6 Расчет водяного экономайзера

В промышленных паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, применяются чугунные водяные экономайзеры.

При установке водяного экономайзера расчет следует выполнять в следующей последовательности:

1. По уравнению теплового баланса определить количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов по формуле

Q_б=φ(I′_эк-I′′_эк+∆α_экI⁰_в)В_р, кДж/кг, кДж/м³, (6.1)

где φ – коэффициент сохранения тепла;

I′_эк – энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, кДж/кг, кДж/м³;

I′′_эк – энтальпия продуктов сгорания на выходе из экономайзера, кДж/кг, кДж/м³;

∆α_эк – присос воздуха в экономайзер;

I⁰_в – энтальпия теоретического количества воздуха, кДж/кг, кДж/м³.

2. Определяется энтальпия воды на выходе из экономайзера

, (6.2)

где i′_эк – энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг;

D – паропроизводительность котла, кг/с;

D_пр – расход продувочной воды, кг/с.

По энтальпии i′′_эк из таблиц для воды и насыщенного водяного пара определяется температура воды после экономайзера t′′_эк.

3. Выбираются конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера. Скорость продуктов сгорания принимается в пределах от 11 до 15 м/с при сжигании газа и мазута, а также от 7 до 10 м/с – при сжигании твердого топлива.

4. Определяется средняя температура дымовых газов в экономайзере

, ºС. (6.3)

5. Вычисляется площадь живого сечения для прохода дымовых газов

, кг. (6.4)

6. Из таблицы 6.1 принимается длина ребристой трубы ℓ и площадь живого сечения для прохода газов одной трубы F′.

Таблица 6.1 – Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров ВТИ и ЦККБ

Характеристика одной трубы	Экономайзер ВТИ				Экономайзер ЦККБ
Длина, мм	1500	2000	2500	3000	1990
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны, м2	2,18	2,95	3,72	4,49	5,50
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2	0,088	0,120	0,152	0,184	0,21

Определяется число трубок в горизонтальном ряду

n_гор=F/F′. (6.5)

7. Уточняется скорость движения газов в экономайзере

, м/с. (6.6)

8. По рисунку 6.1 определяется коэффициент теплопередачи для водяного экономайзера.

Рисунок 6.1 – Коэффициент теплопередачи

для чугунных экономайзеров

9. Вычисляется средний логарифмический температурный напор

, ºС, (6.7)

где ∆t_б=ν′_эк-t′′_п.в;

∆t_м=ν′′_эк-t′_п.в.

10. Определяется полная поверхность нагрева водяного экономайзера

, м². (6.8)

11. Находится число вертикальных рядов

n_вер=Н/(Н′∙n_гор). (6.9)

где Н′ - поверхность нагрева одной трубы, выписывается из таблицы номограммы на рисунке 6.1.

12. Действительная поверхность нагрева водяного экономайзера

Н_q=Н′∙n_гор∙n_вер, м². (6.10)

13. Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплопередачи

Q_m=kH_q∆t_ср 10^-3, кВт. (6.11)

14.Отношение

100, % (6.12)

Если расхождение будет более 2 %, то нужно изменить ν_ух в пределах ±10 ºС. При подборе экономайзера рекомендуется использовать типовую компоновку. Типоразмеры блочных экономайзеров системы ВТИ приведены на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 – Типоразмеры блочных экономайзеров системы ВТИ

7 Пример теплового расчета парогенератора ДЕ-4-14ГМ