теор / Теплообменное оборудование предприятий

Рис. 2.3. Схемы расположения перегородок в камерах

Для предотвращения перетечек жидкости перегородки устанавливаются на плоскость трубных досок 7 и уплотняются. В аппаратах жёсткой конструкции трубные доски или приварены к корпусу аппарата или зажимаются между фланцами. Верхняя и нижняя крышки камер крепятся болтами.

Шаг между трубками выбирается из условий прочности трубной доски и способа их крепления. При креплении развальцовкой труб с наружным диаметром 25–57 мм относительный шаг между трубками

принимается td 1,23 1,28 . При d 25 мм 1,5 2,0 . Увеличение относительного шага при малых диаметрах труб связано с необходимостью обеспечения минимально допустимой толщины перемычки между трубками в трубной доске.

Аппараты жёсткого типа конструктивно просты, но межтрубная часть недоступна для очистки, а трубный пучок не имеет возможности компенсировать термические удлинения. Кроме того, при увеличении давления рабочих сред значительно возрастает толщина, а следовательно, и масса трубных досок. Поэтому такие аппараты обычно

применяются при давлениях рабочих сред до 10 кг/см2 и разности температур между корпусом и трубным пучком не более 50 °С.

В аппаратах не жёсткой конструкции трубный пучок может свободно удлиняться, так как нижняя трубная доска не связана с корпусом. Такие аппараты называют с плавающей водяной камерой. На рис. 2.4 представлена конструкция вертикального четырёхходового сетевого подогревателя.

31

Рис. 2.4. Вертикальный четырёхходовой подогреватель сетевой воды (бойлер):

1,6 – верхняя и нижняя водяные камеры;

2,5 – верхняя и нижняя трубные доски; 3

– патрубок для входа пара; 4 – направляющие перегородки для па-

ра; 7 – спускная трубка для слива воды из трубной системы; 8 – патрубок для отвода конденсата; 9 – патрубок для входа воды; 10 – пароотбойный щиток; 11 – трубки; 12 – опорные лапы

В качестве поверхности теплообмена обычно используются латунные трубки dн dвн 1917 мм. Число ходов по воде – 2, 4, 6.

32

Принцип работы аппарата аналогичен аппаратам жёсткой конструкции. Нижняя водяная камера и вся трубная система подвешены на верхней трубной доске, благодаря чему обеспечивается свободное термическое удлинение трубок. Преимущество аппаратов с плавающей водяной камерой заключается также в доступности для очистки межтрубного пространства.

Важным фактором в обеспечении эффективной работы подогревателей воды является организация движения потока пара в межтрубном пространстве. На рис. 2.5 приведена конструкция вертикального двухходового сетевого подогревателя.

Трубный пучок, выполненный из латунных трубок 19/17 мм, расположен эксцентрично относительно корпуса аппарата, в результате чего образуется серповидный проход для равномерного распределения пара от периферии к центру пучка. Для предотвращения вибрации трубного пучка и эрозионного износа трубок на входе в аппарат установлен пароотбойный щиток. Для удаления воздуха и других несконденсировавшихся газов в центре пучка установлена трубка с отверстиями по всей высоте, для предотвращения проскока пара в конденсатную систему и недопущения заполнения конденсатом межтрубного пространства в аппарате поддерживается определённый уровень конденсата с помощью специального конденсатоотводчика.

Для расширения компоновочных возможностей при проектировании цехов тепловых электростанций и паровых котельных подогреватели сетевой воды изготавливают в горизонтальном исполнении. На рис. 2.6 приведена конструкция двухходового пароводяного подогревателя с плоскими днищами [11] .

33

Рис. 2.5. Вертикальный двухходовой подогреватель сетевой воды с эксцентричным расположением трубного пучка:

1 – корпус (обечайка); 2 – трубный пучок; 3,4 – верхняя и нижняя водяные камеры; 5,6 – верхняя и нижняя трубные доски (решётки); 7 – разделительная перегородка; 8 – направляющие перегородки; 9,10 – патрубки для входа и выхода воды; 11 – патрубок для входа пара; 12 – пароотбойный щиток; 13 – труба для отсоса воздуха; 14 – отвод воздуха; 15 – указатель уровня конденсата (водомерное стекло); 16 – поплавковый регулятор уровня конденсата; 17 – патрубок для отвода конденсата; 18 – каркас жёсткости

