Компоновка поверхности нагрева чугунного водяного экономайзера может производиться в одну или две колонки. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трёх и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистки поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более 4ёх труб в горизонтальном ряду и более 8ми горизонтальных рядов. Через каждые восемь рядов следует предусматривать разрыв между трубами не менее 600 мм для установки обдувочного аппарата, осмотра и ремонта экономайзера.

Стальные экономайзеры изготавливаются из труб диаметром от 28 до 38 мм, которые изгибаются в змеевики. Змеевики водяного экономайзера обычно размещают в опускном газоходе при поперечном омывании их продуктами сгорания. Расположение змеевиков чаще всего шахматное, но может быть и коридорное.

Коллекторы водяного экономайзера имеют круглую форму, и в промышленных котлах их обычно размещают за пределами газохода, укрепляя на опорах. Для разгрузки мест присоединения змеевиков к коллекторам от веса самих змеевиков, заполненных водой, их обычно подвешивают с помощью специальных подвесок к каркасу котла или опирают на каркас с помощью опорных стоек. Для сохранения шага между змеевиками к опорным стойкам приваривают гребёнки. Трубки, вальцованные двумя концами в глухие фланцы. Для присоединения к трубопроводам тепловой сети и местных систем отопления или горячего водоснабжения предусмотрены четыре патрубка.

На рис 3 показана компоновка стального водяного экономайзера. Питательная вода поступает в нижний коллектор, и, пройдя по параллельно включённым змеевикам, направляется в промежуточный коллектор экономайзера для выравнивания распределения воды по отдельным змеевикам. Установка промежуточных коллекторов особенно необходима, если в экономайзере происходит частичное парообразование, так как перемешивание должно производиться до начала парообразования. При этом недогрев воды на входе в кипящую часть поверхности нагрева экономайзера должен составлять не менее 40 К.

Рис 3 Компоновка стального экономайзера

1-коллекторы; 2-змеевик; 3-опорная балка; 4-дистанцонная гребёнка.

Для обеспечения монтажа экономайзера отдельными блоками, удобства выполнения ремонтных работ и облегчения очистки поверхности нагрева от летучей золы поверхность разбивается на отдельные части (пакеты). Высота пакета не превышает 1,5 м при редком расположении труб и 1 м при тесном. Между пакетами предусматриваются разрывы 600-800 мм.

В последнее годы плавниковые трубы находят применение не только для мембранных экранных поверхностей нагрева газоплотных котлов, но и для мембранных водяных экономайзеров. Мембранный водяной экономайзер, изготовленный Подольским машиностроительным заводом, был испытан на котле производительностью 75 т/ч при сжигании сланцев. Испытанный мембранный экономайзер состоял из 10 мембранных пакетов, изготовленный из плавниковых труб 32 на 6 мм ( схема экономайзера на рис 4 ). Как показали испытания и опыт эксплуатации, экономайзер работает надёжно без термических деформаций мембранных пакетов ( прогибов, выпучиваний ).

Рис 4 Схема мембранного водяного экономайзера

Развивая конструкцию мембранных водяных экономайзеров, Подольский завод разработал мембранно-лепестковые экономайзеры. Мембранно-лепестковая конструкция состоит из цельносварных мембранных панелей, на проставки которых поперёк приварены частые и тонкие лепестки. В поперечном потоке газов лепестки омываются продольно, но, имея небольшую длину ( равную ширине проставки ) , они работают как входные элементы с высокой эффективностью и существенно улучшают коэффициент оребрения мембранной панели. При этом пара лепестков, располагающихся на проставке, по высоте не превышают диаметра труб и не приводят к увеличению габаритов экономайзера ( в отличии от поперечного оребрения на трубах ). Это создаёт компактность пучка и позволяет производить ремонт выемкой отдельного змеевика из пакета. Компактность в таких мембранно-лепестковых змеевиках приблизительно в 1,5-2 раза выше, чем поперечно оребрённых. Мембранно-лепестковая поверхность нагрева, разработанная Подольским заводом, не имеет аналогов зарубежом.

