Герой Социалистического Труда, лауреат двух Государственных премий СССР, кавалер нескольких орденов Ленина, почетный профессор ряда европейских университетов, Александр Ерминингельдович Арбузов – основатель Казанской научной школы химиков-фосфороргаников.

Александр Арбузов в молодости

С 2 августа 1947 Институт органической и физической химии (современное название НИИ Казанского научного центра Российской Академии наук) носит его имя. В 1969 году в Советском районе появилась улица Арбузова. В 1977 году перед фасадом нового здания Института органической и физической химии был торжественно открыт бюст ученого работы А.Н.Костромина. В 1997 году учреждена Международная арбузовская премия. В 2002 году в его честь в Казанском технологическом университете (бывший КХТИ) состоялось открытие мемориальной Арбузовской аудитории.

«Вспомнив несколько, почти легендарных людей прошлого, мне хотелось бы сейчас вспомнить человека, который сам олицетворяет, можно сказать, живую легенду – академика Александра Ерминингельдовича Арбузова, одну из величайших фигур в органической химии фосфора, и я горжусь нашей с ним дружбой».

Лорд Александр Тодд, лауреат Нобелевской премии, английский химик

Из речи на открытии конгресса Международного Союза чистой и прикладной химии

Москва, 1965 год

«…Мое детство протекло в глухой деревушке, далеко расположенной не только от столичного, но и от уездного города. Деревушка красиво расположилась на высоком берегу речки. Небольшие, беспорядочно разбросанные домишки, почти все покрыты соломой. Только одна улица могла называться улицей. С весны она была покрыта зеленой травой, как бархатным ковром, посредине ее вилась серая пыльная дорога».

В музее академиков Арбузовых

Так сам Александр Ерминингельдович вспоминал о своем детстве. Он родился 12 сентября 1877 года в селе Арбузов-Баран бывшего Спасского уезда Казанской губернии, в семье обедневшего помещика, учителя по образованию – Ерминингельда Владимировича Арбузова. Его мать Надежда Александровна тоже была учительницей.

Родители Саши Арбузова пользовались большим уважением в округе. Мальчик получил основательную домашнюю подготовку. Читать научился самостоятельно, по картинкам в «Ниве». Мать обучила сына чистописанию, на всю жизнь «подарив» ему четкий и разборчивый почерк, а отец занимался с Сашей математикой. Ерминингельд Владимирович умел производить в уме сложнейшие арифметические вычисления.

Когда Саше минуло восемь лет, его отдали в восьмиклассную сельскую школу. По соседству с имением Арбузовых располагалось имение великого русского химика А. Бутлерова. Позже Александр Арбузов вспоминал, как отец взял его в гости в Бутлеровку, находившуюся в полутора километрах от Арбузов-Барана:

«Вероятно, отец разговаривал с Бутлеровым о пчелах. Наиболее сильное впечатление на меня произвел пчелиный павильон, в котором помещались ульи. Помню, меня особенно поразило то, что внутренняя окраска стен павильона, когда Бутлеров притворил двери и ставни, резко изменилась – из синей превратилась в белую светящуюся. По-видимому, стены павильона были покрыты особой краской, меняющей свой цвет».

Вскоре после этой запомнившейся встречи пришло трагическое известие: 5 августа 1886 года Бутлеров скоропостижно скончался.

«В то время, когда мой отец провожал Бутлерова до его могилы,– вспоминал впоследствии ученый, – я с матерью ехал в Казань для поступления в гимназию».

В 1886 году мальчик был определен в приготовительный класс 1-й Казанской мужской гимназии. Скучная, душная атмосфера гимназической муштры подавляла впечатлительную натуру мальчика. Вместе с товарищем Саша решил бросить учебу и отправиться путешествовать. Правда, затея «Робинзона» стала известна взрослым, и путешествие сорвалось.

Тогда Саша нашел другое увлечение. Вместо того, чтобы ходить на занятия, он стал рисовать огромную цветную карту Европы. В результате незадачливый географ остался на второй год в четвертом классе. Он «провалился» по латинскому языку. Расстроенный и подавленный вернулся Арбузов в деревню. После разговора с отцом дал слово прилежно относиться к учебе и впоследствии успешно учился в гимназии. В 1896 году он ее закончил.

В аттестате значилось: по географии «отлично», по физике, истории и греческому языку – «хорошо», а по остальным языкам (латынь, немецкий) и логике – «удовлетворительно». Химию как отдельный предмет в гимназиях не изучали.

Осенью того же года Арбузов стал студентом знаменитого Казанского университета, в котором в разное время работали создатель неевклидовой геометрии Н. Лобачевский, крупный химик-органик Н. Зинин и творец теории строения органических веществ А. Бутлеров. Александр Арбузов поступил на отделение естественных наук физико-математического факультета.

В университете все дышало воздухом будущих знаменательных перемен, он жил духом Лобачевского, Клауса, Зимина, Бутлерова. Эти ученые выступали преобразователями не только в избранных ими областях математики и химии, но и в образовании. Повальное увлечение естественными науками, характерное для молодежи девяностых годов XIX столетия, не миновало и юного Арбузова. Он с удовольствием окунулся в новую жизнь.

