Южный океан интересные факты для детей. Южный океан

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.

В котлах небольшой мощности применяют одностороннее рас­положение коллекторов. В котлах с широкой фронтальной стеной (рис. 4.19.3, в, г) экономайзеры выполняют двусторонними, сим­метричными, с расположением коллекторов с двух боковых сто­рон конвективной шахты.

Скорость воды в экономайзере принимают с учетом условий предотвращения в них расслоения пароводяной смеси или прили­пания пузырьков воздуха к внутренней поверхности. Для некипя­щих экономайзеров скорость воды должна быть не менее 0,3 м/с, а для кипящих экономайзеров - не менее 1 м/с.

В. Котлер, к. т. н., В. Янкелевич

Экономайзер - устройство для подогрева питательной воды уходящими из котла продуктами сгорания с целью дополнительного использования тепла сожженного топлива.

Подписаться на статьи можно на

Для промышленных паровых котлов с давлением пара до 1,3-1,6 МПа (котлы ДЕ, ДКВР, импортные) температура кипения воды и насыщенного пара составляет 195-200 °С. Соответственно температура уходящих газов за котлом - порядка 250-300 °С в зависимости от вида топлива. Температура питательной воды после деаэраторов атмосферного типа - 100-105 °С. Если подавать эту воду непосредственно в барабан котла, то она будет догреваться до температуры кипения за счет конденсации части пара. При этом температура поверхностей нагрева котла будет практически равна температуре насыщения (кипения), и температура уходящих газов, которая определяется в первую очередь степенью нагрева поверхностей, не изменится. Для возможности использования тепла уходящих газов и снижения расхода топлива необходимо выделить отдельную поверхность нагрева с относительно низкой температурой - экономайзер.

Рис. 1. Транспортабельные блоки экономайзеров. Входной и выходной трубопроводы воды выведены вверх. Продукты сгорания проходят сверху вниз. В центре торцевой стенки отверстия для аппаратов очистки.

В него поступает вода из атмосферного деаэратора с температурой 100 °С и подогревается до 150-160 °С. За счет этого температура уходящих газов снижается до 145-180 °С в зависимости от вида топлива, а расход топлива уменьшается на 10-12 %.
Экономайзеры могут быть кипящими и некипящими. В первых вода может догреваться до кипения и даже кипеть. Допускается испарение части воды (до 15-25 %).
Экономайзеры включаются по схеме противотока по отношению к продуктам сгорания, а вода в них нагревается до кипения постепенно. Горячие продукты сгорания из котла обтекают сначала самую горячую часть экономайзера, затем постепенно проходят через холодную часть и соответственно охлаждаются.
Конструктивно экономайзеры могут быть выполнены из змеевиковых гладких или оребренных труб. Иногда используют плавниковые трубы (при установке их по ходу движения газа).

Рис. 2. Чугунные трубы монтируются фланцами впритык так, что фланцы образуют торцевую стенку экономайзера. Уплотнение стенки производится асбестовым шнуром, который укладывается в канавки между фланцами. Движение воды по трубам обеспечивается полукруглыми калачами

Для котлов ДЕ и ДКВР чаще всего используют чугунные экономайзеры из оребренных труб. Наружный диаметр труб - 76 мм, толщина стенок трубы - 8 мм, ребра - 146×146 мм. Эти экономайзеры могут быть только некипящими - температура воды на выходе должна быть ниже температуры кипения воды не менее чем на 20 °С. В горизонтальной плоскости число труб в пакете определяется по оптимальной скорости продуктов сгорания, количество которых зависит от паропроизводительности котла. Скорость дымовых газов, проходящих через пакеты экономайзера, обычно принимают 6-9 м/с. Число горизонтальных рядов экономайзера рассчитывается исходя из требуемой поверхности нагрева. Расчетная скорость воды в трубах некипящего экономайзера должна быть не менее 0,5-0,6 м/с.
Блочные чугунные экономайзеры производства Кусинского литейно-механического завода состоят из пакетов труб с оребрением, соединенных между собой и заключенных в каркас с теплоизоляционной обшивкой. По желанию заказчика предусмотрена комплектация коробом для подвода газов. Эти экономайзеры предназначены для нагревания питательной воды в паровых и водогрейных стационарных котлах с рабочим давлением до 2,4 МПа. Предельное рабочее давление в экономайзере - 2,5 МПа. Возможно использование паровой или газоимпульсной очистки поверхностей нагрева.

