УСЛОВИЯ РАБОТЫ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ. Воздухоподогреватель котла принцип работы
УСЛОВИЯ РАБОТЫ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
Воздухоподогреватель — это устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания топлива перед подачей в топку стационарного котла. Современный котел немыслим без воздухоподогревателя.
Воздухоподогреватели располагаются в зонах наиболее низких температур дымовых газов, особенно та часть их поверхности нагрева, куда поступает воздух (входная часть воздухоподогревателя).
Низкие температуры стенок поверхностей нагрева делают их наиболее уязвимыми в отношении коррозии металла вследствие конденсации на них водяных паров из дымовых газов.
Одновременно в этих зонах происходит усиленное увлажнение золы и уноса и налипание их на стенки труб или пластин воздухоподогревателей.
Уменьшение сечений для прохода дымовых газов в результате отложений вызывает сопротивление и может быть причиной ограничения тяги и снижения паропроизводи - тельности котла. Кроме того, увеличение скорости газов в газоходе при уменьшении проходных сечений ведет к усилению износа поверхностей нагрева.
Воздухоподогреватели всех типов работают в условиях значительных перепадов давления между воздушной и газовой сторонами.
Неплотности в воздухоподогревателе, вызывающие переток воздуха на сторону дымовых газов, отрицательно влияют на режим работы котла, так как ухудшаются подача воздуха в топку и тяга котла. Особенно остро эта особенность воздухоподогревателей проявляется в случаях загорания горючих отложений на их поверхностях нагрева, так как перетекающий воздух интенсифицирует их горение.
Температура газов за экономайзером мощных котлов составляет 350—400 °С, в воздухоподогревателе температура газов снижается до 140—160 °С. Теплота, отданная газами воздуху, возвращается в топку котла. При подаче в топку подогретого воздуха ухудшается процес горения топлива (особенно влажного и многозольного), снижаются расход
12-640
Топлива и потери теплоты с уходящими газами, повышав ются экономичность и КПД.
Кроме того, вследствие подогрева воздуха повышаются температура в топке и температурные напоры в тракте котла, а значит, уменьшается масса дорогостоящих поверхностей нагрева, работающих под давлением.
Если учесть, что снижение температуры уходящих газов на,20 °С повышает КПД котла на 1 %, то становится очевидным, насколько важна надёжная работа воздухоподогревателя при;возможно большем снижении температуры уходящих Г;а5о;в.
Воздухоподогреватели по принципу передачи теплоты от газов к воздуху делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном воздухоподогревателе передача теплоты от газов к воздуху осуществляется непосредственно через разделительную стенку, а в регенеративном — через промежуточное тело или среду (металл, жидкость и др.) путем последовательного нагревания его газами, а затем охлаждения воздухом.
V Регенеративные воздухоподогреватели вследствие своей компактности получили большое распространение на мощных энергоблоках. Значительными преимуществами регенеративных воздухоподогревателей являются сравнительно малые затраты металла, и габариты, а также меньшее аэродинамическое сопротивление по газам, воздуху и устойчивость к коррозии. Их главные недостатки заключаются в более высокой стоимости изготовления и пониженной герметичности, вследствие чего более 10 % воздуха перетекает внутри воздухоподогревателя в газовый тракт и, не совершая полезной работы, увеличивает нагрузку дутьевых вентиляторов и дымососов.
При эксплуатации котлов типа ПТВМ основными причинами неполадок и отказов в работе являются: Нарушения правил технической эксплуатации (работа с отключенными технологическими защитами, без режимных карт, с поврежденной обмуровкой и со …
На котле ТП-30 с шахтной топкой при сжигании подмосковного угля воздухоподогреватель систематически забивался летучей золой и уносом. При этом сопротивление его по газу резко увеличивалось. Из-за плохой работы воздухоподогревателя температура …
Аварии котлов из-за отложения внутритрубных образований, как правило, возникают при существенных повреждениях элементов котлов. Кроме того, внутритрубные отложения на стенках поверхностей нагрева вызывают большой пережог топлива. В период освоения энергоблока …
msd.com.ua
1.5.4.4. Воздухоподогреватели
По принципу действия воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном типе воздухоподогревателей передача теплоты от газов к воздуху осуществляется непосредственно через разделяющую их стенку, а в регенеративном ― через промежуточное тело (например, через стенку трубок). Регенеративный подогреватель, как правило, эксплуатируется только как вращающийся, а рекуперативный ― как неподвижный.
