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 потери теплоты от неполноты горения. Установка ВЗП позволяет снизить температуру уходящих газов и тем самым увеличить КПД котла.

В пылеугольных топках горячий воздух используется для сушки топлива в процессе размола и транспорта готовой пыли. В то же время ВЗП увеличивает габариты котла, требует капитальных затрат, увеличивает сопротивление газового и воздушного тракта.

Температура подогрева воздуха выбирается в зависимости от способа сжигания и вида топлива. При слоевом сжигании каменных углей и антрацитов температура не должна превышать 200 ºС, а для бурых углей – 150-250ºС, при камерном сжигании газа и мазута 250-300 ºС, а углей 300-400 ºС.

Продукты сгорания, поступающие в воздухоподогреватель, охлаждаются медленнее, чем нагревается воздух (количество и теплоемкость продуктов сгорания больше), поэтому при одноступенчатом подогреве для высокого подогрева воздуха требуется большая поверхность ВЗП. В современных парогенераторах применяют двух ступенчатый нагрев, размещая воздухоподогреватель в рассечку с водяным экономайзером. На рис.2.38 (8-10 учеб) показано размещение ВЗП с ВЭК. Двухступенчатый подогрев позволяет нагреть воздух до необходимой температуры за счет переноса второй ступени в зону более высоких температур продуктов сгорания и сократить поверхность нагрева за счет большого температурного напора во второй ступени. Для того, чтобы обеспечить подогрев воздуха до температуры, превышающей температуру уходящих газов, движение воздуха и продуктов сгорания должно быть противоточным.

По принципу действия воздухоподогреватели разделяют на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном ВЗП передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху происходит непрерывно через разделительную стенку, по одну сторону которой движутся продукты сгорания, а по другую – нагреваемый воздух. Конструктивно рекуперативные ВЗП могут быть чугунными и стальными, пластинчатыми и трубчатыми. В настоящее время применяются трубчатые ВЗП (рис. 2.39 или 8-12 учеб) из труб с наружным диаметром 29-40 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Куб такого ВЗП состоит из двух металлических листов (трубные доски),в которые в шахматном порядке вварены трубы. Продукты сгорания движутся внутри труб, а воздух омывает их снаружи (это облегчает очистку ВЗП от летучей золы). По воздушному тракту подогреватель может быть одноходовой и многоходовой (та же поверхность нагрева попеременно нагревается продуктами сгорания и охлаждается воздухом).

 

В регенеративных ВЗП передача теплоты от продуктов сгорания к нагреваемому воздуху осуществляется путем попеременного нагревания и охлаждения одной и той же поверхности нагрева. Конструктивно регенеративный ВЗП представляет собой барабан (рис.2.40 или 8-13 учеб) в цилиндрическом корпусе. Барабан заполнен набивкой и приводится во вращение от эл.двигателя. Набивка выполнена из гофрированных металлических листов, что обеспечивает турбулизацию потока и более высокие коэффициенты теплоотдачи. Преимущество регенеративных воздухоподогревателей – компактность и небольшая масса. Основной недостаток - перетечка воздуха с воздушной стороны в газовую. Регенеративные ВЗП обеспечивают подогрев до 250-300ºС и применяются для котлов большой мощности.

Воздухоподогреватели расположены в зоне низких температур и подвержены наружной коррозии (особенно при сжигании сернистых топлив) из-за конденсации водяных паров из продуктов сгорания и наличия в продуктах сгорания сернистых соединений. Методы защиты от сернокислотной коррозии:

1. не допускать снижение температуры уходящих газов до температуры точки росы;

2. уменьшать коэффициент избытка воздуха;

3. покрывать поверхности нагрева кислотостойкой эмалью;

4. изготавливать наиболее холодные поверхности ВЗП из стеклянных труб (специальное термостойкое и прочное стекло);

5. применять ВЗП с промежуточным теплоносителем;

6. применять предварительный подогрев воздуха в калориферах (для поддержания температуры стенки ВЗП выше температуры точки росы).

ВЗП с промежуточным теплоносителем показан на рис. 2.41 или 8-15 учеб. Он состоит из герметически закрытых трубок, заполненных наполовину водой. Одна часть наклонно устанавливаемых трубок омывается продуктами сгорания, а другая – воздухом. В результате обогрева в нижней части образуется пар, который поднимается по трубке. Попав в часть трубки, омываемую воздухом, пар за счет охлаждения конденсируется.