурный напор. Такая компоновка в совокупности с трубами малого диаметра и тесным шагом привела к созданию относительно малогабаритных ТВП. При очень большой мощности и двустороннего подвода воздуха может оказаться недостаточно, тогда переходят к многоканальному подводу (рис. 19.12,6).

При одинаковых акоростях продуктов сгорания и воздуха коэффициент теплоотдачи по газовой стороне ai (продольное обтекание) ниже коэффициента теплоотдачи С воздушной стороны СІ2 (поперечное обтекание). Интенсификации теплообмена можно добиться путем увеличения коэффициента ai при продольном обтекании. Это достигается в поверхностях нагрева, выполненных из волнистых труб, характеризующихся постоянной по значению и переменной по направлению кривизной (рис. 19.13). Во избежание забивания таких труб загрязнениями из газового потока этот воздухоподогреватель выполняют обращенным. В нем воздух движется внутри труб (продольное омывание), а продукты сгорания между ними (поперечное омывание).

Расчеты и первый опыт эксплуатации рекуперативных воздухоподогревателей обращенного типа из волнистых труб показывают, что их поверхность нагрева и масса меньше примерно в 2 раза по сравнению с традиционными ТВП. Хотя стоимость производства волнистых труб выше, но с учетом уменьшения их количества стоимость воздухоподогревателя ниже примерно в 1,5 раза. ТВП просты по конструкции, надежны в работе, значительно более плотны в сравнении с воздухоподогревателями других систем.

Нагрев воздуха продуктами сгорания с применением промежуточного теплоносителя.

С точки зрения теплотехники безразлично, каким образом осуществляется передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху: непосредственно через стенку или сначала промежуточному теплоносителю, а далее от него к воздуху. В последнем случае каждый из процессов можно организовать независимо и поставить в оптимальные условия.

Для подогрева воздуха в качестве промежуточного теплоносителя применяются твердые насадки, обычно стальные листы, получающие теплоту от продуктов сгорания. Этот принцип реализуется в регенеративных воздухоподогревателях (РВП) имеющих широкое применение на электростанциях. Для установок с промежуточным теплоносителем характерно отсутствие влияния коррозионных




УГ ! а)	>г$р Ч	Іу ^^
V Ч.

Воздухоподогреватели

Рис. 19.14. Профили набивок РВП.

А — набивка горячей части с волнистым дистанцнонирующим листом; б — набивка холодной части.

Повреждений поверхностей нагрева воздухоподогревателя на присосы воздуха в газовый тракт котла.

Регенеративные воздухоподогреватели. Наиболее употребительны на электростанциях вращающиеся РВП, у которых поверхностью теплообмена служит набивка из тонких гофрированных и плоских стальных листов, образующих каналы малого эквивалентного диаметра (d3=6н-9 мм) для прохода продуктов сгорания и воздуха (рис. 19.14). Набивкой заполняют цилиндрический пустотелый ротор, разделенный глухими радиальными перегородками на изолированные друг от друга секторы. Ротор воздухоподогревателя, показанный на рис. 19.15, медленно (с частотой вращения 0,008—0,065 с~4) вращается на валу приводом от электродвигателя через шестеренчатую или цевочную передачу.

Верхней и нижней секторными плитами корпус разделен на две части. В одну из них через горловину в крышке поступают продукты сгорания, а в другую, также через горловину, — воздух. Движение газового и воздушного потоков раздельное и непрерывное, а набивка попеременно проходит эти потоки. При непрерывном вращении ротора в металлической набивке какого-либо сектора теплота аккумулируется, а затем отдается при прохождении через него воздушного потока. Тот же процесс повторяется при перемещении следующего сектора с набивкой. В итоге организуется непрерывный нагрев воздуха переносом теплоты, аккумулированной набивкой в газовом потоке. Взаимное движение потоков противоточное. Набивка укладывается в виде пакетов листов разного профиля с радиальным или тангенциальным расположением.

