для чего подогревается воздух подающийся в топку котла

Подогрев воздуха для котла теплотой пара, отбираемого из турбины

Применение пара как теплоносителя создает также ряд затруднений при работе на пониженных нагрузках, так как для обеспечения более высоких температур подогрева воздуха, которые необходимы в этих случаях для защиты воздухоподогревателя от коррозии, приходится переключать калориферы на пар более высокого давления, что усложняет эксплуатацию. Поэтому в ряде случаев целесообразно использование схемы подогрева воздуха с промежуточным теплоносителем, в качестве которого может служить питательная или сетевая вода. Такие схемы позволяют при приемлемых диаметрах трубопроводов использовать наиболее низкопотенциальную теплоту вакуумных отборов турбины, что повышает экономичность паротурбинного цикла.

Схемы с непосредственным использованием пара, отбираемого из турбины, для одноступенчатого подогрева воздуха представлены на рисунках:

Пар из регенеративных отборов турбины направляется в калориферы, устанавливаемые на напорной или всасывающей стороне дутьевого вентилятора.

Схема двухступенчатого подогрева воздуха в калориферах представлена на рисунке выше. По этой схеме основная ступень калориферной установки устанавливается на напорной стороне вентилятора. Для защиты вентилятора и основной ступени калорифера от обмерзания часть воздуха направляется в дополнительную ступень калорифера, нагревается паром и зимой по воздуховоду рециркуляции направляется на всас вентилятора, где смешивается с основным потоком воздуха. При отсутствии опасности размораживания основных калориферов воздух, подогретый в дополнительной ступени калорифера, смешивается с потоком воздуха за основной ступенью калориферов.

Схема с многоступенчатым подогревом котельного воздуха паром представлена также на рисунке выше.

Подогрев воздуха по этой схеме осуществляется в многоступенчатой калориферной установке паром, отбираемым из всех регенеративных отборов турбины. При этом часть питательной воды перед ПНД отводится в газовый подогреватель питательной воды, где подогрев воды осуществляется продуктами сгорания, отбираемыми за поверхностями нагрева котла.

Для обеспечения регулирования температуры нагрева воздуха в калориферах необходима при переменных режимах или изменении качества топлива в ряде случаев возможность переключения точек отбора воды. Охлажденная вода после калорифера насосом направляется в магистраль конденсата перед первым по ходу воды ПНД, чем обеспечивается увеличение расхода пара на ПНД и выработки на внутреннем тепловом потреблении.

При разомкнутой схеме двухступенчатого предварительного подогрева воздуха, воздух для горения круглогодично должен забираться из котельной дутьевыми вентиляторами в полном объеме. Поступление же наружного воздуха в турбинный и котельный цеха должно производиться через специальные приточные установки с подогревом примерно до 15 °С. Эти установки выполняют роль подогревателей первой ступени, после чего схема размыкается. Подогрев воздуха в первой ступени производится либо непосредственно паром, отбираемым из турбины, либо конденсатом или сетевой водой. Подогрев воздуха во второй ступени осуществляется в калориферах аналогично описанному выше.

Для обеспечения необходимой для подогрева воздуха при подогреве сетевой водой температуры теплоносителя устанавливается дополнительный подогреватель сетевой воды, использующий нерегулируемый отбор турбоустановки (ПНД-3). Температура воздуха поддерживается изменением расхода сетевой воды. В летнее время используется вода, идущая на горячее водоснабжение.

Производство фотолюминесцентной пленки для различных видов печати высочайшего качества.

Источник

Подогрев первичного и вторичного воздуха в котлах

В последнее время на специализированных форумах возникает множество споров о необходимости подогрева воздуха участвующего в горении. Нахватавшиеся вершков теоретики и им подобные даже доходят до истерик, влезая в дебри аэродинамики и молекулярной физики. Однако внятного ответа почему и зачем нужен подогрев так и не находят.
В данной статье, мы с вами, уважаемые читатели постараемся разобраться во всех нюансах и тонкостях данного вопроса.

Если у вас возникли вопросы по работе сайта звоните по телефону

По этому номеру вы можете получить бесплатные консультации.

