Газовый контактный теплообменник

Утилизатор теплоты, предназначен для работы с теплоносителями газ-жидкость, в котором теплообмен осуществляется при соприкосновении греющей и нагреваемой сред. В качестве греющей среды используют уходящие дымовые газы (продукты сгорания) от котлов, печей и др. оборудования, в котором сжигается газообразное топливо и жидкое котельное топливо. Газовый контактный теплообменник (ГКТ). применяют для приготовления подпиточной воды тепловых сетей и питательной воды котлов, для производств, горячего водоснабжения, для нагрева воздуха в системах воздушного отопления и системе кондиционирования воздух,а а также для отопления теплиц.

Поверхностью теплообмена в ГКТ служит поверхность пленки, капель и струй воды. Между средами происходит массообмен: конденсация водяного пара, содержащегося в продуктах сгорания, или испарение части подаваемой воды, растворение газов воде.

Главное преимущество контактного теплообмена — возможность конденсации водяных паров из продуктов сгорания и использования выделяющейся при этом теплоты для нагрева воды. В процессе адиабатического испарения вода в ГКТ может быть нагрета до определенной температуры (температуры мокрого термометра) и зависит от начальной температуры продуктов сгорания, разности влагосодержаний насыщенного водяного пара над пленкой воды и продуктов сгорания, входящих в контактную камеру. Устройство ГКТ зависит от конструкций агрегата, за которым он установлен, и дымовой трубы, а также схемы дымоходов. Основная часть ГКТ — контактная камера, которая имеет большую поверхность контакта уходящих продуктов сгорания и воды и как следствие высокую интенсивность теплообмена в единице объема при определенном аэродинамическом сопротивлении. По конструктивному исполнению ГКТ могут быть: форсуночные, насадочно-конвективные, пенные, циклонные, вихревые, пленочно-конвективные, насадочно-дисковые, насадочно-эрлифтные. Возможна и комбинация этих схем. В системах утилизации широко распространены самые простые по конструкции форсуночные ГКТю

В зависимости от направления движения продуктов сгорания в них различают горизонт, и вертикальные форсуночные утилизаторы. Вода, подаваемая из форсунок под давлением (1,5—3,0) 105 Па, образует факелы, имеющие различный угол распыления в зависимости oт давления разбрызгиваемой воды, диаметра выходного отверстия и конструкции форсунок, которые бывают тонкого, среднего и грубого распыления. Форсуночные камеры обладают минимальным гидравлическим сопротивлением по тракту продуктов сгорания (оно не превышает 160—220 Па). Простые в конструктивном отношении и дешевые в изготовлении контактные камеры насадочного типа представляют собой цилиндр, в основании которого укреплена решетка; на последнюю засыпают полые цилиндры (керамические или стальные). Сверху насадки монтируют водораспределительное устройство и влагоуловитель. Насадочные ГКТ типа ЭК-Б обеспечивают эффективную работу после поверхностных экономайзеров, установленных за котлоагрегатами типа ДКВР, работающих на газовом топливе.

Наиболее эффективными ГКТ являются пленочно-конвективные и вихревые. Для получения больших количеств воды с температурой 40—60°С, которая затем используется в технологических целях, применяют камеры эрлифтного типа. Контактные теплообменники с активной насадкой (КТАН) представляют собой ГКТ пленочно-конвективного типа с прямоточным движением продуктов сгорания газа и распиливаемой ("контактной") воды. Через верхний патрубок в КТАН поступагат продукты сгорания газа, которые передают теплоту распыливаемой ("контактной") воде. Продукты сгорания и "контактная" вода движутся вниз прямоточно, омывают змеевиковый трубчатый теплообменник. Вода собирается в поддоне, а охлажденные продукты сгорания удаляются через патрубок, расположенный в нижней части КТАН. Холодная водопроводная вода поступает в змеевиковый теплообменник снизу, а нагретая отводится через верхний патрубок, обеспечивая противоточное движение смеси продуктов сгорания с "контактной" водой и водопроводной поды. Из поддона "контактная" вода направляется в ороситель. В модернизированном варианте КТАН между оросителем и змеевиковым теплообменником установлен контактный нагреватель предварит, подогрева распыливаемой воды. КТАН имеет преимущества перед насадочными теплообменниками: благодаря прямоточной схеме движения газов и "контактной" воды исключена возможность "захлебывания", сняты ограничения на скорость газов; интенсифицированы теплообменные процессы и уменьшены габариты; отсутствует контакт водопроводной воды с продуктами сгорания и "контактной" водой.

В ГКТ при контакте продуктов сгорания с водой происходит растворение в ней части газов, входящих в состав продуктов горения. Кроме того, имеется опасность растворения в воде канцерогенных веществ, в частности бензапирена. Поэтому горячую воду, полученную в ГКТ, целесообразно использовать в системах, где она непосредственно не контактирует с человеком. К ним относятся: низкотемпературные системы теплоснабжения и воздушного отопления, системы подготовки питательной воды в котельных и электростанциях, а также промышленные системы для утилизации теплоты отходящих от газоиспользующих агрегатов газов.

К.т.н., доцент Е.Е. Костылева

Кандидат технических наук,

доцент Е.Е.Костылева

Дата добавления: 2014-01-06