Тепловой расчет парогенераторов

Проверяется отношение тепловосприятий

Порядок поверочного расчета при двухступенчатой компоновке хвостовых поверхностей нагрева парогенератора в основном такой же, как и при одноступенчатой компоновке.

При этом необходимо учитывать следующие изменения.

После расчета всех поверхностей нагрева, расположенных по ходу газов до второй по ходу воды ступени экономайзера, известна только температура газов на входе в эту ступень. Нужно задаться энтальпией воды на выходе из экономайзера

где hпе − энтальпия перегретого пара перед главной паровой

задвижкой, кДж/кг;

Dэк − расход воды через экономайзер, кг/с;

∆hпо − тепловосприятие пароохладителя с впрыском

«собственного» конденсата или поверхностного при возврате охлаждающей воды в экономайзер, кДж/кг.

Если охлаждающая вода из пароохладителя вводится в

пароводяной тракт за экономайзером, то в этой формуле ∆hпо не учитывается.

По найденной величине hэк" определяется температура воды на

выходе из экономайзера. По ней и известной температуре газов на входе рассчитывается вторая ступень экономайзера.

Температура газов на входе во вторую по ходу воздуха ступень воздухоподогревателя известна из расчета предыдущей поверхности. Эта ступень рассчитывается по значению температуры горячего воздуха, принятому в расчете топки.

Первая ступень экономайзера рассчитывается по известной из расчета предыдущей по ходу газов поверхности нагрева

температуре газов и заданной температуре воды на входе в ступень. Последовательным приближением определяются температуры газов и воды на выходе из рассчитываемой ступени экономайзера; в общем случае найденная температура на выходе из первой ступени может не совпадать с расчетной температурой воды на входе во вторую ступень.

Расчет первой ступени воздухоподогревателя ведется по известной из расчета предыдущей поверхности нагрева температуре газов и заданной температуре воздуха на входе в воздухоподогреватель.

Последовательным приближением определяются температуры уходящих газов и горячего воздуха на выходе из рассчитываемой ступени.

Если полученная температура уходящих газов отличается от принятой не более чем на ±10 оС, но любая из невязок между

промежуточными значениями температуры и воздуха превышает ±10 оС, необходимо повторить расчет экономайзера и воздухоподогревателя. При этом, в отличие от предыдущего расчета вторая ступень экономайзера и воздухоподогревателя рассчитываются по температурам воды и воздуха на входе, которые принимаются равными температурам на выходе из первых ступеней определенным при первом приближении.

При отклонении полученной в результате расчета температуры

уходящих газов от принятой больше, чем на ±10 оС, следует повторить расчет всего парогенератора. Рекомендуется температуру подогрева воздуха принять близкой значению, которое получилось бы при первом приближении, если к температуре воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя прибавить расчетный перепад температур воздуха во второй ступени.

Такая последовательность, как правило, позволяет при выполнении расчета парогенератора ограничится двумя приближениями.

Расчет тепловосприятия небольших (до 10 %) дополнительных поверхностей включенных параллельно или последовательно (по ходу газов) с основными поверхностями (настенные экраны конвективных газоходов, подвесные трубы перегревателя,

отводящие трубы экономайзера на стенах или потолке газоходов и т. п.) рекомендуется упростить.

6.7. Расчет трубчатого воздухоподогревателя

Трубчатые воздухоподогреватели не имеют ограничений по топливу. Уровень подогрева воздуха tг.в ≤ 470 оС. Они

выполняются в одну (tг.в ≤ 320 оС) и в две ступени (tг.в ≥ 320 оС). Первая ступень многоходовая ( zход = 2...6 ), вторая имеет один,

реже два хода.

Трубчатые воздухоподогреватели выполняются из отдельных кубов. Куб состоит из вертикальных стальных тонкостенных труб (s = 1,5 мм), закрепленных в трубных досках толщиной 15–20 мм.

Газы движутся в трубах обычно сверху вниз, воздух − в межтрубном пространстве. Схема движения потоков

теплоносителей − перекрестный ток по C- или Z-образной схеме (рис. 5.25). Компоновка труб шахматная (s1/d = 1,2...1,5); s2/d = 1,05...1,1), наружный диаметр 40 или 51 мм (большие значения для абразивных топлив). Высота хода применяется в пределах от 2,2 до 6,6 м в зависимости от паропроизводительности парогенератора, числа параллельных потоков воздуха и его скорости. Материал труб

и трубных досок − сталь 20. В трубчатом воздухоподогревателе рекомендуется принимать скорость газов 10–13 м/с, скорость воздуха 4,5–6,0 м/с.