Кафедрой органической химии в Казанском университете заведовал профессор А. Зайцев, крупный химик-органик. Работал на кафедре и другой выдающийся ученый – профессор Ф. Флавицкий. К концу второго курса Арбузов совершил «выбор цели». Ею стала органическая химия. На третьем курсе, увлекшись лекциями по органической химии, Александр Арбузов пришел в лабораторию А.М. Зайцева.

«...Бескорыстная и глубокая истинная преданность науке, а с нею редкая способность возбуждать горячую любовь к науке, воодушевлять и объединять в этом направлении учащуюся молодежь...» , – так писал о Зайцеве один из его учеников – А.Н. Реформатский.

В лаборатории профессора Зайцева Александр Арбузов выполнил первую самостоятельную работу, которая была опубликована в журнале Русского физико-химического общества. Эта работа показывала несомненный талант пытливого студента. Она называлась прозаично: «Из химической лаборатории Казанского университета. Об аллилметилфенилкарбиноле Александра Арбузова». Из нее вытекало, что Александр Арбузов независимо от Гриньяра осуществил реакцию, известную сегодня как «реакция Гриньяра»: магнийорганический синтез.

Арбузов стал первым из русских химиков, кто применил магнийорганические соединения в практике органического синтеза. Чтобы по достоинству оценить это, достаточно вспомнить, что металлоорганические соединения широко используются ныне как реагенты органического синтеза, катализаторы полимеризации в производстве пластмасс и каучуков, как бактерициды и т. д. Арбузова, новатора по натуре, удручала принятая в то время техника химического эксперимента. Синтез проводился, как в средневековые времена, в реторте. Реагенты перемешивались «лучинкой» (выражение Арбузова) через тубус. Отгонка растворителей и перегонка продуктов проводилась под обычным давлением вне зависимости от молекулярного веса полученного вещества.

Ныне во всех химических лабораториях, включая и студенческие, принята перегонка «тяжелых» веществ под пониженным давлением (под вакуумом) – в таких условиях температура кипения понижается. Арбузов пытался ввести в обиход эту практику уже на стыке веков, но Зайцев, представитель старой школы химиков, очень боялся взрывов и категорически запретил своему ученику проводить опасные эксперименты.

Александр Арбузов (справа) и Гий Камай, два знаменитых казанских химика

В студенческие годы Арбузов познакомился с приемами стеклодувного искусства. Эта область экспериментальной техники настолько увлекла будущего ученого, что он занимался ею на протяжении всей жизни. Внес в технику лабораторных работ много новшеств: разработал приспособление для перегонки под вакуумом, усовершенствовал газовые горелки, приобрёл новые типы лабораторных реактивов и аппаратуру для дефлегмации. Всем химикам известна знаменитая колба Арбузова.

Свой опыт в стеклодувном деле Александр Ерминингельдович обобщил в «Кратком руководстве к самостоятельному изучению стеклодувного искусства». Эта брошюра издавалась в 1912 и 1928 годах и долгое время была уникальным пособием для многих поколений химиков-экспериментаторов. Не утратила она своего значения и до настоящего времени.

Университет окончен. 30 мая 1900 года на заседании физико-математической испытательной комиссии Александр Арбузов был удостоен диплома первой степени и звания кандидата естественных наук. Получив приглашение занять пост главного химика-аналитика в знаменитом императорском Никитском винодельческом саду в Крыму, молодой ученый чуть было не отправился в теплые края. Но в начале лета 1900 года политическая ситуация в России усложнилась в связи с Боксерским восстанием в Китае. Назначения в пограничные районы (а Крым считался таковым) были отменены.

Фото из музея Владимира Зотова

Из-за материальных затруднений он вынужден был отправиться в Польшу, где работал ассистентом на кафедре органической химии и сельскохозяйственного химического анализа в Новоалександрийском сельскохозяйственном институте. Ново-Александрия в те времена не имела статуса города. Она именовалась посадом и насчитывала четыре тысячи жителей. Химическая лаборатория института, однако, была оборудована неплохо. Во всяком случае, в ней имелись газ и водопровод с давлением воды, обеспечивающим работу водоструйного насоса.

Руководителем Арбузова стал Ф. Селиванов, знающий химик, но, как ассистент вскоре понял, бездарный экспериментатор. «Это последнее обстоятельство, – писал Арбузов,– тяжело отражалось на моем химическом развитии, по существу, я был предоставлен самому себе». Свою работу Александр Ерминингельдович описывал так:

«Я изучил несколько интересных реакций и получил некоторое число первых химических соединений. По ходу дела многие реакции мне приходилось проводить в запаянных трубках при высокой температуре, в результате было много разных неприятных происшествий, особенно взрывов. Я и служитель, который мне помогал, неоднократно получали ранения, порой настолько серьезные, что на долгое время, иногда на месяцы, мы выходили из строя. Вся эта полоса неудач моих ранних работ в области органической химии имела одну положительную сторону: эти неудачи научили меня, как не надо работать».

Следует отметить, что именно опыт Арбузова научил химиков, как надо работать. Он ввел в лабораторную практику многие практические методики «органической кухни», которые и поныне с успехом используются во всем мире. Ассистент понимал, что нужно расти не только в опытности, но и в званиях.

В свободное время (а его было мало из-за административной, педагогической и лабораторной работы) Александр Ерминингельдович готовился к сдаче трудных магистерских экзаменов. В Ново-Александрии их не принимали, и в 1902 году Арбузов приехал в Казань. Выдержав экзамены, он получил свидетельство, где было сказано, что теперь «для получения степени магистра химии от него требуется только публичная защита одобренной факультетом диссертации».