Схемы включения некипяший и кипящих водяных экономайзеров в общий водяной тракт парогенератора различны. В соответствии с требованиями правил Госгортехнадзора чугунные экономайзеры должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания ( иметь обводной газоход для пропускания продуктов сгорания мимо экономайзера ). При этом правилами Госгортехнадзора разрешено выполнять индивидуальные чугунные экономайзеры не отключаемыми по водяному тракту при условии непрерывного питания котла водой с помощью автоматического регулятора, установленного на входе воды в экономайзер.

Обводной газоход для отключения индивидуального водяного экономайзера по тракту продуктов сгорания необязателен при наличии сгонной линии, обеспечивающий постоянный пропуск воды через экономайзер в случаи повышения температуры воды после него. Пользоваться сгонной линией приходиться при растопке котла.

Схема включения чугунного экономайзера с устройством сгонной линии и размещением необходимой арматуры показана на рис 5.

Рис 5 Схема включения чугунного экономайзера со сгонной линией.

1-барабан парогенератора; 2-запорный вентиль; 3-обратный клапан; 4-вентиль на сгонной линии для подачи воды в деаэратор; 5-вентиль после водяного экономайзера; 6-предохранительный клапан; 7-чугунный водяной экономайзер; 8-вентиль перед водяным экономайзером; 9-линия подачи воды от питательного насоса.

Стальные экономайзеры, в которых допускается закипание воды, как правило, выполняются не отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания. Во избежание превращения все воды, находящейся в экономайзере, в пар при растопке парогенератора предусматривается рециркуляционная линия. Эта линия соединяет входной коллектор экономайзера с барабаном парогенератора и обеспечивает поступление воды в экономайзер при её испарении в период растопки. На линии рециркуляции устанавливается вентиль, который открывается при растопке парогенератора и закрывается при включении парогенератора в паровую магистраль. Схема включения стального экономайзера с линией рециркуляции и необходимой арматурой показана на рис 6.

Рис 6 Схема включения кипящего водяного экономайзера

1-барабан парогенератора; 2-коллекторы водяного экономайзера; 3-водяной экономайзер; 4-предохранительный клапан; 5-обратный клапан; 6-запорный вентиль; 7-вентиль на линии рециркуляции.

2 . Основные виды повреждений экономайзера

Повреждения экономайзеров котлов промышленных котельных или электростанций почти во всех случаях приводят к аварийному останову котла. Основными повреждениями могут быть:

стальных экономайзеров:

коррозия труб на внутренней и наружной поверхностях нагрева в виде оспин и язвин (кислородное или кислотное разъедание); местный износ труб летучей золой под кромкой дефлекторов или защитных козырьков, а также износ труб из-за завихрения дымовых газов около хомутиков крепления змеевиков и расположенных вблизи обдувочных устройств (при неправильной работе и установке последних); нарушение плотности в местах вальцовки труб в коллекторе из-за неудовлетворительной вальцовки при монтаже или в результате резких изменений температуры питательной воды; кольцевые трещины на концах труб, ввальцованных в барабаны котла; пропуск лючковых и фланцевых соединений; образования свищей в сварных швах из-за дефектов, допущенных при изготовлении или монтаже;

чугунных экономайзеров:

разрыв ребристых или гладких труб поворотов калачей вследствие гидравлических ударов или термических напряжений; пропуск в прокладках фланцев из-за плохой поверхности фланцевых соединений (забоины, риски) или неудовлетворительного качества прокладочного материала; внутреннее загрязнение поверхности труб накипью или рыхлым шламом, а также занос наружной поверхности труб золой.

Расслоение пароводяной смеси

Проверку отсутствия расслоения пароводяной смеси проводят в горизонтальных и наклонных (вплоть до 60° к горизонту) парообразующих трубах. В них при определенных сочетаниях режимных параметров (давления, массовой скорости и др.) в условиях кризисов теплообмена водяная пленка на верхней части периметра исчезает, и температура данных участков значительно возрастает. По условиям надежности для таких труб массовые скорости не должны быть низкими.