7.4.4. Воздухоподогреватели
Воздухоподогреватели устанавливаются с целью подогрева воздуха, направляемого затем в топку для повышения эффективности горения топлив и в углеразмольные устройства, за счет использования тепла уходящих газов.
Оптимальная величина подогрева воздуха в воздухоподогревателе зависит от рода сжигаемого топлива, его влажности и типа топочного устройства и колеблется от 200°С для каменных углей, сжигаемых на цепной решетке (во избежание перегрева колосников), и 250°С - для торфа, сжигаемого на тех же решетках, до 350 - 450°С - при сжигании жидкого и пылевидного топлива в камерных топках.
Для получения высокой температуры подогрева воздуха применяется двухступенчатый подогрев. Для этого воздухонагреватель делится на две части, между которыми (в рассечку) устанавливается часть водяного экономайзера.
Температура воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, должна быть не менее чем на 10 - 15°С выше точки росы дымовых газов во избежание коррозии холодного конца воздухоподогревателя в результате конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах (при их соприкосновении с относительно холодными стенками воздухоподогревателя), а также забивания при этом проходных каналов для газов налипающей на влажные стенки золой. Эти условия можно соблюсти двумя путями: либо повышением температуры уходящих газов и потерей тепла, что экономически невыгодно, либо установкой специальных устройств для подогрева воздуха перед его поступлением в воздухоподогреватель. Для этого применяются специальные калориферы, в которых воздух подогревается отборным паром от турбин или отработавшим паром от питательных насосов. В некоторых случаях подогрев воздуха осуществляется путем рециркуляции, т.е. часть нагретого в воздухоподогревателе воздуха возвращается через всасывающий патрубок к дутьевому вентилятору и смешивается с холодным воздухом.
По принципу действия воздухоподогреватели подразделяются на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных воздухоподогревателях тепло от газов к воздуху передается через неподвижную разделяющую их металлическую стенку трубы. Как правило, это стальные трубчатые воздухоподогреватели (диаметр трубок 25 - 40 мм). Схема такого подогревателя приведена на рис. 7.22. Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них движутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным потоком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных воздуховодов (коробов) и промежуточных перегородок.
Рис. 7.22. Трубчатый воздухоподогреватель:
1 - стальные трубы 40х1,5 мм; 2, 6 - верхняя и нижняя трубные
доски толщиной 20 - 25 мм; 3 - компенсатор тепловых
расширений; 4 – воздухоперепускной короб; 5 - промежуточная
трубная доска; 7, 8 - опорные рама и колонны
Газ в трубках движется со скоростью 8 - 15 м/с, воздух между трубками - вдвое медленнее. Это позволяет иметь примерно равные коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон стенки трубы.
Тепловое расширение воздухоподогревателя воспринимается линзовым компенсатором 3 (см. рис. 7.22), который устанавливается над воздухоподогревателем. С помощью фланцев он прикрепляется болтами снизу к воздухоподогревателю, а сверху - к переходной раме предыдущего газохода котлоагрегата.
В регенеративном воздухоподогревателе теплота передается металлической насадкой, которая периодически нагревается газообразными продуктами сгорания, после чего переносится в поток воздуха и отдаёт ему аккумулированную теплоту. Регенеративный воздухоподогреватель котла (рис. 7.23) представляет собой медленно вращающийся (3 - 5 мин-1) барабан (ротор) с набивкой (насадкой) из гофрированных тонких стальных листов, заключенный в неподвижный корпус. Секторными плитами корпус разделен на две части — воздушную и газовую. При вращении ротора набивка попеременно пересекает то газовый, то воздушный поток. Несмотря на то, что набивка работает в нестационарном режиме, подогрев идущего сплошным потоком воздуха осуществляется непрерывно без колебаний температуры. Движение газов и воздуха - противоточное.
Рис. 7.23. Устройство регенеративного вращающегося воздухоподогревателя:
1 - ротор; 2 - неподвижный корпус; 3 - набивка; 4 - короба подвода
и отвода воздуха и газа; 5 - секторные плиты, разделяющие газовый
и воздушный потоки; 6 - механизм привода (электродвигатель,
редуктор, шестерня); 7 - сплошные перегородки ротора,
препятствующие перемешиванию воздуха и продуктов сгорания
Регенеративный воздухоподогреватель отличается компактностью (до 250 м2 поверхности в 1 м3 набивки); он широко распространён на мощных энергетических котлоагрегатах. Недостатком его являются большие (до 10%) перетоки воздуха в тракт газов, что ведет к перегрузкам дутьевых вентиляторов и дымососов и увеличению потерь с уходящими газами.