Основным видом рекуперативных воздухоподогревателей является трубчатый воздухоподогреватель с вертикально расположенной трубной системой (рис.26).
Рис.26 Трубчатый воздухоподогреватель:
1―стальные трубы 40×1,5 мм;
2, 6―верхняя и нижняя трубные доски толщиной 20÷25 мм; 3―компенсатор тепловых расширений; 4―воздухоперепускной короб; 5―промежуточная трубная доска;
7, 8―опорная рама и колонны.
Трубы прямые и вертикальные, концы которых приварены к трубным доскам и расположены в шахматном порядке. Воздухоподогреватель выполняется в виде отдельных кубов (секций), которые очень удобны для транспорта и монтажа. Секции подобраны для каждого котла так, что они заполняют всё сечение газохода. Трубная система от температуры газов расширяется в основном вверх, поэтому для возможности её перемещения и для обеспечения плотности газохода применяются компенсаторы. Трубные доски секций также уплотняют линзовыми компенсаторами.
Преимущества трубчатых воздухоподогревателей заключаются в том, что они просты по конструкции, надёжны в работе, значительно более плотны по сравнению с воздухоподогревателями других систем, требуют сравнительно небольших расходов металла.
Однако имеются и недостатки: они в большей мере подвергаются коррозии, в результате чего в трубах появляются свищи, через которые воздух утекает в газоход котла. Поэтому рекуперативные воздухоподогреватели применяются на котлах производительностью до 130 кг/с.
Основным типом регенеративного воздухоподогревателя электростанций являются вращающиеся воздухоподогреватели, у которых поверхностью теплообмена служит набивка из тонких гофрированных и плоских стальных листов, которые образуют небольшой диаметр (8÷10 мм) для прохода продуктов сгорания и воздуха (рис.27).
Металлическая набивка в виде секций заполняет цилиндрический пустотелый ротор, который разделён перегородками на изолированные друг от друга секций.
Рис.27 Схема работы регенеративного воздухоподогревателя:
а―общий вид аппарата; б―пластины металлической набивки; 1―вал; 2 и 3―верхняя и нижняя опоры; 4―секция ротора; 5―верхнее переферийное уплотнение; 6―зубья привода; 7―наружная металлическая обшивка (кожух).
Движение газового и воздушного потоков непрерывное и раздельное, а набивка ротора попеременно проходит эти потоки. В газовой части воздухоподогревателя металлическая набивка секторов аккумулирует теплоту, полученную от дымовых газов, а затем отдаёт её воздушному потоку. В конечном счёте происходит непрерывный нагрев воздуха переносом теплоты, которая аккумулирована в газовом потоке. Движение дымовых газов и воздуха – противоточное.
К набивкам предъявляются такие требования, как возможно большая интенсивность теплообмена между воздухом и дымовыми газами и минимальное аэродинамическое сопротивление с той и с другой стороны.
Применение гофрированных листов (рис.27б) обеспечивает интенсивный конвективный теплообмен и соответственно более быстрый нагрев металлической набивки, а затем более глубокое её охлаждение.
В отличие от рекуперативных в регенеративных подогревателях в условиях вращающегося ротора имеют место перетоки воздуха по радиусу ротора, потери воздуха в воздушной части ротора и присосы воздуха в газовый поток. Утечки воздуха и присосы его в газовый поток примерно одинаковы, поэтому их можно рассматривать как перетоки.
Защита от перетоков достигается установкой в верхней и нижней частях ротора кольцевых и радиальных уплотнений.
Регенеративные воздухоподогреватели нашли широкое применение в энергетике на крупных энергоблоках. По конструкции эти подогреватели сложнее рекуперативных, но они компактны, требуют меньшего расхода металла, имеют невысокое аэродинамическое сопротивление и устойчивость к коррозии.
studfiles.net
Типы и конструкции воздухоподогревателей
Котельные установки
По месту установки различают воздухоподогреватели центральные и индивидуальные. У нас в России приняты только индивидуальные воздухоподогреватели. Поэтому в дальнейшем мы только их и будем рассматривать. В зависимости от применяемого материала для изготовления различают стальные, чугунные и стеклянные воздухоподогреватели.
По принципу действия воздухоподогреватели разделяют на регенеративные и рекуперативные.
В рекуперативных воздухоподогревателях передача тепла происходит через неподвижную металлическую стенку.