Арбузов решил поступить в Петровско-Разумовский сельскохозяйственный институт в Москве (ныне Тимирязевская академия) – выпускников университета принимали сразу на третий курс. Но прозанимавшись год, он понял, что его единственная любовь – органическая химия. Он возвратился в Казань, устроился в лабораторию своего учителя А.М. Зайцева. Для исследования молодой ученый выбрал очень сложную в экспериментальном отношении тему. Исследования пришлось вести самостоятельно, без научного руководителя.

«Оглядываясь теперь, на склоне лет, после почти пятидесяти лет научной деятельности, – вспоминал позже ученый,– я должен сказать, что мое решение работать без всякого руководителя было до дерзости смелым. Разумеется, эта затея могла кончиться неудачей или даже полным крахом. И в то же время во многих отношениях мое решение было правильным. По мере ознакомления с литературой мой химический горизонт стал расширяться, я уже более зрело стал себе представлять, что такое научное исследование».

Темой для работы Арбузов избрал органические соединения фосфора. Молодой ученый заметил, что одни химики считали фосфористую кислоту трехосновной с симметрическим расположением гидроксильных групп у атома трехвалентного фосфора, а другие – двухосновной с двумя гидроксильными группами у атома пятивалентного фосфора. И Арбузова озарило: а что, если искать решение в области органических производных фосфористой кислоты, прежде всего – ее эфиров?

Тогда этой темой занимались считанные одиночки. В 1903 году первая работа Арбузова по избранной теме появилась в Журнале Русского физико-химического общества. Статья называлась «О соединениях полугалоидных солей меди с эфирами фосфористой кислоты». В 1905 году вышла из печати монография химика, где были собраны все результаты по диссертационной теме. Защита состоялась в том же году. Магистр химии Арбузов благодаря работе «О строении фосфористой кислоты и ее производных» стал широко известен в профессиональных кругах. В 1906 году за эту работу он был удостоен премии имени Зинина-Воскресенского.

В том же году Александр Арбузов возглавил кафедру органической химии и сельскохозяйственного химического анализа в Новоалександрийском институте сельского хозяйства и лесоводства.

Следующей важной работой ученого стало каталитическое разложение арилгидразонов посредством солей меди – реакция, вошедшая в органическую химию под названием «реакция Фишера–Арбузова». Спустя много лет Александр Ерминингельдович вспоминал, как Фишер спросил его: «А вы запатентовали свое открытие?», и, получив отрицательный ответ, страшно удивился бескорыстию, а возможно, и простодушию русского коллеги.

На самом деле, приехав в 1907 году в командировку в Германию, Арбузов проконсультировался у юриста по вопросам иностранного патентования. Оказалось, что приобретение патента требует значительных средств. Поскольку их у Арбузова не было, а надежды на получение доходов казались гипотетическими, химик отказался от этой идеи. И, наверное, зря.

Реакция Фишера–Арбузова прочно вошла в практику. Она широко применяется в промышленности для получения ряда производных индола, используемого, в свою очередь, для синтеза медицинских препаратов.

В Берлине Александр Ерминингельдович поразил своих коллег. Когда один из сотрудников Фишера случайно разбил сложную деталь стеклянного прибора, Арбузов поймал на лету осколки и, включив паяльный станок, быстро и ловко спаял стекло.

В 1910 году Александр Ерминингельдович снова побывал за границей, на этот раз у знаменитого Адольфа фон Байера. После ухода профессора Зайцева с поста заведующего кафедрой был объявлен конкурс на замещение вакантной должности. Среди прочих претендентов, людей вполне достойных, подал заявку на участие в конкурсе и Александр Арбузов. В 1911 году он стал заведующим кафедрой с условием, что в течение трех лет напишет и защитит докторскую диссертацию. Условие было выполнено. В 1914 году Александр Ерминингельдович успешно защитился. Диссертация называлась «О явлениях катализа в области превращений некоторых соединений фосфора. Экспериментальное исследование».

В 1915 году Арбузов был утвержден в профессорской должности. Новый заведующий кафедрой внес в технику лабораторных работ много новшеств. Он ввел приспособление для перегонки под вакуумом, позволившее получать индивидуальные вещества высокой степени очистки, усовершенствовал газовые горелки, приобрел новые типы лабораторных реактивов и аппаратуру для дифлегмации. Для лаборатории было изготовлено большое количество посуды, часть которой была сделана по эскизам «стеклодува» Арбузова.

… Идет Первая мировая война, в России все острее ощущается нехватка продукции химической промышленности, прежде всего лекарств. Арбузов налаживает сотрудничество с химическим заводом братьев Крестовниковых, где руководит феноло-салициловым производством. Удрученный технологической безграмотностью персонала, он пишет «Проект краткосрочных курсов» для рабочих-химиков.

В архивах казанского музея А.Е. Арбузова хранятся редкие документы обширного наследия академика, характеризующие его напряженную и многогранную деятельность. Среди них – приказ о назначении профессора химии Казанского университета А.Е. Арбузова одним из руководителей процессами феноло-салицилового завода в Казани.

