3.3.2. Методы газового регулирования температуры пара

Газовое регулирование вызывает дополнительные расходы энергии на тягу и увеличение потерь теплоты с уходящими газами. Определенное влияние оказывает оно на температуру перегрева свежего пара, что усложняет эксплуатацию,

Требуемую температуру промежуточного перегрева пара трудно обеспечить только газовым регулированием, поэтому в мощных котлах этот метод применяют совместно с паровым.

Рециркуляция продуктов сгорания. Она обеспечивается возвратом части газов из газохода после экономайзера с температурой t_рц = 350-450°С в топочную камеру (рис. 3.11). Газы рециркуляции вводят либо в кольцевой канал вокруг горелки, либо непосредственно в короб воздуха горелки.

Поскольку абсолютное давление газов в топке выше, чем в месте отбора их на рециркуляцию, подача газов в топку возможна только специальным дымососом рециркуляции газов. В связи с этим возрастают общие собственные затраты энергии котлом на перекачку газов. Кроме того, возврат части газов в топку увеличивает общий объем газов в тракте от топки до места отбора газов и сопротивление этого тракта, от чего дополнительно увеличиваются затраты энергии на тягу в основных дымососах.

Доля рециркуляции изменяется обычно от 0,05 до 0,4 (или от 5 до 40%) и увеличивается по мере снижения нагрузки, когда заметно уменьшается тепловосприятие конвективных поверхностей промежуточного перегревателя. В результате ввода рециркулирующих газов происходит снижение температуры горения в топке, уменьшение тепловосприятия топочных экранов и увеличение тепловосприятия конвективных поверхностей. В итоге в среднем 1% рециркуляции газов обеспечивает повышение температуры пара на 1,0-1,5 °С.

Рис. 3.11 Организация рециркуляции дымовых газов в топку

1-топка; 2-горелка; 3, 4 – конвективные поверхности пароперегревателя;

5 – экономайзер; 6 – РВП; 7 – линия отбора газов на рециркуляцию;

8 - дымосос рециркуляции; 9 – регулятор расхода; 10 – короб горячего воздуха.

Рециркуляцию дымовых газов в широком диапазоне применяют преимущественно на газомазутных котлах, на которых ввод инертных газов в зону горения практически не влияет на полноту сгорания и поверхности которых не подвержены золовому износу при повышенной скорости газов в газоходах

Введение инертных газов рециркуляции в ядро факела при сжигании твердых топлив допустимо только для реакционных топлив, в других случаях это приводит к затягиванию горения и возможному росту потерь теплоты с недожогом. Для шлакующих топлив рециркуляцию газов можно осуществить в верх топки. Ее цель — снижение температуры газов перед ширмами, что уменьшает вероятность их шлакования.

Наличие рециркуляции газов приводит к некоторому повышению температуры уходящих газов, следовательно, потерь теплоты с ними. При этом несколько возрастет расход топлива по сравнению с режимом без рециркуляции.

3.4. Водяные экономайзеры

Змеевиковые экономайзеры выполняются подобно пароперегревателям с горизонтальными змеевиками в конвективной шахте, их применяют при любом рабочем давлении. Для интенсификации теплообмена и уменьшения загрязнения змеевики экономайзера выполняют из стальных труб уменьшенного диаметра: наружный — 28-32 мм при толщине стенки 2,5-3,5 мм. Концы змеевиков, как и в других поверхностях нагрева, объединяют входным и выходным коллекторами (рис. 3.12,а). В паровых котлах, работающих под разрежением, для обеспечения газовой плотности (исключения присоса воздуха в газоход через зазоры между трубами и обмуровкой) и уменьшения потерь теплоты входные и выходные коллекторы помещают в теплоизолирующие камеры (рис. 3.12,а), а заданный шаг труб в пакете обеспечивается опорными стойками, которые крепятся к специальным воздухоохлаждаемым балкам, находящимся внутри газохода, и передают на них вес змеевиков экономайзера. В газоплотных котлах почти всегда внутри газохода помещают и коллекторы, служащие одновременно опорой для змеевиков экономайзера (рис. 3.12,б). Расположение труб экономайзера обычно шахматное; коридорное расположение по условиям теплообмена нецелесообразно.

Движение воды в экономайзере делают восходящим, что обеспечивает свободный выход с водой выделяющихся при нагреве газов и образующегося в случае кипения воды в экономайзере пара. Для удобства ремонта и эксплуатации поверхность экономайзера по ходу продуктов сгорания разделяют на пакеты высотой до 1 м. Разрывы между пакетами — не менее 650-800 мм.

Коллекторы экономайзеров обычно размещают вдоль малой (боковой) стороны конвективной шахты. Массовая скорость воды в трубах экономайзера должна быть не менее 500-600 кг/(м²с), а в кипящих частях экономайзера — 800-1000 кг/(м²-с). Для обеспечения необходимой скорости движения определяется общее число параллельно включенных труб и по условиям их приварки к коллекторам и создания нужного шага между трубами устанавливается число параллельных потоков воды в пакетах экономайзера (обычно имеет место 2-4 потока).

Для интенсификации теплопередачи с газовой стороны и повышения компактности пакетов увеличивают поверхность нагрева путем сварки гладких труб на прямых участках с помощью проставок из листовой стали толщиной 3-4 мм. Получаются пакеты так называемых мембранных эконо­майзеров (рис. 3.12 в). Мембранный экономайзер занимает меньший объем

газохода и за счет тепловоспринимаюцей поверхности проставок расход гладких труб уменьшается на 25-30% при одинаковом тепловосприятии. Такой экономайзер к тому же не требует установки дистанционирующих опор, оказывается жестким по конструкций и опирается на собственные раздающие коллектора.

Рис. 3.12. Конструктивное выполнение экономайзеров: а — тепловая изоляция коллектора экономайзера; б — пакет экономайзера из гладких труб; в — мембранный экономайзер; 1 — обмуровка конвективной шахты; 2 — трубы; 3 — коллектор; 4 — теплоизоляционная засыпка; 5 — металлическая обшивка; 6 — огнеупорная обмазка; 7 — опорная балка; 8 — опорные стойки; 9 — мембранная проставка; 10 — граница установки мембран.

Для котлов ДКВР, КЕ, ДЕ и других с давлением в барабане до 2,4МПа используется экономайзер некипящего типа, собираемый из ребристых чугунных труб ВТИ, соединяемых между собой чугунными калачами. Промышленность выпускает элементы длиной 1,5; 2; 2,5 и 3 метра, имеющие параметры:

ПАРАМЕТРЫ	ВЕЛИЧИНЫ
Длина, м	1,5	2	2,5	3
Поверхность нагрева со стороны газов, м2, Н0	2,18	2,95	3,72	4,49
Живое сечение для прохода газов, м2, f1	0,088	0,12	0,152	0,184
Живое сечение для прохода воды, м2, fВ	0,00435

Для котлов производительностью до 10 т/час обычно используются ребристые чугунные трубы длиной 2м (рис. 3.13, 3.14). Для более мощных котлов – 3 м. Трубы-элементы укладываются в коридорном порядке, причем фланцы элементов образуют боковые стороны ВЭК.

Рис. 3.13. Монтажная схема экономайзера

Рис 3.14. Труба чугунного экономайзера