4.4. Расчет 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/ч, имеющих развитые конвективные поверхно­сти, часто ограничиваются установкой только водяного эконо­майзера.

1. Количество теплоты которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов (кДж/кг)

Q_б =φ *(I'_эк -I''_эк +Δα_эк *I°_в)

где I'_эк —энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется из табл. 2 по температуре продуктов сгорания, известной из расчета предыдущей поверхности нагрева (кДж/кг)

I''_эк —энтальпия уходящих газов, определяется из табл. 2 по принятой в начале расчета температуре уходящих газов (кДж/кг)

φ —коэффициент сохранения теплоты

Δα_эк —присос воздуха в эконо­майзер, принимается по табл. 1

I°_в —энтальпия теоретического количества воздуха

Т' =437,2°С I'_эк =9500,44 кДж/кг

Т'' =150°С I''_эк =3366,38 кДж/кг

Δα_эк =0,1

I°_в =423,1 кДж/кг

Q_б =0,982 *(9500,44 –3366,38 +0,1 *423,1) =6065,2 кДж/кг

Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере

2. Энтальпию воды после водяного экономайзера (кДж/кг)

i"_эк =В_р *Q_б +i'_эк

D +D_пр

где i'_эк —энтальпия воды на входе в экономайзер (кДж/кг)

D —паропроизводительность котла (кг/с)

D_пр —расход продувочной воды (кг/с)

t'_эк =104°С i'_эк =435.43 кДж/кг

D =10 т/ч =2,78 кг/с

D_пр =0

i"_эк =0,174 *6065,2 +435,43 =815,05 кДж/кг

2,78

По энтальпии воды после экономайзера и давлению ее из таб­лиц для воды и водяного пара определить температуру воды после экономайзера t"_эк. Если полученная температура воды окажется на 20°С ниже температуры при давлении в барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный водяной экономайзер.

t"_эк =195.04°С

3. Температурный напор, зависимости от направления движения воды и продуктов сгорания

Δt_{б II} =Т' – t"_эк =437,2 –195,04 =242,16°С

Δt_{м II} =Т" –t'_эк =150 -104 =46°С

4. Действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере (м/с)

ω_г =В_р *V_г *(θ_эк +273)/(F_эк *273)

где В_р — расчетный расход топлива (кг/с)

V_г —объем продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха

(из табл. 1)

θ_эк —среднеарифметическая тем­пература продуктов сгорания в экономайзере (°С)

θ_эк =(t"_эк + t'_эк)/2 =(437,2 +150)/2 =293,6°С

F_эк —площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (м²)

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания при установке чугунного водяного экономайзера

F_эк =F_тр *z₁ =5 *0,184 =0,92 м²

где F_тр —площадь живого сечения для прохода продуктов сго­рания одной трубы

z₁ — число труб в ряду

5. Коэффициент теплопередачи

K =K_н *c_υ =18,1 *1 =18,1Вт/(м² *К)

6. Невязку теплового баланса (кДж/кг)

ΔQ = Q^р_р *η_вр/100 –(Q_л +Q_к +Q_эк)*(1 –q₄/100)

где Q_л, Q_к и Q_эк — количества теплоты, воспринятые луче воспринимающими поверхностями топки, котельными пучками и экономайзером в формулу подставляют значения, определенные из уравнения баланса.

При правильном расчете невязка не должна превышать 0,5 %

ΔQ ==41482,2 *91,17/100 –(18166,52 +13576 +6065,2)*(1 –0/100)=11,6 кДж/кг

ΔQ/Q^р_р =11,6/41482.2=0,0003