После революции, в 1918 году, вопрос о лояльности профессорско-преподавательского состава Казанского университета решает ЧЦ. Всех членов ученого совета приглашают на собеседование. Арбузов его успешно проходит. В январе 1919 года Совнарком издает декрет, согласно которому все профессора увольняются и должны быть избраны снова. Александр Ерминингельдович проходит и эту «чистку». Он остается верен Казанскому университету.

Когда при реорганизации химфак преобразуется в самостоятельный Казанский химико-технологический институт, Арбузов с болью в сердце уходит из любимой лаборатории на новое место работы. Однако вскоре в университете снова открывается химический факультет – и Арбузов возвращается.

В годы войны в Казань эвакуировалась едва ли не вся АН СССР. Только химических лабораторий и институтов прибыло 11. Арбузов помогал коллегам быстро наладить работу, превратив свою квартиру в общежитие – в ней поселилось несколько семей эвакуированных ученых. Отчеты, поданные в отделение химических наук АН СССР, гласят, что в 1943 году Арбузов «лично разработал и усовершенствовал метод получения дипиридила. Руководил группой научных работников по разработке некоторых вопросов секретного характера».

В послевоенные годы знаменитый академик Арбузов возглавляет Институт органической химии АН СССР, созданный в 1959 году в Казани. Химия должна служить людям. Этот девиз был жизненным принципом Арбузова. Он вел исследования по созданию новых лекарственных препаратов, ядохимикатов для сельского хозяйства. И сегодня в любой аптеке можно найти лекарства, синтезированные самим Александром Ерминингельдовичем и его талантливым учеником – профессором А.И. Разумовым.

Арбузов внес в практику химика-органика новшества, помогающие синтезировать вещества, которые ранее принципиально невозможно было получить в условиях обычной лаборатории. Ему принадлежат работы по истории химии, показывающие вклад в науку, сделанный Н.Н. Зининым, А.М. Бутлеровым, Казанской химической школой в целом, а также М.В. Ломоносовым, Д.И. Менделеевым, С.В. Лебедевым и другими. Им дано обстоятельное исследование по истории изучения свободных радикалов, фосфорорганических соединений и катализа.

Огромная научная работа не мешала А.Е. Арбузову заниматься общественной деятельностью. Его пять раз избирали в Верховный Совет СССР. Как старейший депутат, Александр Ерминингельдович дважды открывал сессии вновь избранного Верховного Совета.

В 1945 году по постановлению Президиума АН СССР в Казани открылся филиал Академии наук страны. Председателем Президиума КФАН был утвержден Александр Ерминингельдович Арбузов. С исключительной энергией взялся он за создание в нашем городе новых научных центров...

Его любимым музыкальным произведением был ноктюрн из Второго квартета великого композитора и не менее великого химика Бородина. Музыку коллеги академик Арбузов любил слушать в последние годы жизни.

В 1968 году девяностолетний академик заболел и в ночь с 20 на 21 января скончался. Его похоронили в родной Казани, на Арском кладбище. 6 ноября 1991 года захоронение стало семейным – умер его сын, также прославленный ученый Борис Арбузов.

Борис, как его сестра Ирина и брат Юрий, также стали известным учёными-химиками. Теперь все они покоятся в одном захоронении на Нулевой аллее.

В 1971 году в Казани, в Школьном переулке, был открыт мемориальный музей-квартира академика А.Е. Арбузова. В этом доме он жил с 1938 года. Сегодня это музей академиков Александра Ерминингельдовича и Бориса Александровича Арбузовых.

НАША СПРАВКА

Арбузов Александр Ерминингельдович

12.09.1877 – 21.01.1968

Советский химик-органик, с 1942 года – академик. В 1900 году окончил Казанский университет. В 1900-1911 годах работал в Новоалександрийском институте сельского хозяйства и лесоводства (с 1906 года – профессор), в 1911-1930 гг. – профессор Казанского университета, в 1930-1963 гг. – профессор Казанского химико-технологического института. В 1946-1965 гг. – председатель Президиума Казанского филиала АН СССР.

Основные научные исследования Арбузова посвящены химии фосфорорганических соединений, основоположником которой он является. В 1900 году Арбузов впервые в России осуществил синтез аллилметилфенилкарбинола через магнийорганическое соединение. В 1905 году установил строение фосфористой кислоты, получил в чистом виде её эфиры, открыл каталитическую изомеризацию средних эфиров фосфористой кислоты в эфиры алкилфосфиновых кислот (перегруппировка Арбузова), ставшую универсальным методом синтеза фосфорорганических соединений. Открыл реакцию образования комплексных соединений трёхвалентного фосфора с одногалоидными солями меди.

В 1910-1913 годах исследовал каталитическое разложение гидразонов, разработал новые способы синтеза индолов и нитрилов, нашёл способы разделения три– и диалкилфосфитов. В 1914 году подвёл первые итоги своих работ по изучению каталитических превращений фосфорорганических соединений, впервые после В.Ф. Оствальда обобщив все важнейшие данные о катализе. В том же году получил эфиры фосфиновых кислот, положив тем самым начало новой области исследований – химии фосфорорганических соединений со связью Р – С (систематическое изучение их было начато в СССР и за рубежом в 1920-1930 годы).