Основные требования, предъявляемые к набивкам: возможно большая интенсивность теплообмена и минимальное аэродинамическое сопротивление. Из большого многообразия наиболее эффективны набивки, показанные на рис. 19.14. Профиль набивки зависит от температурных условий. Для горячей части применяют интенсифицирующую набивку (рис. 19.14,а), состоящую из листов двух типов: волнистых и дистанционирующих, имеющих на поверхности между гофрами волны, наклоненные под углом 30° к направлению потока. Для холодной части РВП применяют упрощенный профиль набивки (рис. 19.14,6), состоящий из чередующихся гладких дистанционирующих и прямых листов. Соответствующее взаимное расположение листов набивки тур- булизирует поток и усиливает теплопередачу.

Во всех конструкциях набивки поверхность нагрева РВП состоит из системы шероховатых каналов, в которых шероховатость создается высотой волн дистанционирующих и волнистых листов. Следовательно, интенсификация конвективного теплообмена в РВП осуществляется значительно проще, чем в ТВП. В отличие от последних создание набивки РВП с волнистыми каналами сложной формы технологически проще и выполняется прокаткой или штамповкой больших листов.

Качество укладки набивки в роторе оказывает существенное влияние на коэффициент использования поверхности нагрева. При плохом заполнении ротора возможно шунтирование части продуктов сгорания и воздуха мимо теплообменной поверхности.

Поверхность нагрева 1 м3 набивки составляет 300— 340 м2. Длительность пребывания набивки в газовом и воздушном потоках ограничена (менее 30 с). От набивки требуется быстрый нагрев в газовом потоке и столь же быстрое охлаждение в воздушном потоке. При толщине набивочного материала всего лишь 0,6—1,2 мм переносится достаточно много теплоты. Тонкие листы набивки удобные еще тем, что в процессе обдувки воздухом они вибрируют и легче освобождаются от загрязнений. Эффективны также шариковые набивки из металла, керамики или стекла.

Недостатки набивки из гофрированных металлических листов: тонкие листы быстро корродируют и изнашиваются, коэффициенты теплопередачи при продольном обтекании поверхности нагрева сравнительно невелики.

Регенеративные воздухоподогреватели выполняют обычно с вертикальной осью вращения диаметром до 10 м, а в очень мощных установках — 15—17 м. Повышение их мощности требует изготовления сверхтяжелого упорно-радиального подшипника качения. Регенеративные воздухоподогреватели с горизонтальной осью позволяют распределить нагрузку ротора на два сферических подшипника меньших размеров; они также лучше ком-

Воздухоподогреватели

Рис. 19.15. Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель. в — продольный разрез. б — ротор; в — места перетока воздуха; 1 — ротор; 2 — неподвижный корпус; 3 — набивка; 4 — большая шестсрня (венец): 5 —малая (приводная) шестерня; Є — редуктор; 7 — электропривод; S, и — верхняя и нижняя секторные плиты, разделяющие газовый и воздушный потоки; перетоки воздуха.

Воздухоподогреватели

Рис. 19.16. Уплотнение РВП.

' — стенка газоподводящего патрубка; 2— фланец крышки корпуса; 3 — колодка; 4— пружина; 5 — направляющая планка, привинченная к фланцу; 6 — колпачок, привинченный к флан - цу; 7 — фланец ротора; 8 — цилиндрический наружный кожух; д — зазор.

Понуются с котлом и позволяют упростить газовоздушные тракты.

