Зі зменшенням діаметра трубок зазначені характеристики поліпшуються, але граничний діаметр труб визначається технологією виробництва і зростанням внутрішнього гідравлічного опору при збереженні необхідної масової швидкості води. В даний час мінімальний технологічно здійсненний зовнішній діаметр труб складає 28 мм при товщині стінки 3 мм.
Воздухоподогреватели. Під принципом дії розрізняють рекуперативні і регенеративні підігрівачі повітря. Рекуперативні воздухоподогреватели працюють з нерухомою поверхнею нагріву, через яку безперервно передається тепло від продуктів згоряння до повітря. В регенеративних повітропідігрівниках поверхню нагріву омивається поперемінно то продуктами згоряння, нагріваючись при цьому, то повітрям, віддаючи йому тепло.
Основним видом рекуперативних підігрівачів повітря є трубчастий підігрівач повітря з вертикально розташованої трубною системою (рис. 6). Ці підігрівачі повітря виконують зі сталевих труб зовнішнім діаметром 30-40 мм при товщині стінки 1,2-1,5 мм. Труби прямі вертикальні, кінцями приварені до трубним доскаv і розташовані в шаховому порядку.
Мал. 6. Конструкція трубчастого повітропідігрівників:
а - загальний вигляд, б - вузол кріплення труб і теплова компенсація;
1 - сталеві труби, 2, 6 - верхня і нижня трубні дошки, 3 - компенсатор теплових розширень, 4 - воздухоперепускной короб, 5 - проміжна трубна дошка, 7, 8 - опорні колони і горизонтальні балки
Зазвичай всередині труб проходять продукти згоряння (поздовжнє омивання), тепло яких передається повітрю, який рухається між трубами (поперечне омивання). Для освіти перехресного струму повітря трубну систему по висоті ділять на кілька ходів проміжними перегородками - дошками, в місцях повороту встановлені повітряні перепускні короба. Воздухоподогреватель з боків має зовнішні сталеві щільні стінки, нижня трубна дошка спирається на металеву раму, пов'язана з каркасом котла.
Трубна система розширюється при нагріванні догори, при цьому верхня трубна дошка має можливість переміщень і в той же час забезпечує щільність газоходу за рахунок установки лінзового компенсатора по всьому її периметру (рис. 6, б). Трубчастий підігрівач повітря виконують у вигляді окремих кубів (секцій), зручних для монтажу і транспорту, які заповнюють весь переріз газоходу. Трубні дошки секцій між собою також ущільнюють лінзовими компенсаторами.
В котлах середньої потужності повітря в підігрівач повітря подають по його широкій стороні (див. Рис. 6, а) Така схема називаються ється однопоточному. У парових котлах великої потужності цього перетину недостатньо, і при однопоточному схемою висота повітряного ходу досягає великих розмірів. При цьому зменшується число ходів, що призводить до зниження розрахункового температурного напору. Двопотокова по повітрю схема (рис. 7, а) дозволяє зменшити висоту ходу, збільшити число ходів і відповідно підвищити температурний напір. При дуже великої потужності переходять до багатопотокової схемою руху повітря (рис. 7, б).
Через дуже невисокої значення коефіцієнта теплопередачі в трубчастому воздухоподогревателе (15-20 Вт / м 2 К) і низького температурного напору між газами і нагрівається повітрям (50-80 ° С) зазвичай цей елемент має велику теплообмінну поверхню і габарити, особливо при великій теплової потужності котла.
Трубчасті підігрівачі повітря прості за конструкцією, надійні роботі, значно більш щільні в порівнянні з воздухоподогревателямі інших систем. Однак вони в більшій мірі піддаються корозії, при конденсації вологи і пари H2 SO4 якщо температура стінки буде нижче 90-100 ° С, внаслідок чого в трубах утворюються наскрізні отвори і повітря перетікає на газову сторону, збільшуючи втрати теплоти з газами і витрати на перекачування збільшеного обсягу продуктів згоряння.
В останньому випадку обмежуються частковими заходами зниження швидкості корозії (забезпеченням так званої допустимої швидкості корозії), а перший хід повітря відокремлюють від інших, щоб в разі корозії нижнього трубного пакету мати мінімальну заміну металу.
Основним типом регенеративного воздухоподогревателя електростанцій є обертовий регенеративний повітро-підігрівач. у якого поверхня теплообміну в обертовому корпусі (роторі) поперемінно знаходиться в газовому потоці, нагріваючись від високотемпературних газів, а потім надходить в холодний повітряний потік і гріє повітря, віддаючи йому надмірне тепло (рис. 8, а). На відміну від трубчастого повітропідігрівників, регенеративний підігрівач повітря розташовують поза межами конвективної шахти і з'єднують його з котлом газо- і повітропроводами.
