Возможности усовершенствования традиционной конструкции (РВП) и его набивки сравнительно ограниченны. Между тем потребность в таком усовершенствовании велика из-за громоздкости, большой металлоемкости существующих РВП и сильной их подверженности загрязнениям и коррозии.
В последнее время в России и за рубежом предложены и частично внедрены многочисленные способы радикального усовершенствования РВП.
Это усовершенствование происходит по следующим основным путям: разработка новых конструкций РВП (двухдисковых РВП типа Бабкок и Вилькокс, РВП типа Ротемюле, РВП барабанных и других типов); разработка новых набивок (шариковых, различных насадок, решеток и т. д.). При этом некоторые из этих набивок (например, решетки) могут быть применены в РВП существующих конструкций, другие же (например, шарики) требуют применения значительно меньших скоростей газов и воздуха и соответственно разработки новых, приспособленных к ним конструкций.
Ниже рассмотрены в первую очередь те новые идеи, которые были заложены в разработку новых типов и их набивок, а затем и пути осуществления этих идей.
Регенеративные воздухоподогреватели фирмы «Бабкок и Вилькокс».
Фирма «Бабкок и Вилькокс» (США) пыталась резко увеличить эффективность набивки РВП путем значительного уменьшения эквивалентного диаметра листовой набивки. При этом ставилась задача такого значительного снижения высоты набивки (благодаря повышению ее эффективности), чтобы эта плотная набивка была доступнее для очистки, чем обычная набивка большой высоты. Скорости воздуха и газов при этом остаются такими же, что и у обычных РВП.
В результате многолетних исследований была разработана конструкция РВП с набивкой из листов толщиной 0,46 мм с расстоянием между ними 1,15 мм. Высота набивки составляет всего 0,3—0,4 м вместо обычных 2—3 м. Испытания набивки на пылеугольном показали, что она загрязняется не больше обычной набивки, а очищается легче. Специфика этой набивки — ламинарный характер потоков при всех режимах работы. Набивка применяется на РВП двух конструкций: двухдисковой и однодисковой.
Для сравнительно небольших размеров применяется двухдисковая конструкция. В двухдисковом РВП газы входят по цилиндрической поверхности ротора между двумя дисками и проходят аксиально через насадку :в выходной газоход, охватывающий торцы ротора. Воздух входит с наружных торцов дисков, проходит аксиально через поверхность нагрева и выходит в средней части РВП. Ротор с горизонтальным валом разделен радиальными перегородками на секторы. Благодаря двухдисковой конструкции диаметр ротора при тех же скоростях газов и воздуха может быть существенно уменьшен. Так как горячая часть потоков обеих рабочих сред находится в средней части ротора, то основная часть корпуса, подшипники и привод имеют низкую температуру. Симметричность встречных потоков воздуха и газов способствует равномерному расширению ротора и кожуха, отсутствию грибообразной деформации ротора и постоянству зазоров в уплотнениях. Пакеты на холодном конце шириной 50 мм выполнены из полос низколегированной медистой стали толщиной 0,61 мм, расположены по наружным торцам и доступны осмотру во время работы. Короткие и прямые каналы набивки легко доступны для обдувки воздухом или паром и для водной обмывки.
Более крупные воздухоподогреватели с такой же набивкой диаметром до 9,8 м изготавливаются однодисковой конструкции.
Регенеративные воздухоподогреватели фирмы «Ротемюле».
Фирма «Ротемюле» при разработке нового типа РВП исходила из того, что основным недостатком обычных РВП является огромная масса вращающегося ротора. Например, ротор РВП диаметром 9,8 м, изготавливаемый для моноблоков 300 МВт и более на наших заводах, имеет массу около 280 т, роторы зарубежных РВП имеют массу до 500 т. При такой массе неравномерно разогретой вращающейся набивки неизбежны большие прогибы вала и грибовидная деформация самого ротора, не говоря уже об огромных нагрузках на подшипники.
Теплообменная насадка 1 РВП типа Ротемюле неподвижна и образует единую сварную конструкцию с патрубками для подвода дымовых газов 2 и отвода воздуха 3. Вращаются лишь распределительные секторные короба воздуха 4 — верхний и нижний, насаженные на общий вал. При этом газы проходят по всему ротору, кроме участков, перекрытых воздушными секторными коробами.
Очевидным преимуществом РВП этого типа является сравнительно малая масса вращающихся частей (примерно в 5 раз меньше, чем у РВП обычной конструкции) при неподвижной поверхности нагрева. Последняя расположена по существу внутри газохода, образуя с ним общий прочный статор, не подверженный грибовидной деформации из-за неравномерного распределения температур.
При неподвижной насадке особенно успешно могут быть применены керамические нагревательные элементы, поскольку для этой конструкции не столь существенны их большая масса и непрочность. Более просто может быть выполнена обдувка и обмывка неподвижной насадки.
Вместе с тем в РВП этой конструкции появляются свои специфические трудности: привод и уплотнение патрубков на горячем и холодном торцах. Каждый из них должен быть уплотнен в двух плоскостях прилегания к неподвижной насадке и сочленения с соответствующим неподвижным воздушным патрубком. В конструкции, показанной на рисунке выше, эти трудности усугубляются несимметричной формой вращающихся секторных патрубков. В дальнейшем фирма перешла к симметричным патрубкам, состоящим из двух секторов каждый. В этом случае при каждом обороте поверхность нагрева дважды омывается как газами, так и воздухом. У таких двухсекторных патрубков периметр уплотнения в плоскости прилегания к насадке значительно увеличивается, зато частота вращения патрубков при том же коэффициенте нестационарности может быть снижена вдвое (до 1 об/мин и ниже), что увеличивает срок службы трущихся частей.
РВП типа Ротемюле получили сравнительно большое распространение на котлоагрегатах в ФРГ, Франции и Англии. Во Франции на котлоагрегатах блоков мощностью 250 МВт устанавливалось по два РВП этого типа диаметром 8 м, высотой набивки 1,5 м (в том числе 26% высоты занимают керамические блоки), поверхностью нагрева 14 260 м2 каждый. На котлоагрегате блока мощностью 600 МВт (ТЭС Кордеме) устанавливается два РВП диаметром 11,8 м, высотой набивки 1,55 м и с поверхностью нагрева 33 340 м2 каждый. На котлоагрегате блока мощностью 600 МВт ТЭС Гавр, рассчитанном на сжигание угля и мазута, установлено три РВП. В Англии РВП типа Ротемюле установлены на котлоагрегатах блоков мощностью 500 МВт ТЭС Эггборо и Эберсоу.
Изготавливаются РВП типа Ротемюле диаметром до 15 м.