Воздушный и газовый потоки в элементах РВП создают значительный перепад давления. Этот перепад одинаков для газовоздушного тракта с уравновешенной тягой н с наддувом н составляет 7—8 кПа. При значительных размерах мест сопряжения ротора с неподвижными конструкциями перепад давления приводит к перетоку части воздуха на сторону продуктов сгорания. Кроме того, наблюдаются присос холодного воздуха по периферии газовой части РВП и аналогичная потеря воздуха в воздушной части РВП (см. рис. 19,15,в).Суммарные нормированные присосы в РВП составляют около 20%. В эксплуатации они могут быть выше. Защита от перетоков достигается уплотнениями, устанавливаемыми во входной и выходной частях ротора. Уплотнения различают; периферийное кольцевое на внешней поверхности ротора, внутреннее кольцевое вокруг вала РВП и радиальное, разделяющее воздушный и газовый потоки. На рис. 19.16 показано периферийное уплотнение серийного РВП. Оно выполняется в виде разрезного уплотнительного кольца, элементы которого образуют с вращающимся фланцем ротора очень малый зазор б. Зазор регулируется натягом пружин, закрываемых герметичными колпачками. Аналогично выполняют внутреннее кольцевое и радиальное уплотнения. Заметное значение составляет перенос воздуха в газовый тракт (и газов в воздушный тракт) за счет объема между пластинами во вращающемся роторе. Для борьбы с присосами иногда применяют отсос воздуха, перетекающего через уплотнения. Этот воздух возвращают в воздушный тракт на всас дутьевого вентилятора.

Регенеративные воздухоподогреватели получили широкое применение на крупных энергоблоках. Эти воздухоподогреватели конструктивно сложнее, но они компактны, требуют меньшего расхода металла, имеют невысокое аэродинамическое сопротивление, коррозия поверхностей нагрева не приводит к увеличению присосов воздуха. Регенеративные воздухоподогреватели имеют конструктивные и эксплуатационные недостатки: наличие вращающихся элементов (ротора), сложность уплотнений, разделяющих газовый и воздуш-

Рис. 19.17. Регенеративный Продукты Горячий

Г сгорания доз

Воздухоподогреватель с разделенными потоками подогрева воздуха.

/ — горячая набивка; 2 — холодная набивка; 3 — первичный воздух; 4 — вторичный воздух; 5 — шибер; I н Л — отсекн первичного и вторичного воздуха.

Ный потоки, и повышенный переток воздуха в газовый поток. Существенным недостатком РВП с гофрированной набивкой является невозможность подогрева воздуха выше 300—350° С из-за ее коробления.

В ряде установок, например, при сжигании топлив с малым выходом летучих (типа АШ) или высоковлажных топлив (типа Б) целесообразно первичный воздух нагревать до более высокой температуры, чем вторичный. В других установках, например пылесистемах с промежуточным бункером, бывает существенно различное аэродинамическое сопротивление трактов первичного и вторичного воздуха. В этих случаях целесообразны РВП с разделением потоков воздуха и продуктов сгорания на секции (рис. 19.17). В аппарате предусматривают разделительное кольцо с соот

msd.com.ua

1.1.10 Регенеративный воздухоподогреватель (РВП). Проектирование котельного агрегата

Воздухоподогреватели

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Во принципу действия различают рекуперативные и регенеративные воздухоподогреватели. Рекуперативные воздухоподогреватели работают с неподвижной поверхностью нагрева, через которую непрерывно передается тепло от продуктов сгорания к воздуху. В регенеративных воздухоподогревателях поверхность нагрева омывается попеременно то продуктами сгорвния, нагреваясь при этом, то воздухом, отдавая ему тепло.

Воздухоподогреватель работает в условиях отличных от условий работы экономайзера и других элементов водопарового тракта. Здесь наименьшие температурные напоры между греющими продуктами сгорания и нагреваемым воздухом и самый низкий коэффициент теплопередачи. Поэтому его поверхность нагрева превышает суммарную поверхность нагрева всех элементов водопарового тракта и для котла мощного блока достигает десятков и сотен тысяч квадратных метров.

Основным видом рекуперативных воздухоподогревателей является трубчатый воздухоподогреватель (ТВП) с вертикально расположенной трубной системой (рис. 2.13). Эти воздухоподогреватели выполняют из стальных труб наружным диаметром 30-40 мм при толщине стенки 1,2- 1,5 мм. Трубы прямые вертикальные, концами приварены к трубным доскам и расположены в шахматном порядке.

