ЭКОНОМАЙЗЕРЫ

Экономайзеры выполняют в виде трех конструкций: чугунные, стальные гладкотрубные и стальные из оребренных труб. В чугунных экономайзерах (рис. 1.2.1) по­верхность нагрева образована чаще всего из оребренных чугунных труб, соединенных в змеевики путем гладкотрубных U-образных калачей для перепуска воды. Обыч­но калачи выносятся из зоны непосредственного обогре­ва продуктами сгорания за обмуровку. Это облегчает ремонт экономайзера и повышает надежность его рабо­ты, позволяя устранять в случае необходимости протеч­ки в уплотнениях без разборки тепловой изоляции котла. Для улучшения теплопередачи в экономайзерах приме­няют противоток воды и газов.

Стремление увеличить поверхность нагрева чугунно­го экономайзера при той же массе или сократить массу при той же поверхности по сравнению с гладкотрубным привело к применению ребристых экономайзеров, со­стоящих из чугунных труб с круглыми или прямоуголь­ными ребрами. Такие экономайзеры оказываются более компактными, прочность их возрастает, и они могут ра­ботать при повышенном до 2, 3 МПа давлении. Однако вследствие ребристой поверхности они более чувстви­тельны к внешнему загрязнению. Занос золой становится опасным, так как очистка скребками невозможна.

Рис. 1.2.1. Чугунный экономайзер

1 — ребристая батарея; 2 — калач для перепуска воды

Рис. 1.2.2. Змеевик экономайзера

1 — змеевик; 2 — стойка крепления

Ребристые экономайзеры очищают обдувкой паром или воздухом. Обдувку следует производить регулярно, так как загрязнение золой, затвердевшей между ребрами, часто уже не может быть устранено без порчи самого экономайзера (поломки ребра).

В стальных гладкотрубных экономайзерах поверх­ность нагрева выполнена из гладких стальных труб, со­гнутых в виде змеевиков (рис. 1.2.2.). В большинстве случаев применяют плоские змеевики с простым гибом, у которых гнутые и прямые участки труб находятся в од­ной плоскости. Змеевик состоит из нескольких сварен­ных кусков труб. При этом места сварки стремятся при­близить к обмуровке газохода, чтобы облегчить ремонт сварных соединений. Поверхность нагрева экономайзера выполняют из параллельно включенных трубчатых зме­евиков с небольшим внутренним диаметром, которые, как правило, располагаются в шахматном порядке. Входные и выходные концы змеевиков объединяются соответственно входными (распределяющими) и выход­ными (собирающими) коллекторами, расположенными на стенках конвективного газохода. Нагретая вода из коллекторов обычно отводится трубами большого диа­метра, равномерно распределенными по длине коллек­тора.

Трубы экономайзера укреплены на стойках, установ­ленных на опорных балках коробчатой формы. Опорные балки, прикрепленные к каркасу, изолированы, и в ряде случаев их охлаждают воздухом, присоединяя к напор­ной стороне дутьевого вентилятора. По ходу газов эко­номайзер разбит на пакеты высотой 1—1, 5 м, что улуч­шает условия ремонта, хотя и требует значительного увеличения высоты конвективной шахты. Трубы к кол­лектору присоединяют сваркой непосредственно или че­рез промежуточные штуцера, которые также приварены к коллектору. Плоскость змеевиков может быть распо­ложена параллельно или перпендикулярно задней стен­ке газохода (рис. 1.2.3). Схему расположения змеевиков выбирают из условия обеспечения требуемой скорости воды.

В связи с необходимостью повышения эффективности экономайзерных поверхностей нагрева (снижение габа­ритов, массы металла на единицу воспринятой теплоты, затрат энергии на собственные нужды) вместо гладкотрубных в последние годы стали применять стальные экономайзеры из оребренных труб. Чаще всего приме­няют трубы с двумя продольными ребрами — плавника­ми (рис. 1.2.4 а). Плавники находятся в одной плоскости. Такие трубы в газоходе располагают так, чтобы пло­скость плавников совпадала с направлением потока газов. Другие способы оребрения пока еще применяют реже, хотя их внедрение дает положительный эффект. В последнее время разработано несколько типов мем­бранных конвективных поверхностей (см. рис. 1.2.4, б—ж), Мембраны, вваренные между трубами, наряду с умень­шением длины труб и габаритов позволяют увеличить поверхность, уменьшить при тех же габаритах загрязне­ние и износ за счет изменения шагов труб в поверхности нагрева.

Рис. 1.2.3. Схема расположения змеевиков экономайзера в газоходе котла

a — в плоскости, перпендикулярной задней стенке газохода; б — в плоскости параллельной задней стенке газохода, с двумя потоками воды; в — то же, с одним потоком

Рис. 1.2.4. Оребренные конвективные поверхности нагрева

а — плавниковые; б — мембранные; в — с турбулизирующими мембранами; г — с фальштрубами; д — линзовые; в — с обтекателями; ж — мембранно-лепестковые; з — винтовые

По уровню нагрева воды экономайзеры бывают кипя­щего и не кипящего типа. В экономайзерах не кипящего типа вода подогревается до кипения, если же наряду с подогревом воды образуется пар, экономайзер называ­ется кипящим. Обычно испаряется в экономайзере не бо­лее 20—25 % всей воды. В экономайзерах не кипящего типа закипание воды недопустимо и может привести к образованию паровых пробок. В экономайзере кипящего типа не должно быть участков с движением воды вниз во избежание образования в этих участках паровых пробок. По высоте экономайзер делится на отдельные пакеты, между которыми имеются проемы. Такое разде­ление экономайзера на несколько частей облегчает его очистку от золы и проведение ремонтных работ. Кроме того, в проемах между пакетами происходит выравнива­ние газового потока, и разделенный на пакеты эконо­майзер более полно омывается дымовыми газами.

Скорость входа воды в змеевики экономайзера долж­на быть не менее 0, 5 м/с при полной нагрузке котла. Ес­ли скорость воды очень мала, то вода распределяется по змеевикам неравномерно, вследствие чего в отдельных трубах могут возникнуть паровые пробки. Поэтому в котлах с широкими газоходами иногда устанавливают экономайзеры с двукратным движением воды по высоте газохода (рис. 1.2.5). В экономайзере, показанном на рис. 1.2.5, камеры расположены вне газохода, вследствие чего верхний и нижний концы каждого змеевика должны проходить сквозь обмуровку. При нагревании камеры удлиняются и концы змеевиков перемещаются в гори­зонтальном направлении, вследствие этого уплотнение мест прохода труб через обмуровку не должно быть жестким. При таком уплотнении трудно предотвратить присос в газоход наружного воздуха. Гораздо легче уплотнить экономайзер, у которого камеры находятся внутри газохода, и только их концы проходят через об­муровку.

Рис. 1.2.5. Схема двукратного про­хождения воды через змеевики эко­номайзера котла среднего давления

1 — нижняя камера, разделенная перегородкой на две части; 2—зме­евик; 3 — наружная перепускная тру­ба; 4 — верхняя камера; 5 —обмуровка