Рекуперативные воздухоподогреватели, в свою очередь, разделяют на пластинчатые, трубчатые и чугунно-ребристые.
В регенеративных воздухоподогревателях передача тепла от газа к воздуху осуществляется через промежуточное тело, которое попеременно то разогревается газами, то охлаждается воздухом. До последнего времени такие воздухоподогреватели широко применяли в печном хозяйстве, а в последние годы начинают применять и в котлах.
Рассмотрим по порядку все перечисленные типы воздухоподогревателей.
Газы
О-
0
Газы
'ях
Б)
Рис. 14.1. Компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева:
Сі - одноступенчатая; б - двухступенчатая; 1 и 3 - первая и вторая ступени воздухоподогревателя; 2 - 4 - первая и вторая ступени экономайзера
| Рис. 14.2. Изменение температуры газа и рабочего тела вдоль низкотемпературных поверхностей нагрева |
Воздухоподогреватели располагают, как правило, за водяным экономайзером, ""утилизируя" тепло уходящих газов. Поскольку температура питательной воды в котлах высокого давления превышает 200 °С, охладить уходящие газы до нужной температуры невозможно. Однако при размещении воздухоподогревателей учитывается еще и то, что воздух нагревается быстрее, чем охлаждаются дымовые газы, и температурный напор (At) уменьшается. Учитывая это, при подогреве воздуха до температуры 300-350 °С применяют одноступенчатую компоновку воздухоподогревателя (рис. 14.1, а), при более высоком подогреве часть воздухоподогревателя переносится в зону более высоких температур. Для этого водный экономайзер разделяется на две части: I и II ступени (рис. 14.1, б), а в промежуток между ступенями экономайзера монтируется II ступень воздухоподогревателя. Изменение температур газов, воды и воздуха по ступеням представлено на рис. 14.2. По графику видно, как увеличивается температурный напор во II ступени воздухоподогревателя при таком расположении поверхностей нагрева.
Котлы на твердом топливе – греемся и экономим!
Собираетесь приобретать оборудование для обогрева? Присмотритесь к твердотопливным котлам – технике, работающей на самом недорогом и доступном топливе.
Твердотопливные котлы: преимущества и разновидности
Без высокопроизводительных и эффективных твердотопливных отопительных котлов невозможно представить себе жизнь ни одного современного человека. В настоящее время потребительский рынок предлагает широкий ассортимент печных агрегатов например на сайте santehhaus.com.ua, использующих …
Газовый котел “Tiberis Cube 24F”
Котел включает в себя два независимых пластинчатых теплообменника и трехходовой клапан с электроприводом, что увеличивает скорость нагрева горячей сантехнической воды.
msd.com.ua
ПОВРЕЖДЕНИЯ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
Повреждения стальных трубчатых воздухоподогревателей могут быть вызваны коррозией поверхностей нагрева, износом летучей зОлой газоходов, пережогом поверхностей нагрева, перетеканием воздуха в газовый тракт и присоса - ми воздуха через неплотности обмуровки и обшивки воздухоподогревателя.
Входные участки труб воздухоподогревателей на длине 250 мм от трубной доски подвержены интенсивному золово - му износу, изнашивается также трубная доска.
При недостаточном внимании обслуживающего персонала в период эксплуатации к поддержанию нормального избытка воздуха в топке и плотности газоходов, скорость газов возрастает и износ усиливается. Возрастают также местные скорости при неравномерности поля скоростей в газоходе.
| Рис. 7.1. Защита труб возд; догревателя от износа и изс трубной доски: |
| Трубная доска; 3 — защитная гая втулка; 4 — тепловая и п] износная защита трубной доек наблюдающиеся места золовогс са труб и доски; 6 — проволочи |
| ; — труба воздухоподогревател5 |
На рис. 7.1 показаны вариант защиты от износа труб посредством установки разрезных стальных втулок и торкретирование трубной доски от воздействия высокой температуры дымовых газов.
Загорание сажи и отложений уноса. Повреждения стальных воздухоподогревателей могут быть при загорании сажи и отложений уноса в газоходах. Если загорание не будет вовремя замечено персоналом, возможен выход из строя воздухоподогревателя из-за сплавления металла. Причиной аварии бывает неправильный топочный режим: с дымлением и уносом в газоходы несгоревших частиц топлива и сажи образующиеся на поверхностях нагрева и своевременно не сдуваемые отложения создают очаги тления.
