ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛИПо принципу работы воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных передачах теплоты от потока продуктов сгорания к нагреваемому воздуху происходит непрерывно через разделяющие эти потоки металлические стенки поверхностей нагрева (труб или пластин). В регенеративных воздухоподогревателях имеющаяся металлическая набивка (пластины, шары и т. п.) попеременно то нагревается в потоке дымовых газов, то охлаждается в воздушном потоке, отдавая ему полученную аккумулированную теплоту. Рекуперативные воздухоподогреватели подразделяют по виду применяемого материала на чугунные, стальные и неметаллические, а по конструктивному оформлению — на пластинчатые и трубчатые. У чугунных воздухоподогревателей толщина теплопередающей поверхности обычно равна 6 мм, а у стальных 0, 5—2, 0 мм. Поверхность нагрева чугунного воздухоподогревателя состоит чаще всего из горизонтальных овальных чугунных труб. Продукты сгорания проходят между трубами, а воздух — внутри труб. Трубы снабжены наружными и внутренними ребрами, увеличивающими их поверхность нагрева. В последние годы чугунные воздухоподогреватели в котлостроении практически не применяются, так как они громоздки, имеют большую массу, обладают плохой технологичностью (невозможность сварки), хрупкостью. К их преимуществу относятся стойкость против коррозии и жаростойкость, позволяющие обеспечить нагрев воздуха до 450оС.
Рис. 1.3.1. Схема трубчатого двухъярусного воздухоподогревателя 1 — вход газов; 2 — выход газов; 3 — вход воздуха; 4— выход воздуха; 5 — нижние секции (кубы) воздухоподогревателя; 6 — верхние секции; 7 и 8 — перепускные короба для воздуха; 9 — наружный компенсатор; 10 — место установки экономайзера; 11 — компенсатор на перепускном коробе По уровню нагрева воздуха все воздухоподогреватели делят на низкотемпературные (150—200 °С), среднетемпературные (200 — 350 °С), высокотемпературные (350—450 °С) и радиационные (450—700) °С. Трубчатые воздухоподогреватели являются наиболее распространенными в России для котлов малой и средней мощности. Для их изготовления обычно применяют стальные трубы из Ст20 диаметром 51x1, 5; 40хI, 5 или 25х1, 5 мм. При меньшем диаметре труб воздухоподогреватель имеет меньшие наружные размеры. Тонкостенные трубы нельзя вальцевать и их приваривают к трубным доскам. Трубчатый воздухоподогреватель состоит из пучка параллельных труб, расположенных в шахматном порядке и присоединенных к трубным доскам. Трубы вместе с верхней и нижней трубными досками составляют секцию или «куб». Поверхность нагрева зависит от числа труб в кубе и их длины. Воздухоподогреватель может состоять из одного или нескольких кубов. Снаружи воздухоподогреватель имеет плотные стенки и воздухоперепускные короба (рис. 1.3.1.). В вертикальном воздухоподогревателе газ движется внутри труб, а воздух — в межтрубном пространстве; в горизонтальном воздухоподогревателе — наоборот. Для создания поперечного обтекания труб воздухом в вертикальном воздухоподогревателе устанавливают промежуточные трубные доски. Трубы вставляют в отверстия трубных досок, а концы их приваривают. Промежуточные доски прикрепляют к отдельным трубам на хомутах. Такое крепление промежуточных досок не обеспечивает полной плотности, поэтому наблюдается частичный переток воздуха из одного хода в другой. Это снижает коэффициент использования, который составляет: в воздухоподогревателе без промежуточных досок 0, 75—0, 8, при одной промежуточной доске 0, 7—0, 75, при двух — 0, 65—0, 7. Толщину трубных досок рассчитывают из условия прочности. Доска тем толще, чем меньше промежуток между трубами; обычно его величина около 9 мм. В среднем толщина верхней и нижней досок находится в пределах 15—25 мм, а промежуточных — 5—10 мм. В собранном виде воздухоподогреватель представляет собой жесткую конструкцию. В зависимости от количества нагреваемого воздуха, требуемой температуры и величины поверхности трубчатые воздухоподогреватели имеют различную компоновку. Нагрев воздуха до 200—250°С можно достигать в одноходовом воздухоподогревателе, до 350—400 °С — в двухходовом или в двухъярусном многоходовом, выполняемом обычно в рассечку с водяным экономайзером (см. рис. 1.3.1.). При нагревании трубы воздухоподогревателя удлиняются в большей мере, чем короба, а тем более колонны каркаса, поэтому крепления трубных досок к каркасу котла и коробам должны быть подвижными, чтобы компенсировать разницу в удлинении. Трубчатый воздухоподогреватель состоит из отдельных секций, которые иногда называют кубами (рис. 1.3.2.). Каждый куб представляет собой законченную конструкцию со своими трубными досками, размеры которых являются кратными ширине газохода. Деление воздухоподогревателя на секции позволяет транспортировать их и упрощает монтаж. При сборке секции воздухоподогревателя устанавливают рядом, чтобы заполнить все сечение газохода. Во избежание перетока воздуха в газы через зазоры между трубными досками соседних секций ставят уплотнительные полосы (компенсаторы). В зависимости от скорости воздуха и величины поверхности нагрева воздухоподогреватели выполняют одно- и многоходовыми (рис. 1.3.3.). Число ходов и скорость воздуха связаны: при увеличении числа ходов увеличивается скорость воздуха. Применение труб малого диаметра привело к созданию конструкции так называемого малогабаритного воздухоподогревателя. Для сохранения прежнего значения скорости газов с уменьшением диаметра труб необходимо увеличить их число, которое определяется отношением живого сечения для прохода газов к сечению трубы:
где f — живое сечение всех труб воздухоподогревателя, опре- деляемое из условия обеспечения заданной скорости газов, м2.
Рис. 1.3.2. Схема компоновки воздухоподогревателей а — многоходовая однопоточная; б—одноходовая однопоточная; в и э— многоходовые двухпоточные
Рис. 1.3.3. Классификация конструкций воздухоподогревателей а — обычные трубчатые; б — обращенные трубчатые; в — змеевиковые; г—экранный; д — спиральный При уменьшении диаметра труб коэффициент теплопередачи увеличивается пропорционально изменению диаметра в степени 0, 2. Поэтому при снижении диаметра поверхность нагрева несколько уменьшается.
|
,