После модернизации котлов Glaz12 и Glaz16 наша команда решила не останавливаться на достигнутом и сделать их еще лучше. Поэтому для еще более уверенной работы на минимальной мощности и ее смещения в сторону нижних границ мы решили вмонтировать в котлы подогреватели первичного и вторичного воздуха. Шаг конечно революционный и смелый и поэтому без понимания физики процессов понять его довольно трудно.
Итак представим себе котел Glaz12,работающий на минимальной мощности. На колосниках у него лежит слой углей, которые горят, а через заслонку под колосники поступает необходимое количество воздуха, которого хватает чтоб в топке генерировалась тепловая мощность 3,75 квт. КПД котла при таком режиме составляет 75 процентов и поэтому на выходе мы имеем полезную мощность 2,8 квт. Образовавшиеся газы покидают слой углей и устремляются в газовое окно, где встречаются со вторичным воздухом. После чего они проходят теплообменник и улетают в трубу.
Вроде все просто, но не совсем. Котлы Glaz хороши тем, что на минимуме они именно горят, а не тлеют и как мы уже не раз писали, в очаге горения создается определенная температура. В различных источниках утверждают, что эта температура должна быть не ниже 800 градусов Цельсия, поэтому ее и возьмем в качестве опорной. Теперь будем смотреть на горящее топливо с точки зрения балланса энергий.
Для простоты примем, что в котел на горение с улицы поступает воздух с температурой 0 градусов и вносит в котел 0 ватт тепловой энергии. Топливо которое горит, освобождает в результате реакций 3,75 квт химической энергии. (Большая часть ее превращается в тепловую конечно но об этом чуть ниже). Это был приход в котел.
Куда идет расход? Вроде все просто: 2,8 квт полезного тепла идет на нагрев теплоносителя системы отопления, а 0,95 квт потери. Но нас этот балланс не устраивает и мы копнем глубже.
Рассмотрим куда и как распределяется энергия нашего топлива, если учтем КПД котла в 75 процентов и температуре уходящих 140 градусов Цельсия. Для упрощения расчетов примем, что теплоемкость газов от температуры не зависит и постоянна во всем диапазоне.
Если в изолированной печи идеально сжечь некое количество древесины с идеальным соотношием воздуха, то в результате химической реакции мы получим газы с температурой около 1400 градусов Цельсия. Логично будет предположить, что если в газах с температурой 1400 градусов сосредоточена энергия 3,75 квт, то в уходящих газах из котла при температуре 140 градусов мы потеряем

Qух=3,75*(140/1400)=0,375 квт тепловой энергии

Тогда остальные потери энергии с химнедожегом и паразитными проскоками воздуха составят:

Следовательно (если проигнорируем дожиг и не будем усложнять задачу) в топке выделилаль тепловая мощность:

Тогда с таким неидеальным сгоранием максимальная температура в очаге горения составила бы:

Но это значение температуры мы бы получили в идеально изолированной печи, а в реалии будет намного меньше. Почему?
Все потому, что горящее топливо начинает излучать в окружающее пространство энергию, как это делает костер. И чем выше температура очага горения, тем больше энергии он излучает.
Зная, что очаг горения покидают газы с температурой 800 градусов, то их энергия составит:

А далее для полноты картины мы узнаем, что в теплообменнике газы отдали:

Qво=3,75*(100/1400)=0,267 квт тепловой энергии.

Для упрощения расчетов теплоемкости воздуха и газов я принял одинаковыми. Теперь тепловая энергия, выделяемая на колосниках увеличится на эти самые 0,267 квт и составит:

