Испытания водяного экономайзера

Испытания водяного экономайзера проводят с целью определения температуры питательной воды на выходе и сравнения ее с максимально допустимой для данного типа экономайзера.

Тепловой расчет водяного экономайзера

1. Уравнение теплового баланса ВЭК имеет следующий вид

, (10)

где – энтальпия газов на входе в ВЭК; – энтальпия газов за ВЭК при ; – коэффициент сохранения тепла, –. Значение потерь теплоты от наружного охлаждения q₅ определяется по рис. П.2  в зависимости от производительности котла и его нагрузки.

2. Уравнение теплопередачи

, (11)

где – коэффициент теплопередачи (для чугунного ВЭК типа ЦККБ принимается в зависимости от скорости газов по рис. П3, , Вт/(м²К); – температурный напор ; w – скорость газов в ВЭК, ;  – поверхность нагрева водяного экономайзера (задано), ; – расход топлива на котел, м³/с.

Температурный напор определяется по формуле

, (12)

где – разность температур сред в том конце поверхности, где разность температур больше, °С; – разность температур на другом конце поверхности, °С.

3. Средняя скорость дымовых газов в ВЭК,

, (13)

где – живое сечение ВЭК для прохода дымовых газов (задано), м²; - объем дымовых газов, проходящий через ВЭК, м³/м³:

. (14)

Средняя температура газов, :

. (15)

4. Проверка температуры питательной воды производится на выходе из ВЭК. При равенстве теплоты ВЭК балансовой и определенной по уравнению теплопередачи проверяем величину температуры питательной воды на выходе из водяного экономайзера. Температура питательной воды, С, на выходе из ВЭК определяется по формуле

, (16)

где – теплоемкость воды (с=4,19 кДж/кгК).

Для чугунных ВЭК должна быть меньше температуры кипения минус 20 ^oС ( ) или равна ей.

Теплосодержание питательной воды, кДж/кг, на выходе из ВЭК

. (17)

Лабораторная работа 1

Испытание парового котла ШБ-А7

ОПИСАНИЕ КОТЛА ШБ-А7

Горизонтально – водотрубный котел типа Шухов – Берлин А-7 предназначен для выработки насыщенного пара и имеет следующие технические данные:

Величина	Размерность	Значение
Паропроизводительность (номинальная)	т/ч	15
Рабочее давление в барабане котла	МПа	1,4
Поверхность нагрева: кипятильных пучков экранов водяного экономайзера воздухоподогревателя теплообменника за котлом	м2	245 23,5 247,5 375 110
Водяной объем котла	м3	14,7
Объем топочного пространства	м3	36

В соответствии с тепловой схемой котельной питательная вода из деаэратора после пластинчатого теплообменника поступает на насосы питательной воды, откуда через чугунный экономайзер подводится к барабану. Из барабана котловая вода идет по опускным трубам в цилиндрические камеры конвективных пучков, в нижние коллекторы экранных труб топки – боковых, задних и фронтальных.

Котел называется горизонтально-водотрубным, поскольку конвективные трубы располагаются под некоторым углом к горизонтальной плоскости по длине котла. Конвективные трубы составлены в 7 пучков по 24 трубы диаметром 76 мм, трубы расположены в шахматном порядке. Каждый пучок своими концами присоединен к трубным доскам входных и выходных цилиндрических коллекторов. С одной стороны к ним подходят опускные трубы, а с другой - отходят пароперепускные трубы с пароводяной смесью, поступающей в барабан для сепарации. Пароводяная смесь образуется также в парогенерирующих подъёмных трубах экранов топки: боковых, заднем и четырех трубах фронтального экрана. Пароперегревателя в котле ШБ-А7 нет.

Водяной экономайзер (некипящего типа) смонтирован из чугунных оребренных труб типа ЦККБ. Общее количество труб ЦККБ 40 штук, в одном горизонтальном ряду – 5. Длина чугунной оребренной трубы 1,99 м, диаметр трубы 120х10 мм, диаметры присоединительных фланцев и ребер 240 мм (при шаге ребер 25 мм), поверхность нагрева с газовой стороны 5,5 м², живое сечение для прохода газов 0,21 м².

