В наиболее распространены трубчатые . Используют также воздухоподогреватели из чугунных ребристых труб. Широко применявшиеся ранее чугунные и стальные пластинчатые воздухоподогреватели демонтированы на большинстве котельных агрегатов и заменены более современными трубчатыми воздухоподогревателями. На современных котельных агрегатах большой мощности (500, 640 и 950 т/ч) устанавливают регенеративные вращающиеся воздухоподогреватели.
Поверхность нагрева трубчатого воздухоподогревателя состоит из тонкостенных сварных стальных труб, концы которых вставлены в отверстия трубных досок и прикреплены к доскам
Внутри труб движутся дымовые газы, а поперек труб (между ними)—воздух.
Воздухоподогреватели комплектуют из отдельных секций (кубов). Число секций в горизонтальном ряду определяется шириной котла и размерами секций. Горизонтальных рядов или ступеней воздухоподогревателя по высоте может быть несколько. Из одних секций в другие воздух переходит по перепускным коробам.
Основные повреждения трубчатых воздухоподогревателей при эксплуатации котлов: закупорка труб золой, коррозия труб из-за разъедания сернистыми газами, золовой износ труб, повреждения сварных швов в местах креплений труб к трубным доскам, разрывы сварных швов в компенсаторах.
Хорошее состояние трубчатых воздухоподогревателей характеризуется чистотой труб (нет отложений золы или закупорки трубок) и отсутствием присосов воздуха сверх установленной нормы.
Степень загрязнения труб золой определяют путем их осмотра, просвечивания и пробивки пиками.
Забитые золой трубы пробивают штангой, а в некоторых случаях сцементированную в трубах золу высверливают при помощи штанги с фрезой, приводимой во вращение пневматической машиной.
Величину присосов воздуха определяют при эксплуатации котла, а также опрессовкой воздухоподогревателя остановленного котла путем запуска дутьевого вентилятора. При работающем вентиляторе воздух через неплотности выходит наружу и в газовую часть, при работающем дымососе воздух засасывается в газовую часть. И в том и в другом случае обнаружение неплотностей облегчается при использовании зажженной свечи или факела.
Присосы в трубчатых воздухоподогревателях возникают обычно в результате износа летучей золой сопряжения труб с трубными досками со стороны входа газов, износа внутренней поверхности труб со стороны входа газов, коррозии труб вследствие разъедания их сернистыми газами в присутствии влаги (при отпотевании труб), нарушения плотности сварных швов между трубными досками, в компенсаторах и других местах.
Изношенные до дыр в результате разъедания трубы воздухоподогревателя заменяют. Если высота куба небольшая, заменяют трубы по всей высоте или заменяют весь куб. При большой высоте куба чаще всего заменяют ту часть труб, которая изношена.
В связи с частой заменой труб на некоторых электростанциях переходят от приварки труб к трубным доскам к вальцеванию труб.
При изготовлении кубов воздухоподогревателя на заводах торцы труб оплавляют, а не приваривают. В результате этого в соединении труб с досками имеются неплотности, которые в эксплуатации увеличиваются в результате воздействия летучей золы и дроби (при наличии дробевой очистки). Чтобы заменить такую трубу, нужна кропотливая работа по удалению конца трубы и зачистке сварочного грата. Переход на присоединение труб к трубным доскам при помощи вальцевания устраняет все эти недостатки.
При износе входных участков труб в них вставляют разрезные насадки, изготовленные из труб, а на поверхность трубной доски наносят слой бетона, чтобы отдалить изнашиваемую часть насадок от трубной доски. При ремонте котла изношенные насадки заменяют.
Воздухоподогреватель из чугунных ребристых труб подвержен износу в значительно меньшей степени, чем трубчатый. Стенки труб и их ребра достаточно толстые и износ до дыр происходит очень редко или вовсе не наступает. Гораздо чаще в результате небрежного обращения с трубами ребра ломаются, а в трубах образуются трещины.
Трубы с отверстиями и трещинами во время ремонта заменяют. Если замену невозможно произвести из-за недостатка времени или отсутствия запасных труб, то поврежденные трубы с обоих концов заглушают.
Во время ремонта самым тщательным образом устраняют неплотности между торцами труб, между трубами и каркасом (по периметру куба). Заглушение дефектных труб и уплотнение неплотностей воздухоподогревателей из чугунных ребристых труб производят асбеститом, замешанном на жидком стекле.
Схема регенеративного вращающегося воздухоподогревателя показана на рисунке ниже. Воздух нагревается в медленно вращающемся роторе 4, который проходит попеременно через поток горячих дымовых газов и поток воздуха.
Для увеличения массы ротора и, следовательно, количества тепла, получаемого ротором от газов и передаваемого воздуху, ротор собирают из большого количества волнистых нагревательных пластин, образующих его набивку. За один оборот ротора листы набивки нагреваются горячими газами и отдают тепло потоку холодного воздуха.