Тепловая мощность повысилась, а значит повысится и температура в очаге. Сразу напрашивается вывод, что если температура воздуха, идущего в топку, повысилась на 100 градусов, то и в очаге она тоже повысится на сотню. То есть была 800, а стала 900 градусов. Однако это не так. Всю картину нам опять портит излучение. Ведь колличество передаваемой таким путем энергии зависит от абсолютной температуры аж в 4ой степени. Увеличим ее в очаге в 2 раза, а лучистая энергия от источника возрастет во все 16 раз!
После недолгой, но муторной итерации я получил, что в нашем случае температура в очаге повысится на 40 градусов и составит 840 по Цельсию. Доля лучистой при этом возрастет с 1,03 квт до 1,19 квт и балланс энергий в топке распределится так как мы видим на рисунке. В условиях данной задачи воздух мы нагревали в стороннем источнике, а что если мы сконструируем дополнительный теплообменник в самом котле и будем греть воздух газами, которые покидают камеру дожига и имеют вполне солидную температуру которая позволяет нам это сделать.
В итоге мы будем иметь балланс энергий в котле как на рисунке. Как видим путем внедрения дополнительного теплообменника мы получили еще более устойчивую работу на минимальном режиме и разгрузили по мощности основной теплообменник на целых 170 ватт.
Этот момент не прошел мимо нашего внимания при испытаниях котла Glaz12″Бижбуляк» и в данный момент наша команда работает над теплообменником- тандемом благодаря применению которого появится возможность иметь на всех режимах постоянную температуру уходящих газов.

Если вы заметили ошибку или хотите задать вопрос пишите на

glazbaikal@mail.ru

Наша группа В Контакте

Подписаться на обновления

Источник

Эффективность подогрева воздуха горения

Подогрев воздуха перед подачей его в топку для горения эффективно для всех топлив, но наибольший экономический эффект достигается при сжигании возобновляемых топлив.

Влияние воздухоподогревателей и экономайзеров на теплообмен в поверхностях нагрева котлов разный.
Водяной экономайзер не влияет на теплообмен между продуктами сгорания и поверхностями нагрева котла.

Утилизированная экономайзером теплота поступает с подогретой водой непосредственно в котел, за счет этого сокращается расход топлива на подогрев воды и испарения паров. При этом температура нагрева в котле не меняется и близка к температуре поверхностей нагрева.

Подогреватель, наоборот, воздействует непосредственно на теплообмен, поскольку теплота вносится в топочную камеру с подогретым воздухом, увеличивая имеющуюся теплоту топлива.

Поступления потока теплоты в топку с топливом и воздухом увеличивает теоретическую температуру горения, т.е. теплоту сгорания топлива, что особенно важно при сжигании топлив с низкой теплотой сгорания. К этой группе относится и восстановительное топливо.

Повышение теоретической температуры горения значительно увеличивает радиационный теплообмен в топке, повышает температуру отходящих газов на выходе из топки, т.е. температурный напор в газоходе, что способствует интенсификации конвективного теплообмена между продуктами сгорания топлива и поверхностями нагрева котла, а также при этом уменьшаются потери теплоты от химического и механического недожога.

Техническая возможность подогрева топлива за счет использования вторичных энергоресурсов существует на предприятиях различных отраслей экономики.

Выводы:

1. Подогрев воздуха повышает экономичность сжигания топлив, независимо от их теплоты сгорания.
2. Подогрев воздуха для сжигания топлива с низкой теплотой сгорания, к которым относятся восстановительные топлива, более эффективен по сравнению с топливом высокой теплоты сгорания.

Источник

Устройство воздухоподогревателя котла и принцип его работы

В конструкцию котлов высокой мощности входят воздухоподогреватели. Эти устройства используются для подогрева воздушной массы, подаваемой в топку. Для нагрева может использоваться рекуперативный или регенеративный воздухоподогреватель.

Назначение воздухоподогревателя

Устройство выполняет одновременно две функции – подогрев подаваемого воздуха и охлаждение отработанных газов. Нагрев воздушной массы увеличивает коэффициент полезного действия котлоагрегата.

На ТЭЦ используются два типа устройств:

Регенеративные подогреватели

Воздухоподогреватели котлов регенеративного типа включают в свою конструкцию ротор большого диаметра. В него встроены элементы, подвергающиеся нагреву при прохождении через поток продуктов горения, имеющих высокую температуру.

По мере вращения нагревательные элементы перемещаются и проходят через поток воздуха, подаваемого в топку. Таким образом, осуществляется нагрев воздушной массы перед попаданием в камеру сгорания.
Элементами теплообменника являются металлические пластины, аккумулированные в отдельные пакеты. При соприкосновении пластины образуют между собой пустоты. Они необходимы для прохождения через них воздуха, продуктов горения и ускорения теплообмена.

