Расчет ширмового пароперегревателя

Рекомендуется тепловосприятие ширм определять в целом для всей поверхности без разделения на отдельные ходы (по пару) или ступени (по газу). Обычно принимают шаг между ширмами S_ш =550-700 мм. Отсюда число ширм в одной ступени по ширине газохода:

Полученное значение принимают целым числом и желательно четным. Для обеспечения надежного охлаждения металла труб ширм обычно задаются следующими массовыми скоростями пара в ширмах: кг/м²с в паровых котлах электрической мощностью до 500МВт; кг/м²с - для газомазутных моноблоков МВт. Тогда общая площадь (в м²) проходного сечения пара (труб) на выходе из коллектора составит:

где - расход пара через ширмы, кг/с;

с учетом впрысков составит:

при

тогда число труб в ленте ширмы получим:

где - число ходов пара в ширмах; при разделении ширм на крайние и средние =2, в остальных случаях =1, , - , внутреннее сечение трубы. Обычно число труб в ленте , в котлах большой мощности до 50 шт.

Глубина ступени ширмы (по ходу газов) - при известном числе труб в ленте составит:

, где продольный шаг труб в ленте ширмы – м; - наружный диаметр труб – м; - зазор между лентами – м.

При наличии вслед за первой ступенью второй ступени ширм, ее расчет проводят аналогично.

Теплота, полученная ширмами, прямым излучением из топки, определяется интенсивностью теплового потока в верхней части топки, величиной плоскости входного сечения ширм и конструктивной характеристикой ширм и определена по формуле:

- коэффициент неравномерности тепловосприятия ;

- коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами;

- лучевоспринимающая поверхность ширм на входе;

- угловой коэффициент ширм, его значение определяется глубиной ширм и шагом между ними:

.

Задаемся газов на выходе из ширм ;

- для одноступенчатой ширмы при сжигании твердых топлив и мазута;

- то же при сжигании газа.

Для двухступенчатых ширм, указанные значение следует увеличить в 1,5 раза.

Балансовое тепловосприятие по газовой стороне, зоны ширм будет составлять:

- энтальпия газов на выходе из ширмового подогревателя

Теплоприращение пара в ширмах определим по формуле:

это позволяет найти энтальпию пара на выходе из ширм, если известна энтальпия на входе в ширмы.

Для ширмовых пароперегревателей в горизонтальном газоходе при температурных напорах в поверхности 300⁰С и более можно достаточно определить средний температурный напор, как разность средних температур газов и пара:

Скорость газов в ширмах определим по формуле:

, где

- коэффициент живого сечения газохода ширм, где d - наружный диаметр труб ширмы.

Поверхность нагрева одной ступени ширм определяется как удвоенная плоскость, проходящая по осям труб:

Тепловосприятие ширм от газового потока (в кДж/кг) определяют по уравнению конвективного теплообмена:

, где

k - коэффициент теплопередачи учитывает, как лучистый так и конвективный теплообмен газового потока с поверхностью труб. Далее производят сравнение принятого ранее значения Q_ш.б. и полученного Q_ш.т.. Относительное расхождение между ними:

, если по модулю , то окончательное тепловосприятие ширм получают из выражения:

При значении по модулю можно не уточнять значение температур газов и пара.

Переизлучение тепловой энергии из топки через ширмы на последующую змеевиковую поверхность перегревателя составит:

.