7. Расчёт экономайзера

7.1 Основные понятия

Использование теплоты дымовых газов в котлах завершается в экономайзере.

В экономайзере питательная вода подогревается, а иногда происходит и частичное её испарение. Наличие экономайзера обеспечивает охлаждение продуктов сгорания и тем самым повышает КПД котла.

Экономайзер воспринимает от 18% до 20% теплоты дымовых газов.

В зависимости от температуры подогрева воды экономайзеры делят:

- кипящие

- некипящие

В некипящих экономайзерах подогрев воды производится до температуры на 20 – 30 °С меньше, чем температура насыщения в барабане, а в кипящих происходит не только подогрев воды, но ее частичное испарение. В зависимости от металла экономайзеры бывают чугунные и стальные.

Стальные экономайзеры могут быть и кипящие и некипящие, работают при любом давлении, а чугунные для работы до давления Р=2,4МПа (24 кгс/см²).

Плюсы чугунных экономайзеров:

• не подвержены коррозии;

• долговечны.

Но в чугунных экономайзерах – недопустимо кипение воды, т.к. это приводит к гидравлическим ударам и разрушению.

Чугунный водяной экономайзер состоит из ребристых стандартных труб, которые соединяются между собой калачами. Стандартные трубы выпускают двух типов: ВТИ Ø 76× 8 и ЦККБ Ø 120× 10.

Компоновка экономайзера может быть в одну или две колонки, питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх (для обеспечения удаления воздуха), а продукты сгорания проходят через зазоры между ребрами труб.

Число труб в ряду выбирается из условия получения скорости продуктов сгорания в экономайзере в пределах от 6 до 9 м/с. А число горизонтальных рядов выбирается из условия получения необходимой поверхности нагрева.

Через каждые 8 рядов оставляют 600 мм для обдувки и ремонта.

Чугунный водяной экономайзер ВТИ – это пов-ть нагрева, собранная из горизонтально лежащих труб, с наружным диаметром 76 х 8 мм .

На трубах имеются поперечные ребра квадратной формы размером 150×150 мм с шагом по длине 25 мм.

Каждая из труб соединена с другой чугунным коленом (калачом) так, что вода последовательно проходит все трубы нижнего ряда, а затем перепускается в следующий ряд, а затем направляется в барабан котла.

Ребристые трубы по концам имеют фланцы с канавками. Фланцы образуют боковые стенки, и при монтаже между ними закладывают асбестовый шнур. Трубы выпускают длиной от 1500 до 3000 мм.

Таблица№7: Поверочный расчёт экономайзера

Величина	Обозн.	Формула	Разм.	Расчёт	Результат
1	2	3	4	5	6
Температура газа на входе			°С	-	305
Энтальпия на входе				-	5187
Температура газов на выходе		Предвор.	°С	-	160
Энтальпия на выходе		По табл. I-υ		-	2883
Тепло по балансу	Q				2272
Число труб в ряду	Z	Табл. 1.5 [1]	Шт.	-	2
Длина труб	l	Табл. 1.5 [1]	м	-	2
Живое сечение для прохода газов одной трубы	Fтр	По ном.5	м	-	0,12
Живое сечение для прохода газов	F	F·Z	м²	0,12*2	0,24
Площадь пов-ти нагрева 1-ой трубы	Hтр	Номограмма 5	м²	-	2,95
Кол-во рядов труб	n	Табл. 5	Шт.	-	16
Площадь нагрева	H	H· n · Z	м²		94,4
Выход воды в экономайзере	Д	Д + Д		1,11*0,0555	1,166
Темпера воды на входе		=	°С	-	100
Кол-во тепла воспринятое водой в топке	Qб			-	2272
Энтальпия после экономайзера					579
Темпера воды на выходе		4,187	°С	579/4,187	138
Полный перепад температур	τ1	-	К	138-100	38
	τ2	-		305-160	145
Разность темп. средняя большая			°С	305-138	167
меньшая			°С	160-100	60
Температура противотока			°С		105
Параметр	р		-		0,7
Параметр	R		-	38/145	0,3
Коэффициент	ψ	Номограмма 16 [2]	-	-	0,985
Температурный напор		ψ·Δt	°С	0,985*105	103
Средняя температура газов			°С		233
Средняя скорость	w		м/с		8,3
Коэф. теплопередачи	к	Номограмма 5			24,2
Тепловосприятие по уровня теплообмена	Q				2870
Отношение тепловосприятий		·100%	%	·100%	126,32

отличается от 100% более, чем на 2%, поэтому расчет повторяется. Т.к. при первом приближении Q> Q_б, то температуру газов на выходе понижаем на 5°С.

Температура газов на выходе		-	°С	-	155
Энтальпия на выходе		По I-υ диагр.		-	2792
Тепло отданное газами по балансу	Qб				2360
Энтальпия после экономайзера					585
Темпера воды на выходе		4,187	°С	585/4,187	140
Разность темп. средняя большая			°С	305-140	165
меньшая			°С	155-100	55
Температура противотока			°С		100
Температурный напор		ψ·Δt	°С	0,985·100	99
Тепловосприятие по уровня теплообмена	Q				2735
Отношение тепловосприятий		·100%	%	100%	116

отличается от 100% более чем на 2%, поэтому температуру газов на выходе определим методом графической интерполяции и повторим расчет.

Температура газов на выходе		-	°С	-	147
Энтальпия на выходе		По I-υ диагр.		-	2646
Тепло отданное газами по балансу	Qб				2502
Энтальпия после экономайзера					595
Темпера воды на выходе		4,187	°С	595/4,187	142
Разность темп. Средняя большая			°С	305-142	163
меньшая			°С	147-100	47
Температура 25ротиивотока			°С		93,4
Температурный напор		ψ·Δt	°С	0,985·93,4	92
Тепловосприятие по уровня теплообмена	Q				2542
Отношение тепловосприятий		·100%	%	100%	101,6

получилось меньше 2%, поэтому этот результат считаем окончательным.