Крутящиеся (РВП)

Регенеративные воздухоподогреватели (РВП) наиболее часто применяются для прогрева воздушной массы в котлах высокой мощности. Ротор устройства разделен на сектора перегородками.

Они предотвращают нагрев пластин соседних секций друг от друга. Ротор вращается с небольшой скоростью. Полный оборот осуществляется за 10 – 30 секунд.

Ротор регенеративного подогревателя приводится в действие электрическим двигателем. Для нормальной работы достаточно мотора мощностью от 3 до 5 киловатт. Устройства вращающегося типа имеют как преимущества, так и недостатки.

К достоинствам относят:

К недостаткам относят необходимость оборудования системы охлаждения вала, на котором вращается ротор и большой отток воздуха в отработавшие газы.

Типы рекуперативных воздухоподогревателей

Наиболее распространенными в нагреве воздушной массы, подаваемой в камеру сгорания, являются трубчатые устройства. Существует несколько типов воздухоподогревателей, отличающихся по своей конструкции.

Пластинчатые

Устройства данного типа представляют собой изделия, состоящие из пластин. Для их изготовления используется углеродистая сталь.

Отработавшие газы проходят через узкие каналы, расположенные вертикально. Кубы воздухоподогревателя изолированы асбестом. Толщина изоляционного слоя составляет 0.6 – 0.7 см.
Протекая между пластинами, продукты горения отдают тепло воздушной массе, омывающей поверхность. Так проходит нагрев воздуха перед попаданием в топку.

Под действием высокой температуры происходит изменение формы пластин. Из-за этого происходит разрыв соединительных швов, что приводит к перетеканию воздуха в канал отработанных газов.

Для изготовления кубов подогревателя используются пластины разного размера. Ближе к топке располагают более толстые листы. Это обусловлено необходимость защитить металлические части от коррозии, возникающей под действием продуктов горения.

Стеклянные воздухоподогреватели

Установка стеклянного подогревателя осуществляется с целью предотвратить сильную коррозию, возникающую на поверхностях под действием продуктов горения сернистого мазута. По своей конструкции подогреватель представляет собой блок труб, изготовленных из стекла.
Отличительной особенностью стеклянного устройства является низкая степень устойчивости к механическим повреждениям.

Изменение показателей температуры приводит к увеличению и уменьшению размеров стеклянных элементов. Это требует использования эластичных манжет для крепления труб к доскам.
Зольные отложения в трубчатом устройстве из стекла по своей интенсивности не отличаются от засорения аналогичного подогревателя из металла. Отличие стеклянной конструкции состоит в высокой устойчивости к коррозии.

Трубчатые стальные

Устройство представляет собой куб из металлических труб. В зависимости от размеров подогревателя их диаметр может отличаться. В конструкцию входят металлические доски, к которым приваривают края труб.
При повышении температуры поверхности размер труб изменяется. Тепловое расширение компенсируется за счет свободного перемещения верхней доски. Это исключает механические повреждения труб при нагреве и остывании.

Рекуперативный трубчатый воздухоподогреватель отличается простотой конструкции. Трубы приварены к доскам и расположены вертикально.

Выделяющиеся в процессе работы котла продукты горения протекают через них. Пространство между трубами омывается воздушной массой. При этом воздух движется горизонтально.

Ход для движения воздушной массы образуется при разделении устройства поперечными перегородками. Продукты горения, протекая через подогреватель, охлаждаются, отдавая часть тепла воздуху. Так в топку подается подогретая воздушная масса. Это повышает КПД котла.
Вертикальное расположение проемов для движения газов снижает степень их засорения золой. Устройства данного типа отличается надежностью и высокой эффективностью.

Недостатком изделий, в конструкцию которых входят стальные трубы, является подверженность коррозии в результате воздействия на металл продуктов горения и конденсата.

Чугунные

Данный тип подогревателей воздуха применяется реже. Это обусловлено большими размерами конструкции. Устройство представляет собой куб, собранный из чугунных труб.