Пережоги воздухоподогревателей происходят в результате горения в газоходах отложений несгоревших частиц топлива и сажи. При повышении их температуры, появлении искры отложения воспламеняются и горят. Температура в газоходах быстро повышается, и, если не принять срочных мер, может произойти повреждение воздухоподогревателя и дымососа. При скоплении в газоходах большого количества отложений и попадании в них искры может произойти взрыв газов, приводящий к разрушению оборудования.
Признаками воспламенения отложений в газоходах мо - гут быть повышение температуры продуктов горения послеэкономайзера и воздухоподогревателя против обычной для данной нагрузки котла, разогрев обшивки газохода, а также появление дыма/ пламени из гляделок (люков) газоходов, уплотнений валов дымососа, в некоторых случаях — искр и пламени из дымовой трубы. При этом необходимо срочно остановить котел, прекратить подачу воздуха и уменьшить тягу, одновременно подав насыщенный пар в газоход.
Наиболее часты загорания воздухоподогревателей при работе на мазуте, а также в период пусковых работ при недостаточно подготовленном обслуживающем персонале.
Неполное горение, с дымлением и большим уносом, происходит при сжигании в камерных топках пыли с подсвечиванием мазутом; подсвечивание производится обычно при малой нагрузке или при работе на топливе плохого качества, когда затруднительно установить устойчивое и экономичное горение.
Котлы с топками, оборудованными мазутными форсунками, должны иметь эффективную обдувку воздухоподогревателей и сигнализацию предельно допустимой температуры уходящих газов.
При эксплуатации котла надзор и уход за воздухоподогревателем заключается в контроле температуры газов после него, газового сопротивления и отсутствия присоса, а также в регулярной обдувке и наружном осмотре.
Предварительный подогрев воздуха. Во избежание коррозии и больших отложений золы на поверхностях нагрева воздухоподогревателя обеспечивают требуемую температуру воздуха на его входе. Надлежащий температурный режим металла воздухоподогревателей может быть обеспечен с помощью предварительного подогрева холодного воздуха. Если требуется подогрев холодного воздуха на 30—50 °С, то простым и надежным способом является рециркуляция части горячего или подогретого воздуха во входной участок воздухоподогревателя.
При подогреве подаваемого в воздухоподогреватель воздуха внешним источником теплоты температура уходящих газов несколько возрастает и экономичность установки немного уменьшается.
Из рассмотренных в [30] схем наиболее экономичными являются схемы подачи части горячего воздуха специальным вентилятором в напорный входной короб воздухоподогревателя.
ВТИ предложил схему рециркуляции горячего воздуха, отличающуюся значительной экономичностью по сравнению с известными — горячий воздух направляется специальным вентилятором не в напорный короб для подогрева холодного воздуха, поступающего в РВП, а в ту часть набивки (примерно один сектор), которая покидает воздушную часть воздухоподогревателя. Остальная набивка омывается холодным воздухом.
Проведенный расчетный анализ изменения температуры поверхностного слоя отложений при подогреве холодного воздуха до 60 °С (доля рециркуляции 20%) и при секционном подогреве набивки (доля рециркуляции 15%) показал, что при входе в газовый поток температура поверхности отложений при их толщине 0,9 мм в последнем случае (при температуре холодного воздуха 10—40 °С) на 20—30 °С выше. Применение новой схемы рециркуляции горячего воздуха позволяет примерно на 10 °С снизить температуру уходящих газов за счет увеличения температурного напора РВП. Теплосъем в выделенном секторе РВП по данным промышленных испытаний составил около 2%.
Промышленные испытания схемы, которые проводились на котле ПК-47-1, подтвердили ее экономичность по сравнению с ранее применяемой схемой рециркуляции горячего воздуха в напорный короб холодного воздуха. Кроме того, наблюдалось небольшое снижение золового заноса набивки РВП.
Причинами заноса золой могут быть нерациональная конфигурация газового тракта, несимметричное расположение всасывающего короба дымососа и наличие большого количества застойных углов. Значительные отложения не - сгоревшего топлива в газоходах возникают также из-за плохого распыления мазута, недостаточных нагрева и давления мазута перед форсунками, резких снижений нагрузок котла, неправильного режима топки.
Твердое топливо следует оберегать от увлажнения при хранении и подаче к котлам.
