1.5.4.4. Воздухоподогреватели

По принципу действия воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном типе воздухоподогревателей передача теплоты от газов к воздуху осуществляется непосредственно через разделяющую их стенку, а в регенеративном ― через промежуточное тело (например, через стенку трубок). Регенеративный подогреватель, как правило, эксплуатируется только как вращающийся, а рекуперативный ― как неподвижный.

Основным видом рекуперативных воздухоподогревателей является трубчатый воздухоподогреватель с вертикально расположенной трубной системой (рис.26).

Р ис.26 Трубчатый воздухоподогреватель:

1―стальные трубы 40×1,5 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―опорная рама и колонны.

Трубы прямые и вертикальные, концы которых приварены к трубным доскам и расположены в шахматном порядке. Воздухоподогреватель выполняется в виде отдельных кубов (секций), которые очень удобны для транспорта и монтажа. Секции подобраны для каждого котла так, что они заполняют всё сечение газохода. Трубная система от температуры газов расширяется в основном вверх, поэтому для возможности её перемещения и для обеспечения плотности газохода применяются компенсаторы. Трубные доски секций также уплотняют линзовыми компенсаторами.

Преимущества трубчатых воздухоподогревателей заключаются в том, что они просты по конструкции, надёжны в работе, значительно более плотны по сравнению с воздухоподогревателями других систем, требуют сравнительно небольших расходов металла.

Однако имеются и недостатки: они в большей мере подвергаются коррозии, в результате чего в трубах появляются свищи, через которые воздух утекает в газоход котла. Поэтому рекуперативные воздухоподогреватели применяются на котлах производительностью до 130 кг/с.

Основным типом регенеративного воздухоподогревателя электростанций являются вращающиеся воздухоподогреватели, у которых поверхностью теплообмена служит набивка из тонких гофрированных и плоских стальных листов, которые образуют небольшой диаметр (8÷10 мм) для прохода продуктов сгорания и воздуха (рис.27).

Металлическая набивка в виде секций заполняет цилиндрический пустотелый ротор, который разделён перегородками на изолированные друг от друга секций.

Р ис.27 Схема работы регенеративного воздухоподогревателя:

а―общий вид аппарата; б―пластины металлической набивки; 1―вал; 2 и 3―верхняя и нижняя опоры; 4―секция ротора; 5―верхнее переферийное уплотнение; 6―зубья привода; 7―наружная металлическая обшивка (кожух).

Движение газового и воздушного потоков непрерывное и раздельное, а набивка ротора попеременно проходит эти потоки. В газовой части воздухоподогревателя металлическая набивка секторов аккумулирует теплоту, полученную от дымовых газов, а затем отдаёт её воздушному потоку. В конечном счёте происходит непрерывный нагрев воздуха переносом теплоты, которая аккумулирована в газовом потоке. Движение дымовых газов и воздуха – противоточное.

К набивкам предъявляются такие требования, как возможно большая интенсивность теплообмена между воздухом и дымовыми газами и минимальное аэродинамическое сопротивление с той и с другой стороны.

Применение гофрированных листов (рис.27б) обеспечивает интенсивный конвективный теплообмен и соответственно более быстрый нагрев металлической набивки, а затем более глубокое её охлаждение.

В отличие от рекуперативных в регенеративных подогревателях в условиях вращающегося ротора имеют место перетоки воздуха по радиусу ротора, потери воздуха в воздушной части ротора и присосы воздуха в газовый поток. Утечки воздуха и присосы его в газовый поток примерно одинаковы, поэтому их можно рассматривать как перетоки.

Защита от перетоков достигается установкой в верхней и нижней частях ротора кольцевых и радиальных уплотнений.

Регенеративные воздухоподогреватели нашли широкое применение в энергетике на крупных энергоблоках. По конструкции эти подогреватели сложнее рекуперативных, но они компактны, требуют меньшего расхода металла, имеют невысокое аэродинамическое сопротивление и устойчивость к коррозии.