Воздушные подогреватели

Воздушный подогреватель

ВОЗДУШНЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ, воздушные экономайзеры, используют тепло уходящих дымовых газов для нагревания воздуха. В нагретом состоянии воздух подается в топку котла, а иногда используется для целей сушки, отопления или вентиляции помещений. Воздушные подогреватели применяются главным образом в котельных установках.

Система включения воздушных подогревателей в комбинацию отдельных элементов установки определяется в зависимости от условий данного конкретного случая. Встречаются установки, в которых воздушные подогреватели включаются после водяного экономайзера или между котлом и водяным экономайзером. При наличии питательной воды с высокой температурой ставят иногда только один воздушный подогреватель. При наличии воздушного подогревателя естественная тяга бывает недостаточна, поэтому дымовые газы забираются из борова и выводятся в дымовую трубу при помощи дымососа. Почти всегда воздушные подогреватели делают с обводным каналом - с тем, чтобы в случае надобности часть газов, а иногда и все газы, можно было пропустить мимо воздушного подогревателя.

Установка воздушного подогревателя дает значительные выгоды. Уменьшается потеря тепла с уходящими газами, которая, при неблагоприятных условиях, без воздушного подогревателя составляет 20—25% от общего количества тепла, внесенного в топку горящим топливом. Отнимая тепло от газов на низком температурном уровне за котлом или за водяным экономайзером, воздушный подогреватель отдает его с подогретым воздухом на высоком температурном уровне в топке, благодаря чему использование тепла всей котельной установкой улучшается. В современных паротурбинных установках высокая температура уходящих газов становится нормальным явлением вследствие повышения паронапряжения котлов; поэтому установка воздушного подогревателя, уменьшающая потери тепла с уходящими газами, дает существенное повышение экономичности. Введение в топку горячего, а не холодного воздуха, несомненно, улучшает и ускоряет процесс сгорания топлива, так как горячий воздух, проходя через слой топлива, улучшает подсушку влажного угля, способствует более быстрому нагреву топлива до температуры его воспламенения, дает возможность уменьшить избыток воздуха и потери в очаговых остатках; все это значительно увеличивает паропроизводительность котла и улучшает его КПД.

Особенно важное значение воздушный подогреватель приобретает при сжигании низкосортных влажных топлив (как, например, подмосковный уголь, торф), неспособных развить в топке необходимую для удовлетворительного горения температуру, а также для топлива с малым выходом летучих веществ (как, например, антрацитовый штыб), т. е. трудно воспламеняющегося. В этих случаях воздушный подогреватель, позволяющий осуществить т. н. горячее дутье под колосниковую или цепную решетку или же в горелки с угольным порошком при пылевидном сжигании, - безусловно необходим. Максимальный предел температуры нагрева воздуха зависит от ряда условий, например: от температуры колосниковой или цепной решетки, которая не должна перегреваться, от температуры топочного пространства, от сорта и качества топлива и температуры слоя топлива на решетке, температуры плавления золы и от экономической выгодности увеличения поверхности воздушного подогревателя, определяемой на основании цен на топливо и стоимости 1 м2 поверхности нагрева воздушного подогревателя. Обычно температура горячего дутья не превышает 150—180°, но в некоторых случаях она м. б. доведена до 200—250° и выше, например, при сжигании угольного порошка, полученного из влажного антрацитового штыба.

Для изготовления воздушных подогревателей применяют гл. обр. железо и чугун и реже кирпич. По конструкции наиболее распространенными являются пластинчатые и трубчатые воздушные подогреватели, причем пластинчатые более компактны, удобны для размещения и дешевле трубчатых. Каждая из этих систем представляет собой ряд каналов той или иной формы и размера, по которым в большинстве случаев проходят горячие газы; между каналами проходит воздух, причем выгодно устанавливать направление движения газа и воздуха по противотоку.

Включение в котельную установку воздушного подогревателя вызывает необходимость постановки не только дымососа для газов, но и вентилятора для воздуха, причем вентилятор м. б. установлен как до воздушного подогревателя, так и после него. В первом случае вентилятор нагнетает холодный воздух в воздушный подогреватель, а во втором случае засасывает нагретый воздух из воздушного подогревателя. Как тот, так и другой способ имеют свои преимущества и недостатки: в первом случае вся система находится под более значительным напором, что вызывает утечку подогретого воздуха через все неплотности, а во втором - требуется вентилятор с большей подачей и большим расходом энергии. Коэффициент теплопередачи воздушного подогревателя, при одном и том же объеме и температуре газов, увеличивается с увеличением скорости движения газов; поэтому выгодно уменьшать диаметр труб или сближать отдельные пластины воздушного подогревателя с тем, чтобы довести скорость движения газов и воздуха до 8—10 м/сек и выше. Предел увеличению скорости ставится сопротивлением системы проходу газов и воздуха, которое возрастает пропорционально квадрату скорости движения. Повышение же сопротивлений требует значительного увеличения затрат электроэнергии на дымосос и вентилятор, поэтому повышение скоростей как газов, так и воздуха выше определенного предела невыгодно.

На фиг. 1 показана в виде примера распространенная конструкция пластинчатого воздушного подогревателя системы Стуртеван.

Конструкция пластинчатого воздушного подогревателя системы Стуртеван

Оригинальной является конструкция металлического воздушного подогревателя системы Юнгстрема (фиг. 2).

Конструкция металлического воздушного подогревателя системы Юнгстрема

Цилиндрический кожух прибора разделен по длине оси на три части; в средней помещается медленно вращающийся ротор R, состоящий из ряда секторов; каждый сектор состоит из нагревательных элементов, выполненных из гофрированных стальных листов с прокладкой между ними гладких листов. Верхняя и нижняя цилиндрические части воздушного подогревателя разделены перегородками Е и F на четыре камеры А, В, C, D. Топочные газы из котла поступают в камеру С, проходят через расположенную над камерой С часть ротора, отдавая нагревательным элементам свое тепло, проходят в камеру А и вентилятором G выводятся в дымовую трубу. Воздух засасывается вентилятором Н в камеру В, проходит через нагретые каналы ротора, нагревается и через камеру D по трубопроводу идет в топку. Для того, чтобы не происходило смешивания воздуха с газами, перегородки Е и F сконструированы так, что они дают перекрышку для двух соседних секторов ротора. Скорость вращения ротора устанавливается с таким расчетом чтобы проходящий воздух совершенно охладил нагретые элементы ротора к моменту, когда они вновь вступают в камеру В цилиндра с горячими газами.

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.