Топка котла оборудована двумя газовыми подовыми горелками, установленными над цепной решеткой БЦР (которая ранее использовалась для сжигания угля). Решетка БЦР в настоящее время теплоизолирована от топочной камеры. Горелка представляет собой трубу диаметром 89 × 3,5 мм и длиной 2540 мм с двумя рядами отверстий диаметром 4,5 мм (по 91 отверстию в ряду под углом 90 градусов). Номинальная производительность каждой горелки 550 м³/ч. Газовые горелки расположены в кирпичных каналах шириной 200 мм поперек колосниковой решетки. Воздух подается дутьевым вентилятором ВД-6 под решетку по двум отводам от общего воздуховода. Расчетная температура горячего воздуха 250 С. Весь воздух подается в каналы горелок.

Газ сгорает в диффузионных факелах. Продукты сгорания (и факел) обогревают сначала за счет радиационного теплообмена экранные трубы и часть конвективных пучков, расположенных над топкой. После топки газы разворачиваются с помощью установленной огнеупорной перегородки и направляются в среднюю часть конвективных пучков, в камеру дожигания. Отсюда, также с помощью перегородки, газы направляются через конвективную часть котла к хвостовым поверхностям нагрева и к теплообменнику и выбрасываются в атмосферу с помощью дымососа (мощностью 40 кВт) через кирпичную дымовою трубу высотой 60 м.

Питание котла водой осуществляется по двум питательным линиям, на которых установлены клапаны регуляторов питания. В теплообменнике-утилизаторе котла подогревается сырая вода, которая в дальнейшем догревается в подогревателях сырой воды котельной.

Пар от парового котла может поступать либо к паровой турбине (мини-ТЭЦ), либо на редукционную установку, где дросселируется, а затем направляется (в обоих случаях) для обогрева деаэратора. Для контроля за работой котла имеются тепловые, электрические и газовые щиты, на которых расположены необходимые приборы, переключатели и ключи блокировок. Регулировка тяги, дутья и расхода газа производится дистанционно с пульта управления котлом.

На рис. 1 представлена схема замеров основных величин на котле ШБ-А7

Рис. 1. Схема замеров основных величин на котле ШБ-А7

Рис. 2. Продольный разрез котла ШБ-А7:

1 – водяной экономайзер; 2 – барабан котла; 3 – опускные трубы; 4 – приемные цилиндрические коллекторы конвективных пучков;

5 – конвективный пучок, составленный из семи пучков; 6 – решетка БЦР (для сжигания твердого топлива); 7 – окно подачи воздуха к подовой горелке; 8 – подовая горелка; 9 – топочная камера; 10 – нижний коллектор боковых экранных труб; 11 – боковые экранные трубы; 12 – коллекторы пароводяной смеси конвективных пучков; 13 – перепускные трубы насыщенного пара; 14 – перегородки конвективного пучка; 15 – выход насыщенного пара из барабана котла; 16 – камера дожигания; 17 – воздухоподогреватель; 18 – предохранительный взрывной клапан; 19 – газоход уходящих газов к теплообменнику и далее к дымососу; а-б – граница установки ВЭК и ВЗП в зависимости от котлов № 1 или № 3

Результаты измерений

№	Параметр	Обозна-чения	Размер-ность	Значение
	Расход топлива	В	м3/ч
	Расход пара	Dп	т/ч
	Доля продувки	П	д.е.
	Давление насыщенного пара в барабане	Pб	атм
	Температура питательной воды	tпв	С
	Температура уходящих газов	tух	С
	Концентрация кислорода в уходящих газах	О2	%
	Концентрация углекислого газа	СО	%

Сводная таблица измерений

№	Параметр	Обозна-чения	Размер-ность	Значение
Тепловой баланс котла
	Коэффициент избытка воздуха	α	–
	Энтальпия теоретических газов при tух		кДж/м3
	Энтальпия теоретического воздуха при tух		кДж/м3
	Энтальпия уходящих газов		кДж/м3
	Энтальпия холодного воздуха		кДж/м3
	Потери теплоты с уходящими газами		%
	Потери теплоты с химическим недожогом		%
	Потери теплоты через ограждения		%
	КПД		%
	Энтальпия насыщенного пара		кДж/кг
	Температура кипящей воды		С
	Энтальпия кипящей воды		кДж/кг
	Энтальпия питательной воды		кДж/кг
	Расчетный расход топлива	Вт	м3/с м3/ч
	Расчетный расход топлива при 20 °С	Вт	м3/ч
	Невязка		%