Обычно внутри труб проходят продукты сгорания (продольное омыва - ние), тепло которых передается воздуху, движущемуся между трубами (поперечное омывание). Для образования перекрестного тока воздуха трубную систему по высоте делят на несколько ходов промежуточными перегород - 2.4. КОНВЕКТИВНЫЙ ПОВЕРХНОСТИ ЭКОНОМАЙЗЕРА 77

А-А

Воздухоподогреватели

Рис. 2 .13. Конструкция трубчатого воздухоподогревателя: сі — общий вид; б — узел 'феплеиия труб и тепловая компенсация; 1 — стальные грубы; 2,6 — верхняя и нижняя трубпые доски; 3 — компенсатор тепловых расширений; 4 •- воздухоперепускной короб; 5 — промежуточная трубная доска; 7, 8 — опорные колонны и горизонтальные балки.

Ками — досками; в местах поворота установлены воздушные перепускные короба. Воздухоподогреватель с боков имеет наружные стальные плотные стенки, нижняя трубная доска опирается на металлическую раму, связанную с каркасом котла.

Трубная система расширяется при нагревании кверху, при этом верхняя трубная доска имеет возможность перемещений и в то же время обеспечивает плотность газохода за счет установки линзового компенсатора по всему ее периметру (рис. 2.13,6). Трубчатый воздухоподогреватель выполняют в виде отдельных кубов (секций), удобных для монтажа и транспорта, которые заполняют все сечение газохода. Трубные доски секций между собой также уплотняют линзовыми компенсаторами.

Воздухоподогреватели

Рис. 2.14. Компоновки трубчатых воздухоподогревателей с различным подводом воздуха: а — двухпоточная; б — четырехпоточпая; в — двухпоточная и двухступенчатая; 1 — вход холодного воздуха; 2 — выход горячего воздуха; 3,4 — первая и вторая ступени экономайзера.

В котлах средней мощности воздух в воздухоподогреватель подают по его широкой стороне (см. рис. 2.13, а) Такая схема называется однопо - точной. В паровых котлах большой мощности этого сечения недостаточно, и при однопоточной схеме высота воздушного хода достигает больших размеров. При этом уменьшается число ходов, что приводит к снижению расчетного температурного напора. Двухпоточная по воздуху схема (рис. 2.14,а) позволяет уменьшить высоту хода, увеличить число ходов и со-

Оіветственно повысить температурный напор. При очень большой мощности котла переходят к многопоточной схеме движения воздуха (рис. 2.14, б).

Из-за весьма невысокого значения коэффициента теплопередачи в ТВП (15 -20 Вт/м2К) и низкого температурного напора между газами и нагреваемым воздухом (50-80°С) обычно этот элемент имеет большую теплообмен - ную поверхность и габариты, особенно при большой тепловой мощности котла.

При последовательном размещении вдоль газового тракта экономайзера и воздухоподогревателя, называемым одноступенчатой компоновкой поверхностей в конвективной шахте, возникает ограничение температуры подогрева воздуха. Поскольку масса и теплоемкость воздуха меньше, чем эти же показатели в газовом потоке повышение температуры воздуха происходит в большей мере, чем снижение температуры газов и перепад температур между газами и воздухом по мере нагрева последнего снижается. Предельная температура подогрева воздуха в одноступенчатом воздухоподогревателе соответствует достижению минимального перепада температур газ-воздух At = 30°С и составляет 250-320°С (значения 300~320°С относятся к газоплотным котлам и топливам, имеющим А£вх = вух — t'm > 100°С).

Для подогрева воздуха до более высокой температуры (350-450°С) ТВП выполняют двухступенчатым, располагая вторую ступень ТВП выше поверхности экономайзера в зоне более высоких температур газов (рис. 2.14, в). Этим достигается значительное увеличение начального перепада температур газ-воздух, что обеспечивает дальнейший нагрев воздуха и способствует снижению габаритов второй ступени.

