Поверхности нагрева паровых котлов.

Экономайзеры (рис. 2.6.).

Экономайзеры представляют собой обычные подогреватели воды, использующие теплоту уходящих дымовых газов. Вода как рабочее тело паросиловой установки поступает в змеевики экономайзера принудительно – под действием давления, создаваемого питательными насосами. Конструктивными деталями экономайзера являются трубы и коллекторы, изготовленные из качественной углеродистой стали для энергоустановок или из чугуна – мелких и отчасти средних промышленных установок.

В экономайзерах вода движется, как правило, снизу вверх, против направления движения дымовых газов. Трубы крепятся в коллекторах с помощью сварки. Для экономайзеров высокого и закритического давлений применяются трубы из стали 20 наружным диаметром от 32 до 42 мм, трубы компонуются в шахматном порядке, так как коридорное их расположение в пакете вызывает некоторый рост габаритов и расход металла из-за менее интенсивной передачи теплоты. Высота отдельных трубных пакетов лимитируется по соображениям удобства ревизии, возможности их очистки от золовых загрязнений и недопустимости разгона летучей золы в узких межтрубных проходах высокого пучка. По существующим нормативам высота пакетов с тесным расположением труб не должна превышать 1 м, при свободной компоновке труб – 1,5 м.

Коллекторы устанавливаются обычно снаружи экономайзера. Иногда внутри газохода, где температура газов не бывает выше 450^оС. В этом случае эти коллекторы выполняют и другие назначения; являются опорой для змеевиков экономайзера и способствуют снижению присоса воздуха в газоходы через места прохода трубок сквозь стены обмуровки экономайзера. Для снижения присосов стараются резко сократить количество проходов труб через обмуровку.

Крепление змеевиков к коллекторам осуществляется, при высоких и СКД – приваркой.

К конструкции узла соединения змеевиков с коллекторами предъявляются ряд требований: вводимые в коллектор концы змеевиков должны быть изогнуты с тем, чтобы имелся доступ для приварки трубы к патрубку коллектора, должен предусматриваться такой уклон змеевиков в сторону коллектора, чтобы была возможность свободного дренажа воды из системы.

Предусматривается защита труб от износа их летучей золой и частицами недогоревшего кокса. Наиболее интенсивный износ обычно происходит в трубах первого ряда пакетов в двух точках по окружности трубы под углом 40 – 45^о к направлению газового потока. В этом случае хорошо оправдала себя приварка стальных прутков вдоль оси труб в этих точках. Прутки изменяют аэродинамику набегающего потока и направление полёта золовых частиц. Применяется также защита эрозионно опасных мест стальными накладками.

Применяют два способа подвода питательной воды в экономайзерах: односторонний и двухсторонний (Рис. 2.7.).

При одностороннем - стальные змеевики располагаются перпендикулярно фронту котла, при двухстороннем – параллельно фронту котла. Применение первого способа возможно для топлив, не содержащих золу (мазут, газ, дрова, торф). Использование его для зольных топлив недопустимо из соображений эрозии летучей золой одновременно всех змеевиков, поскольку зола за счёт сил инерции прижимается в поворотной камере к задней стене конвективной шахты и эродируют только несколько крайних змеевиков, которые могут быть заменены при ремонте.

При двухстороннем подводе воды расположение змеевиков параллельно фронту котла даёт и другую выгоду: увеличивается живое сечение для подвода и отвода воды в экономайзере и представляется возможным выдержать необходимые скорости воды в змеевиках.

К скорости воды в экономайзерных змеевиках предъявляются определённые требования. Скорость воды в трубах при номинальной мощности, с одной стороны, не должна быть малой (<0,4 м/с) из соображений равномерной раздачи её по змеевикам и предотвращения расслоения жидкости на воду и воздух, а отсюда и кислородной коррозии у верхней образующей трубы, а с другой стороны, не должна быть большой (>2 м/с) из-за повышенных гидравлических сопротивлений и перерасхода электроэнергии на привод питательных насосов.

В последние годы разработаны и проверены в работе новые конструкции змеевиковых экономайзеров; плавниковые и мембранные (рис.2.8.).

Плавники и мембраны увеличивают поверхность нагрева со стороны газов и до 30% снижают удельный расход металла.