34

35

Рис.2.6. Горизонтальный двухходовой пароводяной подогреватель:

Б – вход пара; В – вход и выход воды; Г – выход конденсата; Dн – диаметр корпуса аппарата; 1 – корпус; 2 – трубный пучок; 3 – передняя водяная камера с перегородкой; 4 – задняя водяная камера

Разновидностью аппаратов нежёсткой конструкции являются подогреватели с U-образными и спиральными трубками, устанавливаемые на ТЭЦ для подогрева питательной воды котлов. Конструкция двухходового регенеративного подогревателя низкого давления с U-образными трубками приведена на рис. 2.7.

Принцип действия аппарата аналогичен сетевому подогревателю. Поверхность теплообмена обычно выполняется из латунных трубок dн dвн = 16/13 мм. Число ходов по воде – 2, 4, 6. Конструкция облегчённая (одна трубная доска), имеется доступ для очистки наружной поверхности труб. Компенсация термических удлинений осуществляется за счёт изогнутой формы трубных петель. Предусмотрена установка электронной системы контроля над уровнем конденсата в межтрубном пространстве. Недостатками этой конструкции являются трудность очистки внутренней поверхности трубок и сложность разметки трубной доски.

Аппараты с U-образными трубками на тепловых электрических станциях применяются и в качестве подогревателей высокого давле-

ния. Но при давлении воды 90 кг/см2 и более конфигурация трубок не обеспечивает достаточной гибкости, а толщина трубной доски увеличивается до недопустимых размеров. Поэтому при таких параметрах работы конструкции подогревателей выполняются без трубных досок, вода находится в коллекторной системе из толстостенных труб, а в качестве поверхности нагрева используются многовитковые спирали. На рис. 2.8 приведена конструкция подогревателя высокого давления с двухъярусными спиральными трубками [12].

Спираль, приведенная на рис. 2.9, представляет собой стальную трубу dн dвн 3224 мм, навитую в два яруса по восемь витков в

тыре трубные колонны. Между колоннами спиралей размещены четыре вертикальных коллектора, рабочая длина которых соответствует высоте колонн спиралей. Спирали каждой колонны своими концами приварены к двум примыкающим к ним коллекторам, один из которых подводит к ним воду, а другой отводит.

36

Рис. 2.7. Подогреватель воды с U – образными трубками:

1 – корпус (обечайка); 2 – трубный пучок; 3 – водяная камера; 4 – трубная доска; 5 – разделительная перегородка; 6 – направляющие перегородки; 7,8 – патрубки для входа и выхода воды; 9 – патрубок для входа пара; 10 – пароотбойный щиток; 11 – каркас жёсткости; 12 – указатель уровня конденсата (водомерное стекло); 13 – отсос воздуха; 14 – дифференциальный манометр; 15 – электронный датчик; 16 – регулирующий орган

37

Рис. 2.8. Подогреватель высокого давления с двухъярусными спиральными трубками:

1 – корпус (обечайка); 2 – центральный коллектор (патрубок для входа воды); 3 – распределительные (напорные) коллекторы; 4 – отводящие (сливные) коллекторы; 5 – спиральные трубки; 6 – тройник; 7 – патрубок для выхода воды; 8 – патрубок для входа пара; 9 –пароотбойный щиток; 10 – отсос воздуха

38

Рис 2.9. Двухъярусная спираль:

1 и 3 – входной и выходной коллекторы; 2 – змеевик

Питательная вода через подводящий патрубок в верхней крышке корпуса направляется по центральной трубе в нижнюю часть двух диаметрально противоположных коллекторов, совершает три хода с помощью глухих перегородок в соответствующих местах коллекторов и из верхней части двух других коллекторов, соединённых с отводящим патрубком в верхней крышке, выводится из подогревателя. Высота аппаратов достигает 14 м при диаметре корпуса до 3,2 м.

Конструкции ПВД постоянно совершенствуются с целью повышения их компактности и эффективности работы. Достигается это за счёт оптимизации схем движения теплоносителей, применения в качестве поверхности нагрева труб меньших диаметров, организацией встроенных охладителей пара и конденсата и т.п. Схема движения воды в подогревателе высокого давления с нижним подводом и отводом воды и встроенными охладителями пара и конденсата приведена на рис. 2.10.

39