Их наружная поверхность сделана ребристой, это необходимо для увеличения площади соприкосновения с воздушной массой.
Чугунные элементы располагаются в кубе вертикально. Внутри протекает отработанный газ высокой температуры. При этом часть тепла передается чугуну, который в свою очередь нагревает воздушную массу, поступающую в котел.

Чугунные изделия для подогрева имеют как преимущества, так и недостатки. К плюсам конструкции относятся высокая устойчивость к коррозии, возникающей при образовании конденсата и большой запас толщины стенки трубы, что увеличивает срок службы деталей.

Недостатки конструкции из чугуна:

Чугунные конструкции менее распространены, чем аналоги, изготовленные из стали. Как правило, их устанавливают в совокупности с воздухоподогревателями другого типа.

Расчет воздухоподогревателя

При расчете воздухоподогревателя учитывается тип используемого топлива и конструкция котла. Температура нагрева подаваемого воздуха может колебаться в диапазоне от 150 – до 400 градусов в зависимости от типа топки и топлива.

При расчетах скорость перемещения воздушной массы необходимо принимать в два раза меньше аналогичного показателя для отработавших газов.
Использование воздухоподогревателя позволяет нагреть воздух, подаваемый в топку, и снизить температуру отработанных газов. Это значительно повышает эффективность котла. Подбор устройства осуществляется исходя из типа топлива и вида котельного оборудования.

Источник

Котлы на твердом топливе в системе воздушного отопления

Все системы отопления нуждаются в источнике тепла и эту задачу решает котел.

Самым простым и дешевым вариантом из всех отопительных агрегатов является котел отопления на твердом топливе.

Виды отопления

О создании климатических комплексов на основе газовых котлов вы можете прочесть по ссылке —

Также читайте полезную информацию о котлах для обогрева теплиц.

Сравнение водяного и воздушного отопления:

Недостатком воздушного отопления является большой диаметр воздуховодов, что затрудняет их проводку через стены или потолок. Основным элементом твердотопливного котла является топка (камера сгорания) и теплообменник.

Устройство камеры сгорания

Для загрузки топлива, топка оборудуется металлическим люком. Чтобы удалять золу, в камере сгорания устанавливается колосниковая решетка – на ней и происходит сжигание. В нижней части агрегата располагаются контейнеры для сбора золы, которые нужно периодически опорожнять.

Сжигание может происходить по-разному и одним из самых эффективных способов сжигания твердого топлива является принцип газификации. На этом принципе работают газогенераторные (пиролизные) котлы.

Топка газогенераторных котлов

Топка таких котлов разделена на 2 камеры, в одной из которых создается высокая температура, но горение не происходит из-за недостатка кислорода. В таких условиях твердое топливо разлагается на летучие, которые сжигаются как газовое топливо во второй камере.

Теплообменник воздухогрейного котла

Воздух проходит между корпусом котла и его топкой – это и есть теплообменник. Наружные стенки топки постоянно омываются потоками воздуха. Поверхности нагрева также располагаются в газоходе котла.

Первичный и вторичный воздух

Для достижения большей эффективности работы котлов, в их топку осуществляется подача первичного и вторичного воздуха:

Регулировка интенсивности горения топлива производится открытием/закрытием заслонки подачи воздуха в топку котла. Она может производиться вручную или в автоматическом режиме.

Вентиляторы в твердотопливных котлах

Для полного сгорания топлива необходимо достаточное количество кислорода. Функцию обеспечения воздухом может выполнять дутьевой вентилятор.

Для создания принудительной тяги в котле устанавливаются дымососы — вентиляторы, вытягивающие продукты сгорания из котла.

Автоматика воздушного отопления

Существуют различные виды котлов на твердом топливе горения, многие из которых обеспечены автоматическими системами: розжиг, интенсивность горения, загрузка топлива. Они способны поддерживать заданный температурный режим.

Основные элементы автоматики:

Об однотрубных и двухтрубных системах отопления читайте здесь.

Узнайте, как изготовить отопительный котел для бани своими руками —

Также читайте о ведущих производителях бытовых газовых котлов отопления.

Марки теплогенераторов

Воздухогрейные твердотопливные агрегаты эффективны в эксплуатации, а самое главное они безопасные и доступные.

Источник