ТВП выполняют из углеродистой стали, для которой максимально допустимая температура металла не превышает 500°С, что при температуре подогрева воздуха до 400°С соответствует температуре продуктов сгорания не более 600°С. Обычно температура продуктов сгорания за пароперегревателем высокого давления выше, а потому для защиты металла второй ступени воздухоподогревателя, если в схеме котла нет промежуточного перегревателя, располагают вторую ступень экономайзера.

Трубчатые воздухоподогреватели просты по конструкции, надежны в работе, значительно более плотны в сравнении с воздухоподогревателями Других систем. Однако они в большей мере подвергаются коррозии, при конденсации влаги и паров h3SO4 если температура стенки будет ниже 90- Ю0°С, результате чего в трубах образуются сквозные отверстия и воздух перетекает на газовую сторону, увеличивая потери теплоты с уходящими газами и затраты на перекачку увеличенного объема продуктов сгорания. Защита труб от коррозии чаще всего достигается подогревом поступающего холодного воздуха в паровых калориферах (при подогреве воздуха свыше 50°С), либо путем рециркуляции части горячего воздуха на вход в ТВП (при нагреве до 50°С). Однако при этом снижается экономичность работы котла, так как одновременно происходит повышение температуры уходящих газов и рост потери теплоты с ними.

В последнем случае ограничиваются частичными мерами снижения скорости коррозии (обеспечением так называемой допустимой скорости коррозии), а первый ход воздуха отделяют от других, чтобы в случае коррозии нижнего трубного пакета иметь минимальную замену металла ТВП.

Основным типом регенеративного воздухоподогревателя электростанций является вращающийся регенеративный воздухоподогреватель (РВП), у которого поверхность теплообмена во вращающемся корпусе (роторе) попеременно находится в газовом потоке, нагреваясь от высокотемпературных газов, а затем поступает в холодный воздушный поток и греет воздух, отдавая ему избыточное тепло (рис. 2.15, а). В отличие от ТВП регенеративный воздухоподогреватель располагают вне пределов конвективной шахты и соединяют его с котлом газо - и воздухопроводами (рис. 2.15, в).

Поверхностью теплообмена служит плотная набивка из тонких гофрированных и плоских стальных листов, образующих каналы малого эквивалентного диаметра (d3 = 8-1-9 мм) для прохода продуктов сгорания и воздуха (рис. 2.15,6). Набивка в виде секций заполняет цилиндрический пустотелый ротор, который по сечению разделен глухими радиальными перегородками на изолированные друг от друга секторы. Ротор воздухоподогревателя медленно вращается (с частотой 1,5-2,2 об/мин), его вал имеет привод от электродвигателя через шестеренчатую передачу. Диаметр ротора РВП в зависимости от типоразмера составляет от 5,4 до 9,8 м, а высота его — от 1,4 до 2,4 м. В итоге организуется непрерывный нагрев за счет теплоты, аккумулированной набивкой в газовом потоке. Взаимное движение потоков — противоточное.

Применение волнистых (гофрированных) листов обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена и тем самым более быстрый нагрев набивки. Поверхность нагрева 1 м3 набивки составляет 300-340 м2, в то время как в ТВП этот показатель составляет около 50 м2/м3 объема. При значительном перепаде давлений между - воздушным и газовым потоками и невозможности полной их герметизации в условиях вращающегося ротора имеют место перетоки воздуха по радиусу ротора на границе раздела воздушной и газовой сторон, а также по периферии ротора.

Суммарные нормированные перетоки воздуха в РВП составляют до 20% при номинальной нагрузке и заметно возрастают при снижении ее. Перетоки воздуха приводят к перегрузке дымососов и дутьевых вентиляторов (на входе в РВП расход воздуха больше, чем необходимый для котла), снижается тепловая эффективность работы РВП и несколько увеличивается температура газов на выходе из него.

