С целью интенсификации теплоотдачи и повышения компактности к гладкотрубным стальным змеевиковым экономайзерам приваривают плавники. Это повышает тепловосприятие. Объем, занимаемый поверхностью нагрева с прямоугольными плавниками, меньше объема гладкотрубной на 25 – 30 % при одинаковом расходе энергии на тягу.
Трубы экономайзера укреплены на стойках, которые устанавливают на опорные балки коробчатой формы. Опорные балки крепят к каркасу. Балки изолируют, а иногда и охлаждают воздухом, путем присоединения их к дутьевому вентилятору (вентилятор ВДН, ВД). Как правило, трубы экономайзера располагают в шахматном порядке (лучший коэффициент теплоотдачи и меньший износ, чем при коридорном расположении).
По ходу газов экономайзер разбивается на пакеты высотой 1 – 1,5 м. Разрывы между пакетами в пределах 550 – 600 мм, а между воздухоподогревателем – не менее 800 мм. Это улучшает условия ремонта, хотя и требует значительного увеличения высоты конвективной шахты. Трубы к коллектору в современных конструкциях присоединяют сваркой через промежуточные штуцера, которые также приваривают к коллектору. В котлостроении явно выражена тенденция к постепенному уменьшению диаметров труб водяных экономайзеров котлов. Вначале для изготовления змеевиков применяли трубы с наружным диаметром 60 и 51 мм. Затем перешли на трубы 38 мм, и, наконец, в последнее время – на трубы 32 мм. В настоящее время предусматривают конструктивные и технологические меры для перехода к трубам диаметрами 28 и 25 мм. С уменьшением диаметра труб водяных экономайзеров интенсифицируется теплопередача, уменьшаются загрязнения поверхностей нагрева золой и увеличивается поверхность нагрева, размещаемая в единице объема.
Например, при переходе от труб диаметром 38 мм на трубы диаметром 28 мм занимаемый поверхностью нагрева объем может быть уменьшен до 40 %.
При коридорном расположении труб они подвергаются значительно большим загрязнениям, чем при шахматном расположении. Кроме того, при равных условиях увеличиваются на 25 % габариты поверхности и вес металла. Поэтому для хвостовых поверхностей не следует располагать пучки труб в коридорном порядке.
Трубы в пакете экономайзера котла располагают как можно плотнее. По технологическим условиям изготовления змеевиков радиус гиба труб не может быть существенно меньше двух диаметров, поэтому минимальный шаг в продольном направлении S>=60 мм. Уменьшение отношения s/d до 1,0 - 1,5 может быть достигнуто применением многорядных змеевиков (рис. 1).
Рис. 1. Схема расположения змеевиков в стальном экономайзере котла
Уменьшение отношения S/d до 1 уменьшает габариты в 2,5 раза, а поверхность нагрева в 1,3 раза. Коэффициент загрязнения при этом уменьшается в 4 раза за счет самообдувки.
Стальные экономайзеры БВЭС-I-2, БВЭС-II-2, БВЭС-III-2, БВЭС-IV-1, БВЭС-V-1 состоят из труб, согнутых в виде змеевиков, ввальцованных или вваренных в коллекторы круглого и квадратного сечений. Стальные экономайзеры должны иметь возможность отключаться от котла как по водяной, так и по газовой стороне, для чего у них обязательно делают обводной трубопровод питания и обводной газоход помимо экономайзера. На питательном трубопроводе как перед барабаном, так и перед входным коллектором стального экономайзера устанавливают запорные вентили и обратные клапаны.
Рис. 2. Стальной экономайзер БВЭС-I-2, БВЭС-II-2, БВЭС-III-2
Рис. 3. Стальной экономайзер БВЭС-IV-1, БВЭС-V-1
Технические характеристики