Поверхнею теплообміну служить щільна набивка з тонких гофрованих і плоских сталевих листів, що утворюють канали малого еквівалентного діаметра (8-9 мм) для проходу продуктів згоряння і повітря (рис. 8, б). Набивка у вигляді секцій заповнює циліндричний порожнистий ротор, який по перетину розділений глухими радіальними перегородками на ізольовані одна від одної сектори. Ротор воздухоподогревателя повільно обертається
(З частотою 1,5-2,2 об / хв), його вал має привід від електро-двигуна через шестерну передачу. Діаметр ротора
в залежності від типорозміру становить від 5,4 до 9,8 м, а висота -
від 1,4 до 2,4 м. В результаті організовується безперервний нагрів за рахунок теплоти, акумульованої набиванням в газовому потоці. Взаємне рух потоків протитечійне.
Застосування хвилястих (гофрованих) листів забезпечує інтенсифікацію конвективного теплообміну і тим самим більш швидке нагрівання набивання. Поверхня нагріву 1 м 3 набивання становить 300-340 м 2. в той час як в трубчастих повітро-подогревателях цей показник становить близько 50 м 2 / м 3 обсягу. При значному перепаді тисків між повітряним і газовим потоками і неможливості повної їх герметизації в умовах обертового ротора мають місце перетікання повітря по радіусу ротора на кордоні розділу повітряної і газової сторін, а також по периферії ротора.
Мал. 8. Схема конструктивного виконання
обертового регенеративного воздухоподогревателя:
а - загальний вигляд апарата, б - пластини теплообмінної поверхні;
ДГ - димові гази, ХВ - холодне повітря, ГВ - гаряче повітря,
1 - вал, 2, 3 - нижня і верхня опори, 4 - секція ротора,
5 - верхнє периферійне ущільнення, 6 - зуби приводу,
7 - зовнішня металева обшивка (кожух)
Сумарні нормовані перетоки повітря в регене-тивно воздухоподогревателе складають до 20% при номінальному навантаженні і помітно зростають при зниженні її. Перетоки повітря призводять до перевантаження димососів і дуттєвих вентиляторів (на вході в підігрівач повітря витрата повітря більше, ніж необхідний для котла), знижується теплова ефективність роботи регенеративного воздухоподогревателя і дещо збільшується температура газів на виході з нього.
Захист від перетоків досягається ущільненнями. Ущільнення розрізняють: периферійне кільцеве на зовнішній поверхні ротора, внутрішнє кільцеве навколо вала і радіальне, що розділяє повітряний і газовий потоки. Для зменшення негативного ефекту присосов і витоку повітря на великих повітропідігрівниках застосовують відсмоктування повітря із загального корпусу воздухоподогревателя. При цьому в корпусі встановлюється знижений тиск і частка присоса повітря в продукти згоряння може бути зведена до мінімуму.
Регенеративні підігрівачі повітря підівчили широке застосування на великих енергоблоках. Ці підігрівачі повітря конструктивно складніше, але вони компактні, вимагають меншої витрати металу, мають невисоку аеродинамічний опір, корозія набивання поверхні нагрівання не призводить до збільшення присосов повітря. Попередній підігрів повітря до 70-100 ° С перед його надходженням в воздухоподогреватель котла (трубчастий або регенеративний) забезпечують в паровому калорифері. який виконується у вигляді трубчастого теплообмінника, всередині вертикальних труб рухається слабоперегретий пар з температурою близько 120 ° С. Пар конденсується на стінках труб і віддає теплоту конденсації потоку холодного повітря, що омиває труби зовні перехресним струмом.
Для посилення теплообміну з повітрям труби з повітряної сторони мають ребра (кільцеве або пруткове). За принципом роботи парової калорифер близький до трубчастого повітро-підігрівнику, в якому Тепловіддаючим середу замінена конденсується паром.
Вимоги до звіту
Звіт по практичній роботі повинен містити:
- мета і завдання на практичну роботу;
- відповіді на контрольні питання і пояснюють їх малюнки;
- висновки по роботі.
5. Контрольні питання
2. У чому проявляється конструктивна відмінність топкових екранів котлів з ЄЦ і прямоточних? Те ж газощільних і гладкотрубний?
3. Що таке «двусветний екран»? У чому його перевага, в яких котлах його застосовують?
4. Дати визначення наступним конструктивним типам пароперегревательной поверхонь: змієвиковий гладкотрубний, стрічковий, ширмового. Які з них розміщують на виході з топки і чому?
5. В якому місці газового тракту розміщують вихідний ( «гарячий») пакет пароперегрівача? Який тип взаємного руху середовищ (прямоток, протитечія) для них характерний і чому?
6. Чим конструктивно відрізняється поверхню (змієвиковий пакет) основного і проміжного перегрівачів? Чому останній розміщують після основного в тракті газів?
7. У чому проявляються переваги мембранної конвективного поверхні?
8. Дати пояснення, що представляє собою двухпоточний, двоступеневий трубчастий підігрівач повітря?
9. На котлі проведена заміна трубчастого на регенеративний підігрівач повітря. Які відбудуться конструктивні зміни котла і як зміняться експлуатаційні показники?