Воздухоподогреватели

/ X J^V / / / / S / У / SS/////S/SS / Г Г / S V S / / / ]г / / S / S

Рис. 2.15. Схема конструктивного выполнения РВП: а — общий вид аппарата; б — пластины теплообменной поверхности; в — соединение корпуса РВП с кот - л°м; ДГ — дымовые газы; ХВ — холодный воздух; ГВ — горячий воздух; 1 — вал;

— нижняя и верхняя опоры; 4 — секция ротора; 5 — верхнее периферийное Уплотнение; 6 — зубья привода; 7 — наружная металлическая обшивка (кожух).

Защита от перетоков достигается уплотнениями. Уплотнения различают: периферийное кольцевое на внешней поверхности ротора, внутреннее кольцевое вокруг вала РВП и радиальное, разделяющее воздушный и газовый потоки. Для уменьшения отрицательного эффекта при - сосов и утечки воздуха на крупных РВП применяют отсос воздуха из общего корпуса РВП. При этом в корпусе устанавливается пониженное давление и доля присоса воздуха в продукты сгорания может быть сведена к минимуму. Для исключения перегрузки дутьевого вентилятора отсос из корпуса направляют в короб воздуха после РВП (рис. 2.16).

• Регенеративные воздухоподогреватели подучили широкое применение на крупных энергоблоках. 'Зти воздухоподогреватели конструктивно сложнее, но они компактны, требуют меньшего расхода металла, имеют невысокое аэродинамическое сопротивление, коррозия набивки поверхности нагрева не приводит к увеличению присосов воздуха. Предварительный подогрев воздуха до 70-100°С перед его поступлением в воздухоподогреватель котла (трубчатый или регенеративный) обеспечивают в паровом калорифере, который выполняется в виде трубчатого теплообменника. Внутри вертикальных труб движется слабоперегретый пар с температурой около 120°С. Пар конденсируется на стенках труб и отдает теплоту конденсации потоку холодного воздуха, омывающему трубы снаружи перекрестным током.

Рис. 2.16. Организация отсоса воздуха из корпуса РВП: 1 — ротор; 2 — наружный корпус; 3 — дутьевой вентилятор; 4 — дымосос; 5 — вентилятор отсоса воздуха; 6 — греющие газы; 7 — горячий воздух; 8 —паровой калорифер; 9 — радиальные уплотнения; 10 — периферийные уплот-

Для усиления теплообмена с воздухом трубы с воздушной стороны имеют оребрение (кольцевое или прутковое). По принципу работы паровой калорифер близок к трубчатому воздухоподогревателю, в котором газовая теплоотдающая среда заменена конденсирующимся паром.

Одной из альтернатив газовым отопительным агрегатам являются твердотопливные котлы. Их популярность среди владельцев частных домов, не имеющих подключения к магистральным сетям, растет с каждым днем.

Сервисное обслуживание котельных наравне с правильной эксплуатацией считается невероятно важным фактором. Наша компания предлагает высококачественные услуги в данном направлении. Полный комплекс услуг позволит привести котельную в полный порядок, обеспечить ее …

Каждый человек мечтает о комфортном жилье, одним из элементов которого является тепло. Если ваш дом отапливается централизовано, то вопрос становится проще. Но не все жилые здания имеют данные блага цивилизации. …

msd.com.ua

Воздухоподогреватели

Для подогрева воздуха в котлах применяют воздухоподогреватели: рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном воздухоподогревателе теплота продуктов сгорания передается непрерывно воздуху через стенку, разделяющую теплообменивающиеся среды. В регенеративном воздухоподогревателе теплота передается металлической насадкой, которая периодически нагревается продуктами сгорания, а затем отдает аккумулированную в ней теплоту нагреваемому воздуху. Воздухоподогреватели воспринимают 7-15% теплоты топлива, отдаваемого продуктами сгорания в котле.

