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

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 Расчет количества котлов, установленных в котельной

В начале следует подсчитать производительность котельной по пару D т/ч, исходя из задания: расхода пара ннаа производственные нужды d_n, т/ч; теплофикационной нагрузки Q_т, МВт; рекомендуемых норм расхода пара на собственные нужды: до 0,05 – при работе на газе и твердом топливе и до 0,1 – при работе на мазуте.

При расчете расхода пара на отопление принять следующие параметры теплоносителей: сетевой воды 150-70 ºС; греющая среда – насыщенный пар.

Температурой конденсата греющего пара i'_к, выходящего из сетевого водоводяного теплообменника следует задавать в пределах 70-85 ºС

Коэффициент удержания тепла η сетевого подогревателя и различных подогревателей сырой и химочищенной воды, установленных в котельной принять равным 0,98 согласно [2].

Расход пара на теплоснабжение составляет

, т/ч, (7.1)

где Q_т – теплофикационная нагрузка, МВт;

i_нп – энтальпия насыщенного пара, входящего в теплообменник, кДж/кг;

i'_к – энтальпия конденсата, выходящего из водоводяного теплообменник, кДж/кг.

Отпуск пара котельной составляет

, т/ч, (7.2)

где q_т – потеря тепла в тепловых сетях, принимаемая равной 5 %;

К_сн – доля расхода котельной на собственные нужды.

Определяется число котлов, устанавливаемых в котельной по формуле

, (7.3)

где D_к.а.^р – расчетная паропроизводительность котла.

Установка резервного котла допускается в случае, когда условиями технологии производства недопустимо даже кратковременное сокращение подачи тепла.