При сжигании топлива, содержащего серу, коррозия воздухоподогревателей усиливается при увеличении влажности дымовых газов, поэтому предпочтительнее механическое распыление мазута, а не паровое; при сливе и дальнейшей подготовке мазута к сжиганию необходимо свести к минимуму его увлажнение.
Отложения золы особенно значительны при движении газов в воздухоподогревателе снизу вверх.
Наиболее распространенным средством предупреждения золового заноса и коррозии воздухоподогревателей за рубежом и в нашей стране является предварительный подогрев холодного воздуха в паровых и водяных калориферах. Этот способ более экономичен, чем рециркуляция горячего воздуха или снижение температуры уходящих газов котла за счет развития поверхности нагрева воздухоподогревателя. Кроме того, за счет повышения температуры уходящих газов устраняется коррозия металлических газоходов, дымососов, дымовой трубы, улучшаются условия очистки воздухоподогревателя и рассеивания выбросов в окружающую среду.
Температура подогрева воздуха выбирается в зависимости от способа сжигайия и вида топлива. При сжигании каменных углей и антрацитов в слоевых топках температура подогрева не должна превышать 200 °С, а для бурых углей необходим подогрев до 150—200 °С. Рекомендуемые температуры подогрева воздуха при камерном сжигании различных топлив приведены в табл. 7.1.
| Таблица 7.1. Рекомендуемая температура подогрева воздуха при камерном сжигании топлива
|
При небольших температурах подогрева воздуха выгодно располагать сначала экономайзер, считая по ходу газов, затем воздухоподогреватель. При нагревании воздуха выше 300 °С экономайзер и воздухоподогреватель следует* поменять местами, но в таком случае интервал между температурой питательной воды и температурой газов остается весьма малым. Экономайзер будет поставлен в менее выгодные условия в отношении температурного напора, и не удастся глубоко охладить уходящие газы. В таких случаях экономайзер целесообразно устанавливать в рассечку между двумя ступенями воздухоподогревателя.
Необходимо иметь в виду, что предварительным подогревом холодного возуха нельзя полностью исключить коррозию и золовой занос возухоподогревателя, особенно трубчатого (при сжигании сернистого мазута), в котором воздух должен подогреваться до температуры не ниже 110 °С. Поэтому предварительный подогрев холодного воздуха целесообразно сочетать с другими средствами защиты воздухоподогревателя от коррозии.
Для уменьшения' потерь от низкотемпературной коррозии применяют разные присадки к топливу. На отечественных электростанциях положительно зарекомендовали себя газообразный аммиак, вводимый в дымовые газы, и разработанная ВТИ водорастворимая присадка на основе хлористого магния, подаваемая вместе с топливом, а также присадки, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским институтом нефтяной промышленности (ВНИИНП) и выпускаемые в различных модификациях (ВНИИНП-102, ВНИИНП-103, ВНИИНП-104, ВНИИНП-105, ВНИИНП-106).
При сжигании высокосернистых мазутов следует применять жидкие, минеральные и газообразные присадки.
Испытания присадок на котлах паропроизводитель - иостыо 20 т/ч и ниже дали положительные результаты — уменьшилась интенсивность коррозии и золовых отложений при прогреве воздуха перед воздухоподогревателем до 80— 90 °С
Испытания присадок ВНИИНП-102, ВНИИНП-103 на энергетических котлах паропроизводительностыо от 100 до 500 т/ч показали, что присадки не повлияли на интенсивность коррозии. В отдельных случаях ввод присадок способствовал некоторому улучшению структуры золовых отложений на пароперегревателе и экономайзере.
В СССР большое распространение получили жидкие присадки, вводимые в мазут перед подачей в топку в количестве до 2 кг на 1 т. Ограниченное применение на котлах с трубчатыми воздухоподогревателями нашла присадка аммиака.
При эксплуатации котлов типа ПТВМ основными причинами неполадок и отказов в работе являются: Нарушения правил технической эксплуатации (работа с отключенными технологическими защитами, без режимных карт, с поврежденной обмуровкой и со …
На котле ТП-30 с шахтной топкой при сжигании подмосковного угля воздухоподогреватель систематически забивался летучей золой и уносом. При этом сопротивление его по газу резко увеличивалось. Из-за плохой работы воздухоподогревателя температура …
Аварии котлов из-за отложения внутритрубных образований, как правило, возникают при существенных повреждениях элементов котлов. Кроме того, внутритрубные отложения на стенках поверхностей нагрева вызывают большой пережог топлива. В период освоения энергоблока …
msd.com.ua