Преимущественно применяются трубчатые рекуперативные воздухоподогреватели с вертикальным расположением труб. Скорость газов обычно 10-14 м/с, воздуха 6-8 м/с. Продукты сгорания проходят внутри труб, воздух омывает их снаружи поперечным потоком (рис. 21.6). Воздухоподогреватели изготовляют из стальных труб с наружным диаметром 30-40 мм при толщине стенки 1,2-1,5 мм. Концы труб приваривают к трубным доскам и располагают в шахматном порядке. Для получения необходимой скорости перекрестного тока воздуха трубную систему по высоте разделяют промежуточными досками на несколько ходов. Для перепуска воздуха из одного хода в другой установлены короба. Воздухоподогреватели снаружи имеют стальную обшивку и опираются нижней трубной доской на раму, связанную с каркасом котла. Трубная система при нагревании расширяется вверх, и верхняя трубная доска соединяется с газоходом линзовым или набивным компенсатором, что обеспечивает свободное термическое расширение воздухоподогревателя без присосов воздуха (рис. 21.7).

Воздухоподогреватели выполняют из ряда секций, удобных для монтажа и транспортировки, которые устанавливают рядом, заполняя все сечение газохода. При сжигании многозольного топлива для предохранения верхних концов труб от абразивного износа в них устанавливают трубки длиной 150- 200 мм. При температуре продуктов сгорания более 500 СС верхние трубные доски покрывают теплоизоляционной массой. Применяют однопоточную и двухпоточную схемы подвода воздуха в воздухоподогреватель. В воздухоподогревателях котлов малой и средней мощности применяют однопоточную схему подвода воздуха по его широкой стороне В котлах большой мощности высота одного воздушного хода достигает больших размеров, число ходов воздуха в каждой ступени воздухоподогревателя уменьшается. Двухпоточная схема подвода воздуха позволяет уменьшить высоту хода и увеличить число ходов при меньшем в них числе рядов трубок и соответственно уменьшить сопротивления по ходу воздуха и повысить температурный напор в воздухоподогревателе. Применение двухпоточной схемы подвода воздуха и труб малого диаметра с малым шагом позволяет создать достаточно компактные воздухоподогреватели.

Трубчатые воздухоподогреватели просты по конструкции, надежны в работе и более плотны, чем другие системы воздухоподогревателей. Недостатком трубчатых воздухоподогревателей являются относительно большие удельный расход металла G/Q и удельный объем V/Q. Различные схемы компоновки трубчатых воздухоподогревателей показаны на рис. 21.8.

Необходимая площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя определяется с учетом (21.3). При наличии низкотемпературной и высокотемпературной ступеней воздухоподогревателя каждая ступень рассчитывается отдельно для регенеративных вращающихся воздухоподогревателей в расчет вводится двусторонняя поверхность нагрева набивки.

Регенеративные воздухоподогреватели представляют собой вращающийся барабан с набивкой из тонких стальных гофрированных и плоских листов, образующих каналы малого эквивалентного диаметра ( 4х5 ММ) для прохода воздуха и продуктов сгорания. Набивкой, которая служит поверхностью теплообмена, заполняется пустотелый ротор, разделенный сплошными перегородками на изолированные друг от друга секторы (рис. 21.9).

Ротор медленно (с частотой вращения 2-6 об/мин) вращается в неподвижном корпусе. Корпус разделен на две части секторными плитами. В одну из них через горловину поступают продукты сгорания, в другую - воздух. Движение потока газа и воздуха раздельное и непрерывное. При непрерывном вращении ротора его металлическая набивка попеременно проходит через эги потоки. Сначала теплота газов аккумулируется, а затем отдается воздуху. Этот процесс повторяется, и в итоге организуется непрерывный нагрев воздуха. Взаимное движение потоков продуктов сгорания и воздуха противоточное. Площадь поверхности нагрева 1 м3 набивки составляет 200-250 м2. Длительность пребывания набивки в газовом и воздушном потоках менее 30 с. Толщина листов набивки 0,6-1 мм. Мощность электродвигателя для привода ротора воздухоподогревателя 3-5 кВт. Регенеративные воздухоподогреватели указанной конструкции отличаются малым значением величин V/Q, G/Q и A/Q.