Схема одноступенчатого воздухоподогревателя представлена на рис. 6.13.

Рис. 6.13. Схема одноступенчатого воздухоподогревателя

При поверочном расчете трубчатого воздухоподогревателя принимают его конструктивные характеристики по чертежу парогенератора. К ним относятся: диаметр и толщина труб dxs, мм; относительный поперечный шаг s1/d; число рядов труб по ходу газаz; число ходов по воздуху n; живое сечение для прохода газов

F = z πdвн2 , м2, где z − число параллельно включенных труб.

4

Живое сечение для прохода воздуха

a, b − размеры сторон газохода в свету, м.

При продольном омывании поверхности нагрева однофазным потоком дымовых газов эквивалентный диаметр

где F − площадь живого сечения канала, м2;

U − полный омываемый периметр, м.

Для газохода прямоугольного сечения, заполненного трубами, ориентированными вдоль потока (конвективные пучки)

где a, b − поперечные размеры газохода в свету, м;

z − количество труб в газоходе; d − наружный диаметр труб, м.

Поверхность нагрева Н, м2 по конструктивным характеристикам

где dср − средний диаметр труб, м;

z − количество труб в ступени воздухоподогревателя; h − высота труб в пакете, м.

Энтальпия газов на входе принимается из расчета экономайзера.

При подогреве воздуха до 250−300 оС воздухоподогреватель выполняется в одну ступень и его тепловосприятие определяется по воздушной стороне:

βг.в = αт −∆αт −∆αпл ,

где ∆αпл − присосы в системе пылеприготовления.

При использовании рециркуляции части горячего воздуха для подогрева его на входе от tх.в = 30 оС до температуры tвп' доля рециркуляции воздуха составит

а тепловосприятие воздухоподогревателя

В случае подогрева воздуха в паровых калориферах изменится только температура воздуха на входе, в этом случае

Энтальпия газов перед воздухоподогревателем Hвп' принимается

равной энтальпии газов за экономайзером Hэк" , величина последней

была определена ранее при расчете экономайзера. Поэтому по уравнению теплового баланса рассчитывается энтальпия газов за

воздухоподогревателем Hвп" равная энтальпии уходящих газов Hух' :

По энтальпии Hух по таблице Н −ϑ определяем температуру уходящих газов ϑух .

Температура воздуха на выходе из воздухоподогревателя t" принимается предварительно в пределах 250–300 оС.

Средняя температура воздуха

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при средней температуре Hопрс определяется по таблице Н −ϑ (табл. 2.5).

Средняя температура газов

Объем газов на 1 м3 топлива при αср Vг , м3/кг, принимается по

таблице объемов газов по газоходам. Средняя скорость газов

определяется по номограммам рис. 5.9 или рис. 5.10 в зависимости от расположения труб в ступени воздухоподогревателя.

Коэффициент теплопередачи в трубчатом воздухоподогревателе определяется по формуле (табл. 5.2):

где ψ − коэффициент тепловой эффективности при сжигании

различных топлив; приводится в табл. 5.5.

Температурный напор сначала определяется для противотока по формуле

∆tм − разность температур на другом конце поверхности, К.

Температурный напор для конкретной схемы движения воздуха в воздухоподогревателе равен

где ψ − коэффициент пересчета от противоточной схемы к более

сложной, определяемой по соответствующим номограммам рис. 5.23– 5.26. Предварительно вычисляются безразмерные определяющие параметры:

τ1 , τ2 − полные перепады температур.

Рис. 6.14. Схема двухступенчатого двухпоточного воздухоподогревателя: 1 – вход воздуха; 2 – легкозаменяемые кубы первого хода; 3 – опорная рама; 4 – второй т третий ходы первой ступени; 5 – экономайзер первой ступени; 6 – кубы второй ступени воздухоподогревателя; 7 – выход горячего воздуха; 8 – линзовые компенсационные уплотнения; 9 – экономайзер второй ступени;

10 – конвективный пароперегреватель первой ступени

Зная количество теплоты, воспринятой первой ступенью воздухоподогревателя, можно определить энтальпию и, следовательно, температуру газов перед первой ступенью воздухоподогревателя.