Рис. 3. Экономайзер из чугунных труб в сборе. Видны чугунные калачи. Продукты сгорания проходят сверху вниз

Экономайзеров производства Бийского котельного завода устанавливаются за котлами, работающими только на газе, не содержащем серы и при наличии деаэраторов атмосферного типа. Экономайзеры набираются из змеевиков длиной 1820 мм с радиусом гиба 50 мм в пакеты. Диаметр стальных труб 28×3 мм. Расстояние для лазов между пакетами - 450 мм.

Рис. 4. Стальной экономайзер в виде транспортабельного блока. Обшит металлическими листами. С правого торца видны входной (снизу) и выходной (сверху) коллекторы. В центре - лаз в пространство между пакетами змеевиков. Вход продуктов сгорания сверху, выход - снизу.

Теплофикационные экономайзеры используют и для водогрейных котлов с целью дополнительной утилизации тепла продуктов сгорания. Их эффективность по экономии топлива будет существенно ниже, чем для паровых котлов - не более 4-5 %.

Проблемы с экономайзерами паровых котлов низкого давления

Оребренные трубы экономайзеров собраны в пакеты на фланцах с калачами. Периодически требуется ремонтировать уплотнения.
Общей проблемой для экономайзеров во многих случаях является отсутствие надлежащей деаэрации питательной воды. Наличие в питательной воде растворенного кислорода ведет к интенсивной коррозии внутренней поверхности труб. Особенно страдают от этого стальные экономайзеры. В случаях, когда нет полной уверенности в надежной работе деаэратора, лучше использовать чугунные, которые мало чувствительны к внутренней коррозии труб.
Все проблемы, характерные для экономайзеров паровых котлов, в полной мере относятся и к теплофикационным экономайзерам.

При сжигании природного газа

Природный газ - наиболее чистое топливо. Единственная проблема - возможность конденсации влаги из продуктов сгорания. При температуре стенки трубы около 57 °С и ниже на наружной поверхности труб начинает осаждаться конденсат. Из-за наличия в продуктах сгорания углекислоты (от сгорания содержащегося в природном газе углерода) и следов азотной кислоты (образуется при горении любого топлива из азота воздуха) конденсат имеет кислую реакцию - показатель рН может быть равен 4,0 и ниже.
В связи с выделением кислого конденсата из продуктов сгорания возможна коррозия наружных поверхностей труб. Поэтому необходимо принимать меры для поддержания температуры питательной воды на входе в экономайзер не ниже 60-70 °С. При невозможности стабильной работы котла с такой температурой питательной воды на входе в экономайзер также целесообразно устанавливать чугунные экономайзеры.

При сжигании мазута

В качестве топлива в промышленных и отопительных котельных обычно используют сернистый мазут с содержанием серы от 2 до 3,5 %. Основная часть серы при сгорании окисляется до сернистого ангидрида SO2, но очень малая часть окисляется до серного ангидрида SO3. В присутствии водяного пара на наружной поверхности труб конденсируется серная кислота, которая может быстро вывести из строя стальной экономайзер. При использовании в качестве топлива сернистого мазута необходимо использовать только чугунные экономайзеры. Однако и они при длительной работе котлов на мазуте могут подвергаться сильной коррозии. Обычно разъедаются кислотой ребра труб, из-за этого эффективность теплообмена снижается, увеличивается расход топлива.

Заключение

По всем изложенным выше причинам чаще всего используются чугунные экономайзеры, хотя они могут иметь бόльшие габариты и обладают повышенными требованиями относительно обслуживания и ремонта по сравнению со стальными змеевиковыми.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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:

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