Недостатками регенеративных воздухоподогревателей являются повышенный переток воздуха в газовую среду (до 10 %), что увеличивает потерю с уходящими газами, а также наличие вращающихся элементов и системы водяного охлаждения вала ротора и подшипников. Вследствие коробления набивки подогрев воздуха в регенеративных воздухоподогревателях ограничен температурой 300 °С. При необходимости более высокого подогрева воздуха воздухоподогреватели выполняют комбинированными: из регенеративного воздухоподогревателя с подогревом в нем воздуха до 250-300 °С и трубчатого, в котором завершается подогрев воздуха до более высокой температуры (рис. 21.10).

Теплота, передаваемая воздуху в воздухоподогревателе, рекуперативном или регенеративном, кДж/кг, определяете по формуле

где рнп - отношение количества воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому; ррц - доля рециркулирующего воздуха в воздухоподогревателе; Нп и Н°вп - энтальпии воздуха, теоретически необходимого для сжигания топлива, на выходе из воздухоподогревателя и на входе в него, кДж/кг; Δавп - присос воздуха в воздухоподогреватели. Для подогрева воздуха до 400-420 °С и температурном напоре на горячем конце воздухоподогревателя Л=40°С при отношении водяных эквивалентов газа и воздуха XF= 0,8 температура уходящих газов должна быть не меньше 140-150 °С, что экономически невыгодно. Для ее снижения необходима двухступенчатая компоновка воздухоподогревателя, как показано на схеме рис. 21.10. Влияние подогрева воздуха на температуру уходящих газов при одноступенчатой компоновке воздухоподогревателя показано на рис. 21.11.

kotel-m.ru

Воздухоподогреватели

Трубчатые воздухоподогреватели просты по конструкции, надежны в работе и более плотны, чем другие системы воздухоподогревателей. Недостатком трубчатых воздухоподогревателей являются относительно большие удельный расход металла G/Q и удельный объем V/Q. Различные схемы компоновки трубчатых воздухоподогревателей показаны на рис. 21.8.

Недостатками регенеративных воздухоподогревателей являются повышенный переток воздуха в газовую среду (до 10 %), что увеличивает потерю с уходящими газами, а также наличие вращающихся элементов и системы водяного охлаждения вала ротора и подшипников. Вследствие коробления набивки подогрев воздуха в регенеративных воздухоподогревателях ограничен температурой 300 °С. При необходимости более высокого подогрева воздуха воздухоподогреватели выполняют комбинированными: из регенеративного воздухоподогревателя с подогревом в нем воздуха до 250-300 °С и трубчатого, в котором завершается подогрев воздуха до более высокой температуры (рис. 21.10).

kotel-kv.com

Каталог товаров:

Контакты

Статистика сайта

Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Регенеративный воздухоподогреватель котла

8.2 Воздухоподогреватели

Регенеративный воздухоподогреватель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Регенеративный воздухоподогреватель

Воздухоподогреватели

1.1.10 Регенеративный воздухоподогреватель (РВП). Проектирование котельного агрегата

Похожие главы из других работ:

3.2 Связанные нелинейные колебания, регенеративный приемник с привязкой по фазе и принцип синхронизации

1.5 Воздухоподогреватель

Воздухоподогреватель II ступени

1.5 Регенеративный воздухоподогреватель

1.1.10 Регенеративный воздухоподогреватель (РВП)

2.7 Регенеративный цикл

Воздухоподогреватель.

8. Регенеративный воздухоподогреватель (горячая часть)

3.3.1 Регенеративный подогреватель низкого давления П7 и смесителя СМ2

Воздухоподогреватели

Воздухоподогреватели

Воздухоподогреватели

Воздухоподогреватели

Воздухоподогреватели

Смотрите также