Низкотемпературные поверхности нагрева (НТПН)

 

К низкотемпературным поверхностям нагрева (НТПН) относятся поверхности, расположенные за конвективным пароперегревателем в конвективной шахте: водяной экономайзер (ЭКО) и воздухоподогреватель (ВП).

 

Компоновка НТПН зависит от требуемой температуры горячего воздуха.

Различают два вида компоновок: последовательную, когда за экономайзером располагается ВП; или в рассечку (двухступенчатая компоновка).

ВП является поверхностью нагрева, которая работает при минимальном температурном напоре и при минимальном коэффициенте теплопередачи (К); поэтому поверхность нагрева ВП превышает любую поверхность нагрева пароводяного тракта. Отношение водяных эквивалентов воздуха и газов.

, так как и .

Поэтому при противоточной схеме включения минимальный температурный напор ВП наблюдается с горячей стороны, так как воздух нагревается быстрее, чем охлаждаются продукты сгорания.

 

 

Пр. сгорания

 

Воздух

 

 

Для снижения разности температур необходимо увеличить поверхность нагрева. Экономически целесообразно иметь >30-40^oC.

Для экономайзера, где теплоемкость воды много выше теплоемкости газов минимальная при противотоке наблюдается с холодной стороны, так как вода нагревается медленнее, чем охлаждаются продукты сгорания.

Рассмотрим одноступенчатую (последовательную) компоновку поверхностей нагрева и график изменения температур теплообменивающихся сред

Такая компоновка применяется, когда требуется температура горячего воздуха не выше 300-350°С.

Для сжигания низкореакционных твердых топлив необходима более высокая температура горячего воздуха ( = 350-450°С). В этом случае применяется двухступенчатая компоновка НТПН или «в рассечку».

При двухступенчатой компоновке возрастает высота конвективной шахты, соответственно увеличиваются затраты металла и более высокими становятся присосы воздуха.

 

Водяные экономайзеры (ЭКО)

В ЭКО воспринимается от 10 до 20% тепла, которое выделяется при сгорании топлива(). Наиболее распространенным типом ЭКО являются стальные гладкотрубные, змеевиковые экономайзеры; схема включения – противоточная.

Используются трубы с . Для удобства эксплуатации и ремонта высота пакетов не должна превышать 1,5 м. Концы змеевиков соединяются коллекторами, которые могут располагаться за пределами газохода, но для снижения присосов или уплотнения конвективной шахты могут быть расположены и внутри газохода. В этом случае они играют роль опорной конструкции.

 

 

 

Движение воды в экономайзере всегда восходящее, что обеспечивает свободный выход с водой газов, выделяющихся при нагревании, и пара.

ЭКО: кипящие и некипящие.

Конструктивно они выполняются одинаково. В кипящем ЭКО максимальное паросодержание не должно превышать 25%.

Для обеспечения надежной работы ЭКО приняты следующие минимальные скорости воды в змеевиках:

ил - для некипящего экономайзера.

Этой скорости достаточно, чтобы пузырьки газов не скапливались в шероховатостях на верхней образующей труб. В противном случае, пузырьки агрессивных газов (О₂, СО₂) приведут к коррозии металла.

- для кипящего конвективного экономайзера.

Данной скорости достаточно для того, чтобы не наблюдалось расслоения пароводяной смеси, которое приводит к перегреву верхней образующей труб змеевиков.

 

 

Надежность работы экономайзера, особенно при сжигании высокозольных твердых топлив, также зависит от расположения змеевиков по отношению к фронту котла. Различают расположение перпендикулярное фронту и параллельное фронту.

 

Схема I ( расположение перпендикулярное фронту )

1. ЭКО;

2. водоперепускные трубы;

3. барабан.

 

Схема II ( расположение параллельное фронту )

В схеме I износу будут подвергаться все змеевики вблизи задней стенки.

В схеме II интенсивнее изнашиваться будет та часть змеевиков, которая лежит в области вблизи задней стенки.

В схеме I змеевики более короткие, вследствие чего облегчается их крепление

 

 

Воздухоподогреватели

Это обязательный элемент энергетического парового котла, который служит для утилизации тепла продуктов сгорания и повышения температуры . Воздухоподогреватель (ВП): снижает недожог топлива (q₃, q₄); потерю тепла с уходящими газами (q₂); повышает КПД котла, температуру факела и интенсивность радиационного теплообмена.

ВП работают в областях низких температур, что приводит к конденсации водяного пара в холодной части ВП. Если температура стенки труб будет ниже температуры точки росы, то это приведет к образованию жидкой пленки на поверхности металла, вызывающей коррозию и налипание золовых частиц на поверхность труб.

По принципу действия различают рекуперативные ВП (ТВП) и регенеративные ВП (РВП).

Рекуперативные работают с неподвижной поверхностью нагрева, которая представляет собой стальные тонкостенные трубки, соединенные трубными досками. Наружный диаметр труб 40-50мм, при толщине стенки 1,2-1,6мм. Преимущество трубчатых ВП – простота и надёжность конструкции.

Расположение трубок всегда шахматное. Для получения необходимой скорости перекрестного тока воздуха, трубную систему по высоте разделяют промежуточными перегородками на несколько ходов. Увеличением числа ходов ТВП приближает схему взаимного движения теплообменивающихся сред к противоточной.