Начало использования тепла уходящих газов для подогрева воздуха относится к 1878 г. Однако промышленное применение воздуха относится к 1910 г. (Германия).
Широкое применение воздухоподогревателей у нас в стране началось в 20 - х годах текущего столетия. Это совпало с внедрением пылеугольных топок, работающих на низкосортном высоковлажном топливе и на топливах с малой реакционной способностью (АШ, Т). Подогретый воздух вносит в топку добавочное количество тепла и повышает температурный уровень топочного процесса, что приводит к интенсификации процесса горения и процесса теплоотдачи.
Установка воздухоподогревателя дает следующие преимущества:
1. Повышается температура в топочной камере, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи.
При среднем составе топочных газов подогрев воздуха на 100 0C увеличивает теоретическую температуру горения на 35 – 40 0C . При этом уменьшается роль конвективных поверхностей нагрева. Более дорогими являются конвективные поверхности нагрева. Следовательно, это приводит к снижению стоимости котла.
2. Интенсифицируется процесс горения. Повышение температуры в топке приводит к уменьшению времени, необходимого для прогрева пылинки и ее воспламенения. Ускоряются и окислительные процессы.
3. На основании вышеизложенного уменьшаются потери от химической неполноты горения ( q3 ) и от механического недожога ( q4 ) за счет лучшего выгорания частиц.
4. Интенсификация процессов горения дает возможность без особого ущерба уменьшить коэффициент избытка воздуха в топке.
5. Установка воздухоподогревателя дает возможность значительно снизить температуру уходящих газов, что уменьшает потерю с уходящими газами ( q2 ).
6. Уменьшается расход энергии на тягодутьевые установки (вентилятор котла, дымосос котла)– ввиду снижения объемов газов (снижение температуры уходящих газов).
Все вышеизложенное привело к тому, что в настоящее время воздухоподогреватель является основной и неотъемлемой частью современного котельного агрегата.
Воздухоподогреватели – это аппараты, которые не находятся под большим давлением. Поэтому их поверхность нагрева значительно дешевле, чем поверхность нагрева котла. При охлаждении газов на 10C воздух нагревается примерно на 1,2 – 1,3 0 C (это за счет большего объема газов и более высокой его теплоемкости). Снижение температуры уходящих газов на 20 0 C за счет полезного использования их тепла повышает КПД котла примерно на 1 %.
В современныхкотлоагрегатах стремятся к наиболее высокому подогреву воздуха.
При слоевом способе сжигания повышению температуры воздуха ставится предел условием работы колосниковой решетки. Топливо сгорает на колосниковом полотне. При этом вблизи решетки развиваются высокие температуры. Решетка фактически охлаждается воздухом, подаваемым под нее. Подогрев воздуха ухудшает условия ее работы. Поэтому в слоевых топках воздух подогревается до 150 – 2000 C. Самый высокий подогрев – 250 0 C . Нижний предел (150 0 C ) – для антрацита, поскольку он содержит мало летучих и основное горение – горение кокса - происходит на колосниковой решетке. В этом случае развиваются особенно высокие температуры и высокий подогрев воздуха недопустим.
В котлах с пылевидным сжиганием топлива воздух подогревают до более высокой температуры. Чем выше температура подогрева воздуха, тем меньше потери, тем выше КПД котла. Верхний предел подогрева воздуха – 4200 C . Более высокий подогрев в настоящее время не производится, несмотря на желательность в некоторых случаях дальнейшего повышения его температуры. Объясняется это тем, что температура стенок труб воздухоподогревателя в этом случае превышала бы 5000 C и, следовательно, потребовалось бы применение легированных сталей для изготовления верхних кубов воздухоподогревателя.
