- •1. Расчёт горения топлива
- •1.1 Определение состава топлива и теплоты сгорания
- •1.2 Материальный баланс горения жидкого или твёрдого топлива
- •1.4 Расчёт температуры горения
- •1.5 Расчет горения твердого и жидкого топлива
- •1.6 Расчет потерь теплоты
- •1.7 Расчёт коэффициента полезного действия (кпд) и расхода топлива
- •1.8 Назначение топливосжигающих устройств. Подбор типа и размеров
- •2. Расчёт и конструирование основных элементов тепловых установок
- •2.1 Расчёт топочных камер
- •Подсчитывается степень черноты факела
- •2.2 Расчёт конвективных поверхностей нагрева
- •2.3 Расчёт конвективных пучков котла
- •2.4 Расчёт конвективных пароперегревателей
- •2.5 Расчёт водяного экономайзера
- •3. Расчёт и выбор вспомогательного оборудования
- •3.1 Расчёт газового и воздушного тракта
- •3.2 Выбор дымососа и вентилятора
- •3.3 Определение высоты дымовой трубы
- •4. Техника безопасности и защита окружающей среды
- •4.1) Защита окружающей среды, при этом ещё раз уточнить фактический состав вредных выбросов в атмосферу при работе котельных установок.
- •4.2)Охрана труда работников.
- •5. Литература
2.5 Расчёт водяного экономайзера
В промышленных паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении – стальные. При этом в котельных агрегатах горизонтальной ориентации производительностью до 25 т/час, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25 т/час вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного экономайзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоковлажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая установка водяного экономайзера и воздухоподогревателя.
При установке только водяного экономайзера рекомендуется ниже приведённая последовательность расчёта.
1) По уравнению теплового баланса определить количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:
=359.31 кДж/кг (6.75)
где Qб – количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3;
- энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется по температуре продуктов сгорания, известной из расчёта предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг или кДж/м3;
- энтальпия уходящих газов, определяется по принятой в начале расчёта температуре уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3;
φ – коэффициент сохранения теплоты, определяется по формуле (5.34);
∆αЭК – присос воздуха в экономайзер;
- энтальпия теоретического объёма воздуха.
2) Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяется энтальпия воды после водяного экономайзера:
=55.41 , кДж/кг; (6.76)
где - энтальпия воды после водяного экономайзера, кДж/кг;
D – паропроизводительность котла, кг/с;
DПР – расход продувочной воды, кг/с.
3) По энтальпии воды после экономайзера и её давлению из таблиц для воды и водяного пара определяется температура воды после экономайзера .
Если полученная температура воды окажется на 20ºС ниже температуры при давлении в барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный водяной экономайзер. При несоблюдении указанных условий к установке следует принять стальной змеевиковый водяной экономайзер.
4) В зависимости от направления движения воды и продуктов сгорания определяется температурный напор по формуле (6.52).
5) Выбираются конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера. Для чугунного и стального экономайзера выбирается число труб в ряду с таким расчётом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной паропроизводительности котла. Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров ВТИ приведены в таблице 6.7. Число труб в ряду для чугунных экономайзеров должно быть не менее трёх и не более 10.
Стальные экономайзеры выполняются в виде змеевиков из труб с наружным диаметром (28…38) мм (толщина стенки до 4 мм). В промышленных котлах вертикальной ориентации змеевики обычно располагаются параллельно фронту котла. Дл я более компактной компоновки стального экономайзера применяют шахматное расположение труб и минимальные относительные шаги и .При этом относительный шаг = (2,2…3,5), а минимальный относительный шаг для однониточных змеевиков при холодной гибке труб = 2.
Число параллельно включенных змеевиков в пакете определяется по формуле:
, (6.77)
где D – расход воды через экономайзер, кг/с;
ωρ – массовая скорость воды на входе в экономайзер, должна быть (600…800) кг/(м2·с);
dВН – внутренний диаметр трубы, мм
6) Определяется действительная скорость продуктов сгорания в экономайзере:
=6.83 м/с; (6.78)
где wГ –действительная скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с;
ВР – расчётный расход топлива определяется по формулам (5.34) и (5.35), кг/с или м3/с;
υ – объём продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха;
- среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, ºС;
FЭК - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2.
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания:
- при установке чугунного водяного экономайзера
= 24 м2; (6.79)
где FТР – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы, берётся из таблицы 6.7, м2;
z1 – число труб в ряду;
7) Определяется коэффициент теплопередачи.
Для чугунных экономайзеров коэффициент теплопередачи:
=20 (6.81)
определяется с помощью номограммы на рисунке 6.17.
8) Определяется площадь поверхности нагрева водяного экономайзера:
=50.25 (6.84)
9) По полученной поверхности нагрева экономайзера окончательно устанавливаются его конструктивные характеристики.
Для чугунного экономайзера определяется общее число труб и число рядов по формулам:
= 7 (6.85)
= 1 (6.86)
где НТР – площадь поверхности нагрева трубы, м2;
z1 – принятое число труб в ряду.