При исследовании строения «хлорангидрида Бойда» совместно с Б.А. Арбузовым открыл (1929 год) реакцию образования свободных радикалов триарилметилового ряда из триарилбромметана. Получил и исследовал эталонный радикал дивинилпикрилгидразил. Исследуя отечественные источники органических соединений, совместно с Б. А. Арбузовым разработал новый метод подсочки хвойных деревьев, теорию истечения живицы и технику её сбора без потери летучих компонентов. Открыл и исследовал (1930-1940 годы) новые классы фосфорорганических соединений – производные субфосфорной, пирофосфорной, пирофосфористой и фосфористой кислот.

Открыл (1947 год) реакцию присоединения диалкилфосфористых кислот к карбонильной группе, явившуюся новым универсальным методом синтеза фосфорорганических соединений. Установил физиологическую активность ряда открытых им соединений, одни из которых оказались инсектицидами, другие – лекарственными препаратами. Обнаружил миотическое действие пирофоса, что легло в основу использования его для лечения глаукомы (медицинское название – фосарбин). Организовал производство фосарбина в Казани.

Предложил ряд лабораторных приборов (колбы, колонки). Автор работ по истории химии, показывающих вклад русских химиков, и в частности учёных казанской школы, в развитие мировой науки.

Водяные экономайзеры КУ. Назначение, конструкция, виды

В экономайзере питательная вода перед подачей в котел подогревается дымовыми газами за счет исполь­зования теплоты продуктов сгорания топлива. Наряду с предвари­тельным подогревом возможно частичное испарение питательной воды, поступающей в барабан котла. В зависимости от температу­ры, до которой ведется подогрев воды, экономайзеры подразде­ляют на два типа - некипящие и кипящие. В некипящих эко­номайзерах по условиям надежности их работы подогрев воды ведут до температуры на 20 °С ниже температуры насыщенного па­ра в паровом котле или температуры кипения воды при имеющем­ся рабочем давлении в водогрейном котле. В кипящих эконо­майзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное (до 15 мае. %) ее испарение.

Рисунок 4.19.1. Схема потолочного (а), конвективного (б) и ширмового (в) пароперегревателей в котле высоко­го давления

Для очистки поверхности нагрева водяные экономайзеры имеют обдувочные устройства.

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора экономайзе­ры некипящего типа должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания (т. е. должны иметь обводные линии).

Устройство обводного газохода для отключения индивидуаль­ного водяного экономайзера по тракту продуктов сгорания необя­зательно при наличии сгонной линии, обеспечивающей возмож­ность постоянного пропуска воды через экономайзер в деаэратор в случае повышения температуры после него. Сгонной линией пользу­ются при растопке котла. Схема включения чугунного экономайзе­ра с устройством сгонной линии представлена на рис. 4.19.2.

Рисунок. 4.19.2. Схема включения чугунного экономайзера:

1- барабан котла; 2 - запорный вентиль; 3 - обратный клапан; 4 - вентиль на сгонной линии; 5 - предохранительный клапан; 6 - вентиль воздушника (по стрелке происходит удаление воздуха в процессе заполнения экономайзера во­дой); 7 - чугунный водяной экономайзер; 8 - дренажный вентиль экономайзера

На входе воды в экономайзер и выходе из него должны быть установлены два предохранительных клапана 5 и два запорных вен­тиля 2. Кроме того, необходим манометр, воздушник для удаления воздуха при заполнении системы водой, дренажный вентиль 8 на линии для слива воды из экономайзера, обратные клапаны 3.

Стальные экономайзеры (рис. 4.19.3, а) изготовляются из труб диаметром 28...38 мм, которые изгибают в змеевики 2, ввальцо-ванные или вваренные в коллекторы / круглого или квадратного сечений, размещаемые за пределами газохода.

Змеевики располагают в шахматном порядке и подвешивают с помощью специальных подвесок или опирают на опорные балки 3. Для выдерживания заданного шага между змеевиками использу­ются дистанционные гребенки 4.

Схема включения кипящего стального экономайзера приведе­на на рис. 4.19.3, б. Такие экономайзеры выполняются неотключаемыми по водяному и дымовому трактам.

Рисунок 4.19.3. Стальной трубчатый экономайзер:

а - общий вид; б - схема включения кипящего экономайзера; / - коллекторы; 2 - змеевик; 3 - опорная балка; 4 - дистанционная гребенка; 5 - барабан; 6 - вентиль воздушника; 7 - выходной коллектор подогретой воды; 8 - экономай­зер; 9 - входной коллектор; 10 - вентиль на дренажной линии; И - вентиль на линии рециркуляции; 12- запорный вентиль; 13 - обратный клапан; 14- пред­охранительный клапан

Во избежание превраще­ния всей воды, находящейся в экономайзере, в пар при растопке котла и его отключении предусматривается устройство рецирку­ляционной линии. Эта линия соединяет входной коллектор 9 эко­номайзера с барабаном 5 котла и обеспечивает поступление воды в экономайзер при ее испарении в периоды растопки и останова, когда питательная вода в экономайзер не подается. На линии ре­циркуляции имеется вентиль, который открывается при рас­топке и отключении котла и закрывается при включении котла в паровую магистраль.

Для удобства очистки поверхности нагрева от наружных загряз­нений и его ремонта экономайзер разделяют на пакеты высотой до 1 м. Разрывы между пакетами составляют 550...600 мм. Змееви­ки водяного экономайзера располагают перпендикулярно и па­раллельно фронтальной стене котла. В первом случае (рис. 4.19.3, а) длина змеевиков невелика, что облегчает их крепление. Во втором случае (рис. 4.19.3, б) резко уменьшается число параллельно вклю­ченных змеевиков, но усложняется их крепление.

