Конструктивные особенности.
Экономайзеры представляют собой обычные подогреватели воды. Конструкция их проста. Вода, как рабочее тело паросиловой установки поступает в змеевики экономайзера принудительно – под действием давления, создаваемого питательными насосами. Конструктивными деталями экономайзера являются трубы и коллекторы, изготовленные из качественной углеродистой стали для энергоустановок или из чугуна – для мелких и отчасти средних промышленных установок. Вода движется, как правило, снизу вверх, против направления движения дымовых газов. Трубы крепятся в коллекторах с помощью эл.сварки. Для экономайзеров высокого и закритического давлений применяются трубы из стали 20 наружным диаметром от 32 до 42 мм, трубы компонуются в шахматном порядке, так как коридорное их расположение в пакете вызывает некоторый рост габаритов и расход металла из-за менее интенсивной передачи теплоты.
На рис. 6.1. представлены многовитковые змеевики экономайзера, по высоте составляющие отдельные пакеты, с разрывами для очистки и ремонта поверхностей.
Рис. 6.1. Компоновка экономайзера.
Высота отдельных трубных пакетов лимитируется по соображениям удобства ревизии, возможности очистки их от золовых загрязнений и недопустимости разгона летучей золы в узких межтрубных проходах высокого пучка. По существующим нормативам высота пакетов с тесным расположением труб не должна превышать 1м. при свободной компоновке труб – 1,5м.
Коллекторы устанавливаются обычно снаружи экономайзера. На рис. 6.2. два входных коллектора расположены внутри газохода, где температура газов не бывает выше 450оС.
Рис. 6.2. Конструкция трубного пакета.
1 – ввод питательной воды; 2 – вывод подогретой воды; 3 – змеевики; 4 – опорные стойки;
5 – лазы в газоходы; 6 – обмуровка боковой стенки.
В данном случае эти коллекторы выполняют и другие назначения: являются опорой для змеевиков экономайзера и способствуют снижению присоса воздуха в газоходы через места прохода трубок сквозь стены обмуровки экономайзера. Для снижения присосов стараются резко сократить количество проходов труб через обмуровку – устанавливают соединительные патрубки между змеевиками и коллекторами - рис. 6.3.
Рис. 6.3.
3 – змеевики; 4 – опорные стойки; 10 – соединительный патрубок.
Крепление змеевиков к коллекторам осуществляется приваркой. К конструкции узла соединения змеевиков с коллекторами предъявляется ряд требований: вводимые в коллектор концы змеевиков должны быть свободно изогнуты с тем, чтобы имелся доступ для приварки трубы к патрубку коллектора, должен предусматриваться такой уклон змеевиков в сторону коллектора, чтобы была возможность свободного дренажа воды из системы. На рис. 6.4. показаны способы защиты труб от износа их летучей золой и частицами недогоревшего кокса.
Рис. 6.4. Способы защиты труб от износа.
8 – вид износа трубы без прутков; 9 – защитная накладка; 10 – соединительный патрубок.
Наиболее интенсивный износ обычно происходит в трубах первого ряда пакетов в двух точках по окружности трубы под углом 40-45о к направлению газового потока. В этом случае хорошо оправдала себя приварка стальных прутков вдоль труб в этих точках. Прутки изменяют аэродинамику набегающего потока и направление полёта золовых частиц. Там же показана защита эррозионно опасных мест стальными накладками.
На рис.6.5. показаны два способа подвода питательной воды в экономайзерах: односторонний и двухсторонний.
Рис. 6.5. Способы подвода питательной воды в экономайзерах.
а – односторонний; б – двухсторонний.
Расположение стальных змеевиковых экономайзеров в конвективной шахте при этом выполняется перпендикулярно фронту котла и параллельно фронту. Применение первого способа возможно для топлив, не содержащих золу (мазут, газ, дрова, торф). Использование его для зольных топлив недопустимо из соображений эрозии летучей золой одновременно всех змеевиков, поскольку зола за счёт сил инерции прижимается в поворотной камере к задней стенке конвективной шахты. По второму способу эродируют только несколько крайних змеевиков, которые могут быть заменены при ремонте.
При двухстороннем подводе воды расположение змеевиков параллельно фронту котла даёт и другую выгоду: увеличивает живое сечение для подвода и отвода воды в экономайзере и представляется возможным выдержать необходимые скорости воды в змеевиках.
К скорости воды в экономайзерных змеевиках предъявляются определённые требования. Скорость воды в трубах при номинальной мощности, с одной стороны, не должна быть малой (<0,4м/с) из соображений равномерной раздачи её по змеевикам и предотвращения расслоения жидкости на воду и воздух, а отсюда и кислородной коррозии у верхней образующей трубы, а с другой стороны, не должно быть больше (>2м/с) из-за повышенных гидравлических сопротивлений и перерасхода электроэнергии на привод питательных насосов.
В последнии годы разработаны и проверены в работе новые конструкции змеевиковых экономайзеров (мембранные конвективные поверхности). Наибольшее распространение получили две – плавниковая и мембранная. В последней конструкции змеевики в вертикальной плоскости сварены в общую мембрану стальными полосами толщиной 2-3 мм. Плавники и мембраны увеличивают поверхность нагрева со стороны газов и до 30% снижают удельный расход металла.
Двухсторонний подвод воды (ТГМ-84Б). Скорость воды > 0,4м/сек. < 2м/сек.