Нагревательные пластины изготовляют из тонких листов и собирают в клиновидные пакеты, которые вставляют в полости ротора. В каждую полость устанавливают по высоте три пакета. Волнистость пластин обеспечивает между ними зазор для прохождения горячих газов и воздуха.
Ротор имеет вертикальный вал 5 с двумя подшипниками. В некоторых конструкциях упорный подшипник (подпятник) расположен вверху, а в некоторых — внизу. Второй подшипник является опорным. Ротор 4 приводится от электродвигателя 9 через редуктор. В первых конструкциях воздухоподогревателей привод ротора располагался в нижней части ротора, затем привод был перенесен в верхнюю часть ротора. И в первом и во втором случаях вращение от редуктора передавалось непосредственно на вал, поэтому привод таких воздухоподогревателей называется центральным.
На рисунке изображен воздухоподогреватель с приводом, установленным сбоку ротора. По окружности ротора расположены вертикальные валики (цевки), с которыми приходит в зацепление лопастное колесо, приводимое во вращение от электродвигателя. Такое зацепление называется цевочным и применяется в последних конструкциях воздухоподогревателей. Это зацепление может надежно работать при достаточной точности изготовления ротора и цевок.
Ответственными узлами, определяющими надежность и экономичность работы воздухоподогревателя, являются уплотнения 2 и 8 ротора. Воздух подается в воздухоподогреватель под давлением, а дымовые газы находятся под разрежением. Поэтому через неплотности возможны потеря воздуха в окружающую среду и присосы наружного воздуха в дымовые газы. И то и другое снижает экономичность работы котла, потому что и дутьевой вентилятор и дымосос должны работать с повышенной нагрузкой. Часто производительности вентиляторов и дымососов не хватает и производительность котлов лимитируется нехваткой дутья и недостаточной тягой.
В самом воздухоподогревателе воздух через неплотности прорывается в газовую часть, снижая экономичность и нарушая режим работы котла.
Существует три вида уплотнений ротора: периферийное кольцевое уплотнение 2, кольцевое внутреннее уплотнение вокруг вала и радиальное уплотнение 8 между газовыми и воздушными полостями ротора. Первые два вида уплотнений должны предотвращать потери воздуха в окружающую среду и присосы наружного воздуха в газовую часть, третье уплотнение — переток воздуха в газовую часть в самом воздухоподогревателе. Все виды уплотнений смонтированы как у верхней, так и у нижней крышек ротора.
Схемы периферийных и радиальных уплотнений одного из воздухоподогревателей ТКЗ показаны на рисунке:
Конструкции уплотнений неоднократно изменялись, но еще не обеспечивают достаточной плотности и ненадежны в работе.
Основными повреждениями вращающихся регенеративных воздухоподогревателей являются разрушение коррозией нагревательных пластин, занос золой щелей между пластинами и образование между ними твердых отложений, износ и поломка деталей периферийных и радиальных уплотнений, износ цапф и подшипников ротора и износ редуктора.
Загрязнения воздухоподогревателей при эксплуатации котла устраняют при помощи паровых обдувок специальными аппаратами и обмывкой щелочной водой. Если обдувки и обмывки не обеспечивают чистоты пластин, во время ремонта пластины вынимают и подвергают механической очистке.
Перед тем как вынуть пакеты, все отсеки ротора нумеруют и в каждом пакете подсчитывают количество пластин. Результаты заносят в специальный формуляр. Это ускоряет набор пластин в пакеты после их очистки и укладку в отсеки ротора.
Для выемки пакетов пластин используют кран или электроталь, устанавливаемые над воздухоподогревателем. Иногда электрические или ручные тали устанавливают на время ремонта, подключенные через специальные электросчетчики. Для выемки и удаления пакетов вырезают проемы в верхней части воздушных и газовых коробов. Чтобы не допустить перекоса ротора воздухоподогревателя, пакеты вынимают одновременно из двух диаметрально противоположных отсеков ротора или поочередно с проворачиванием ротора.
Пластины чистят ершами из стальной проволоки, приводимыми в движение от электродвигателя с гибким валом, а в недоступных местах — скребками и стальными щетками.
Изношенные (корродированные) пластины заменяют. В каждый отсек устанавливают столько пластин, сколько было вынуто; число их заносят в формуляр. Для ускорения ремонта котла заготовляют пакеты из новых или очищенных пластин.
Во время ремонта котла осматривают все детали периферийных и радиальных уплотнений и, если они повреждены, их снимают. Покоробленные детали правят, а изношенные заменяют. До сборки детали уплотнений проверяют на полное прилегание по контрольной плите. После сборки уплотнений замеряют и заносят в формуляр зазоры. Зазоры не должны превышать величин, указанных в чертежах.
Ремонт подшипников и редуктора воздухоподогревателя производят одновременно с ремонтом пластин и уплотнений. Чтобы можно было отремонтировать упорный подшипник, ротор снабжен специальным рычажным устройством, при помощи которого ротор приподнимается и упорный подшипник разгружается от веса ротора. Для возможности проворачивания ротора во время ремонта воздухоподогреватель снабжен вспомогательным электродвигателем с редуктором.