Водяные экономайзеры является неотъемлемой частью современного парогенератора. Экономайзер благодаря применению труб небольшого диаметра является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. В связи с этим у современных парогенераторов водяной экономайзер воспринимает до 18 % общего количества теплоты, переданной через поверхности нагрева парогенератора,

В водяных экономайзерах в зависимости от вида топлива и КПД парогенератора при нагреве воды на 1 К продукты сгорания охлаждаются на 2-3 К. В зависимости от температуры, до которой вода подогревается в экономайзере, их делят на некипящие и кипящие. Некипящими называют экономайзеры, в которых по условиям надежности их работы подогрев воды производится до температуры на 40 К меньшей, чем температура насыщения в барабане парогенератора. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное ее испарение. Массовое содержание пара в смеси на выходе из кипящего экономайзера доходит до 15%, а иногда и более. Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по водяному тракту для парогенераторов среднего давления не должно превышать 8 % рабочего давления в барабане.

В зависимости от металла, из которого изготовляются водяные экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные водяные экономайзеры изготовляются для работы при давлении в барабане парогенератора до 2,4 МПа, а стальные могут применяться для любых давлений.

Чугунный водяной экономайзер состоит из ребристых чугунных труб. Труба выпускаемых в настоящее время экономайзеров конструкции ВТИ показана на рис. 8-4, а конструктивные данные труб различной длины приведены в 8-1.

Трубы соединяются между собой посредством калачей, как показано на рис. 8-5. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из экономайзера. Продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб.

На рис. 8-5 показан общий вид экономайзера, собранного из описанных чугунных труб. Число труб в ряду выбирается из условия получения скорости продуктов сгорания в экономайзере в пределах 6-9 м/с при поминальной паропроизводительности парогенератора. Число горизонтальных рядов в экономайзере выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева.

В чугунных, водяных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Поэтому чугунные экономайзеры всегда работают как некипящие.

Продукты сгорания в экономайзере целесообразно направлять сверху вниз для создания противоточной схемы движения воды и газов, при которой обеспечиваются лучшие условия теплообмена и минимальная поверхность нагрева экономайзера. Компоновка поверхности нагрева чугунного водяного экономайзера может производиться в одну или две колонки. При компоновке не рекомендуется принимать к установке в одном ряду менее трех и более восьми труб. Для обеспечения удовлетворительной наружной очистки поверхности нагрева водяного экономайзера обдувочный аппарат не должен обслуживать более четырех труб в горизонтальном ряду и более восьми 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 изготовляются 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, л 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 змеевиками к опорным стойкам приваривают гребенки.

На рис. 8-6 показана компоновка стального водяного экономайзера. Питательная вода поступает в нижний коллектор, и, пройдя по параллельно включенным 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.

Для облегчения 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 последние годы плавниковые трубы (см. рис. 5-26) находят применение не только для мембранных экранных поверхностей нагрева газоплотных котлов, но и для мембранных водяных экономайзеров. Мембранный водяной экономайзер, изготовленный Подольским машиностроительным заводом имени С. Орджоникидзе, был испытан на котле производительностью 75 т/ч при сжигании сланцев. Испытанный мембранный экономайзер состоял из 10 мембранных пакетов, изготовленных из плавниковых труб 32x6 мм (схема экономайзера показана на рис. 8-7). Как показали испытания и опыт эксплуатации, экономайзер работает надежно без термических деформаций мембранных пакетов (прогибов, выпучиваний).

Развивая конструкцию мембранных водяных экономайзеров, Подольский завод разработал мембранно-лепестковые водяные экономайзеры. Мембранно-лепестковая конструкция состоит из цельносварных мембранных панелей, на проставки которых поперек 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 ле-пестков, располагающихся на проставке, по высоте не превышают диаметра труб и не приводят к увеличению габаритов экономайзера (в отличие от поперечного оребрения на трубах). Это создает 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 оребренных. Мембранно-лепестковая поверхность нагрева, разработанная Подольским заводом, не имеет подобных аналогов за рубежом.

При сжигании газообразного топлива для конденсации водяных паров из продуктов сгорания (используется теплота, выделяющаяся при конденсации водяных паров) применяют контактные экономайзеры. Нагрев воды в них осуществляется за счет непосредственного контакта нагреваемой воды с продуктами сгорания. Контактный экономайзер располагается после всех поверхностей нагрева котлоагрегата. Вода, нагреваемая в нем, должна деаэрироваться и может быть использована для технологических нужд или горячего водоснабжения.

При сжигании твердых многозольных топлив наблюдается золовый износ змеевиков стальных водяных экономайзеров, который особенно значителен в местах повышенных скоростей и концентраций уноса в продуктах сгорания. Для защиты стальных экономайзеров от золового износа при сжигании высокозольных топлив в местах, подверженных износу, устанавливают накладки или защитные манжеты.

При наиболее часто применяемой П-образной компоновке котла и сжигании твердого топлива змеевики водяного экономайзера рекомендуется располагать параллельно задней степе котла. Это облегчает ремонт змеевиков, так как износу подвергаются не все змеевики, а только прилегающие к внешней стене шахты, потому что повышенные скорости и концентрации золы будут на внешней образующей поворота. Поперечное расположение змеевиков допускается при сжигании жидких, газообразных и малозольных твердых топлив.

Для смывания пузырьков воздуха с внутренней поверхности змеевиков скорость воды в трубах некипящей ступени должна быть не менее 0,3 м/с и не более 1,5 м/с во избежание чрезмерного сопротивления экономайзера. В кипящей ступени экономайзера скорость воды должна быть не менее 1 м/с.

При питании экономайзера водой с низкой температурой (близкой к температуре точки росы) происходит коррозия наружной поверхности вследствие конденсации водяных паров из продуктов сгорания. Однако исследования коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева показали, что концентрация S03 в продуктах сгорания и температура точки росы не определяют однозначно скорости коррозии, хотя и влияют на нее. Исследования, выполненные ВТИ, показали, что на скорость коррозии влияют также аэродинамические факторы.

Основными путями уменьшения низкотемпературной коррозии водяных экономайзеров являются: повышение температуры стенки поверхности нагрева, применение присадок (жидких, минеральных или газообразных), ведение процесса горения с минимальными коэффициентами избытка воздуха, систематическая очистка поверхности нагрева от золовых отложений, ликвидация застойных зон и равномерное омывание поверхности нагрева продуктами сгорания. Повышение температуры стенки труб экономайзера осуществляется путем подачи деаэрированной воды с температурой 103-104 °С. При установке вакуумных деаэраторов температура воды, поступающей в экономайзер, не должна быть ниже 70 °С.

При наличии растворенного в питательной воде кислорода или углекислого газа происходит интенсивная коррозия внутренней поверхности нагрева экономайзера. Особенно быстро выходят из строя вследствие коррозии стальные экономайзеры, имеющие небольшую толщину стенки труб по сравнению с чугунными. Интенсивность коррозии возрастает при пониженных нагрузках котла вследствие уменьшения скорости воды в трубах экономайзера. Коррозии подвергаются в первую очередь участки, на которых имеются местные сопротивления (повороты, прикипевший шлам, колечки сварочного грата). Для предотвращения коррозии внутренней поверхности нагрева водяных экономайзеров содержание растворенного в питательной воде кислорода не должно превышать значений, указанных в табл. 6-1.

Схемы включения некипящих и кипящих водяных экономайзеров в общий водяной тракт парогенератора различны. В соответствии с требованием правил Госгортехнадзора чугунные экономайзеры должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания (иметь обводный 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, устанавливаемого на входе воды в экономайзер.

Обводный газоход для отключения индивидуального водя-ного экономайзера по тракту продуктов сгорания необязателен при наличии сгонной линии, обеспечивающей постоянный пропуск воды через экономайзер в случае повышения температуры воды после пего. Пользоваться сгонной линией приходится при растопке котла. Схема включения чугунного экономайзера с устройством сгонной линии и размещением необходимой арматуры показана на рис. 8-8.

Стальные экономайзеры, в которых допускается закипание воды, как правило, выполняются не отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов сгорания. Во избежание превращения всей 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 ее 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. 8-9.

ВОДЯНОЙ ЭКОНОМАЙЗЕР

ВОДЯНОЙ ЭКОНОМАЙЗЕР

водоподогреватель (Economizer) - служит для предварительного подогрева поступающей в котел питательной воды. Подогрев воды осуществляется дымовыми газами, прошедшими по газоходам котла. Э. осуществляются ребристыми, змеевиковыми и в виде пучка труб, вводимых в одну или несколько пар коллекторов.

Самойлов К. И. Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР , 1941

Смотреть что такое "ВОДЯНОЙ ЭКОНОМАЙЗЕР" в других словарях:

водяной экономайзер - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN water economizer …

водяной экономайзер - vandens šildytuvas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Įrenginys, kuriame degimo produktais ar kitu karštu šilumnešiu šildomas vanduo. atitikmenys: angl. water heater vok. Speisewasservorwärmer, m; Wasserheizer, m rus. водяной экономайзер, m; … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Элемент котла, теплообменник, в к ром питат. вода перед подачей в котёл подогревается дымовыми газами. В. э. бывают кипящего и некипящего типов. На давление до 2,2 МПа В. э. изготовляются из гладких и ребристых чуг. труб, на более высокое… …

экономайзер стационарного котла - экономайзер Ндп. водяной экономайзер Устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного парообразования воды, поступающей в стационарный котел. [ГОСТ 23172 78] Недопустимые, нерекомендуемые водяной … Справочник технического переводчика

Экономайзер - 60 . Экономайзер устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного испарения воды, поступающей в паровой котел. Источник …

Экономайзер стационарного котла - 12. Экономайзер стационарного котла Устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного парообразования воды, поступающей в стационарный котел ГОСТ 23172 78* Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

- (англ. economizer) 1) приспособление в карбюраторе, служащее для обогащения горючей смеси при полном или близком к полному открытии дроссельной заслонки. 2) Элемент котла (см. Водяной экономайзер) … Большой энциклопедический политехнический словарь

Котельный агрегат, конструктивно объединённый в единое целое комплекс устройств для получения под давлением пара или горячей воды за счёт сжигания топлива. Главной частью К. являются топочная камера и газоходы, в которых размещены… … Большая советская энциклопедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Котёл (значения). В этой статье не рассматриваются атомные реакторы и парогенераторы АЭС. Котёл конструктивно объединенный в одно целое комплекс устройств для передачи некоторому… … Википедия

ГОСТ 23172-78: Котлы стационарные. Термины и определения - Терминология ГОСТ 23172 78: Котлы стационарные. Термины и определения оригинал документа: 47. Барабан стационарного котла Барабан D. Trommel E. Drum F. Reservoir Элемент стационарного котла, предназначенный для сбора и раздачи рабочей среды, для… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Пользователи автономных систем управления имеют огромные преимущества перед теми, кто отдает предпочтение централизованной услуге. Они могут себе позволить установить дополнительное оборудование и самостоятельно регулировать температуру в комнатах, а также расход ресурсов с целью уменьшения счетов за квартплату.

Экономайзер котла - это устройство, которое служит для повышения коэффициента полезного действия, что в конечном итоге приведет к снижению потребления энергоносителей. С экономической точки зрения его установка является полностью оправданной, так как окупаемость наступает уже через несколько лет. Но при этом сам агрегат занимает довольно много места, что приводит к возникновению дополнительной потребности в поиске свободного пространства.

Назначение экономайзера

Назначение экономайзера котла очень простое - он служит для предварительного подогрева теплоносителя за счет получения тепла от газообразных продуктов горения, которые выбрасываются в атмосферу. Конструктивно это приспособление представляет собой каскад согнутых труб, объединенных в секции и расположенных в шахматном порядке.

Такое строение позволяет замедлить скорость выхождения газов, в результате чего они успевают отдать всю свою тепловую энергию и выбрасываются в атмосферу уже в полностью отработанном виде.

Подобные агрегаты активно применяются в котельных, а вот в бытовой жизни их практически не используют. Тут все дело в масштабах, так как, например, в случае с твердотопливными котлами можно предварительно подогревать воду до 270 градусов Цельсия, используя только энергию отработанных газов. А в домашних условиях добиться такой эффективности будет невозможно, да и столь высокая температура будет не нужна. Так что о целесообразности установки возникают большие сомнения.

Конструктивные особенности

Устройство экономайзера парового котла можно расписать следующим образом:

• 1. Основу составляют стальные трубы из нержавейки, согнутые в змеевики и объединенные в пакеты с определенным количеством секций в каждой зоне.
• 2. Расположение выбирается исключительно шахматное, потому что коридорная компоновка нецелесообразна с точки зрения законов физики и свойств теплообмена.
• 3. В системе присутствует труба для подачи воды и такая же труба для ее забора. При этом бывают кипящие и некипящие экономайзеры, которые различаются максимально допустимой температурой внутренней среды и допустимостью конденсации теплоносителя в рабочем пространстве. Если интересуют более подробные отличия, можно посмотреть различные фото экономайзеров в интернете.
• 4. В дополнение монтируются различные контрольные приборы, которые в режиме реального времени будут отслеживать все рабочие параметры и своевременно оповещать о любых зашкаливаниях показателей за пределы установленной нормы.

При установке дополнительного оборудования нужно внимательно изучить особенности каждой системы, чтобы проведенная модификация не привела к невозможности ее функционирования. Например, экономайзер котла ДКВР 10-13 должен подключаться по особой схеме, иначе оборудование не сможет в полном объеме выполнять свои непосредственные функции. Расчетом должны заниматься квалифицированные специалисты, которые хорошо разбираются в специфике операций подобного рода.

Водяной экономайзер парового котла выпускается на нескольких отечественных заводах. Клиент может, как купить уже готовое изделие, так и заказать агрегат по индивидуальным чертежам. Это приведет к значительному увеличению КПД, что в промышленных масштабах играет важную роль, так как уменьшает себестоимость товара или услуги.

Как сделать своими руками

В качестве эксперимента можно попробовать соорудить экономайзер для водогрейного котла своими руками. Для этого понадобится определенный набор труб из оцинкованной или нержавеющей стали, прибор для их сгибания под точным углом и сварочный аппарат.

Со сбором и подключением конструкции проблем возникнуть не должно. Но будет ли она действительно приносить пользу или все усилия пойдут насмарку вопрос сложный. При неправильном расчете можно не только не добиться положительного эффекта, но и испортить всю систему отопления. Так что перед началом работы нужно подстраховаться и оставить себе возможности для отступления. В случае успеха можно будет собой гордиться.

В бытовых условиях чаще всего народные умельцы пробуют создать экономайзер для газового котла. Именно приборы подобного действия наиболее распространены, поэтому и экспериментируют в основном на них. Но если агрегат оснащен современной горелкой с продвинутым контролем пламени, то уровень сжигания топлива находится на высоком показателе, а количество выбросов в атмосферу сильно снижается. Так что добиться сколь-нибудь значимого эффекта от установки дополнительной аппаратуры будет невозможно.

Из конструкции ясно, что в агрегате попросту нечему ломаться. Единственно возможная неисправность - это нарушение герметичности системы. В этом случае ремонт экономайзера котла будет состоять в применении сварки для заделывания дыр, которые не позволяют эксплуатировать устройство ввиду невозможности поддержания рабочего давления и вытекания горячей воды из труб.

В зависимости от размеров цена экономайзера для котла колеблется в районе 20-100 тысяч рублей. При оформлении индивидуального заказа стоимость оговаривается отдельно.