Конструктивные характеристики экономайзера и его расчет. Расчет стального экономайзера
10 Конструктивный расчет водяных экономайзеров
10.1 Стальные экономайзеры
Водяные стальные экономайзеры выполняются в виде змеевиков из стальных труб диаметром d - 28÷38 мм.
При П-образной компоновке котла и сжигании твердых топлив рекомендуется располагать змеевики в конвективной шахте параллельно фронту котла в виде шахматных пучков /рис.9.1,а/. В этом случае усиленному золовому износу, вызванному увеличением скорости и концентрации золы на внешней образующей поворота, подвергаются лишь змеевики, прилегающие к внешней стенке конвективной шахты.
Перпендикулярно фронту котла (рис.9.1,б) змеевики экономайзера допускается располагать при сжигании жидкого, газообразного и твердых малозольных топлив.
Конструкторский расчет водяных экономайзеров заключается в определении поверхности нагрева экономайзера
, м2 (10.1) Количество теплоты, переданной по балансу в экономайзере 
, определяется при разбивке тепловосприятий котла §8.1.2 или §8.2.2. Средний температурный напор 
определяется по формуле (6.12), а значения температур дымовых газов и воды на входе и выходе из экономайзера определены при разбивке в §8.1.2 и 8.2.2 ,
Особенность теплового расчета "кипящих" экономайзеров, включенных по противотоку, при паросодержании среды на выходе X≤ 30% является определение среднего температурного напора, при расчете которого вместо конечной температуры воды подставляется условная температура 
(см. уравнение 8.25).
Скорости газов определяются аналогично конвективным пароперегревателям по формулам (9.2-9.6).
Рассчитанную скорость газов необходимо согласовать с экономически наивыгоднейшими скоростями газов для экономайзеров с учетом ограничений по составу сжигаемого топлива.
Для экономайзеров, расположенных на входе в конвективную шахту котла, сжигающего твердое топливо, предельно допустимые скорости приведены в табл. 9.1.
В последующих по ходу газов пакетах экономайзера ограничения отсутствуют.
Максимальные скорости газов, по условиям предотвращения заноса поверхности нагрева, принимаются не ниже 6 м/с.
Если ограничения отсутствуют, то скорость выбирают как экономически наивыгоднейшую.
В стальном водяном экономайзере она составляет 13 ± 2 м/с.
Скорость воды в экономайзере определяется по формуле
= 
/
, (10.2) где 
- расход питательной воды в экономайзере, кг/с;
- средний удельный объем воды в экономайзере, м3/кг; 
- живое сечение для прохода воды, м2 (определяется по формуле 9.8.)
Так как скорость воды в экономайзере значительно зависит от плотности 
и поэтому рекомендации по выбору оптимальных скоростей воды приводятся в виде массовых скоростей 
=
/υв В некипящих экономайзерах рекомендуется массовую скорость поддерживать 600 – 700 кг/(м2 с), адля кипящих экономайзеров несколько выше 
∙
=800 кг/(м2 с).
Для достижения рекомендуемых скоростей газов и воды в экономайзере принимаются продольные и поперечные шаги: согласно табл. 9.2. При сжигании газа и мазута 
уменьшается до 2÷2,5.
Скорость воды можно изменять за счет изменения заходности змеевиков 
По рассчитанной скорости продуктов сгорания Wr определяют коэффициент теплоотдачи конвекцией 
(для шахматных пучков с использованием номограммы 8):
= 
∙
∙
∙
, (10.3)
,
,
,
- определяется по основному и дополнительным полям номограммы 8 с учетом принятых ранее
и
, а такжеWr , d , rh3O и средней температуре газов. Учитывая, что число рядов в экономайзере будет 
≥10, то
Коэффициент теплоотдачи излучением 
определяется аналогично конвективным пароперегревателям, только по своим значениям средней температуры газов, температуры стенки и степени черноты газового потока (см. формулы 6.9, 7.5, 6.22, 6.23).
Отличительной особенностью экономайзеров является определение температуры стенки. Учитывая; что 
>>
, коэффициент теплоотдачи от стенки к воде практически не влияет на
и в целом на теплообмен. Поэтому
=
+
,0С (10.4) Здесь 
- средняя температура воды, °С;
- определяется в зависимости от вида сжигаемого топлива и температурных условий.
При сжигании жидкого и твердого топлива, а также древесины для одноступенчатых экономайзеров при: 
> 400°С и вторых ступеней двухступенчатых экономайзеров
Для первых ступеней двухступенчатых экономайзеров и одноступенчатых при 
≤ 400°С - 
= 25 0С.
При сжигании газа во всех случаях 
= 250 С.
По полученным значениям 
и
далее определяется коэффициент теплоотдачи от стенки к газам
= 
+
), Вт/(м2∙К) (10.5) Здесь 
= 1 - коэффициент использования для поперечно омываемых пучков.
Учитывая, что в водяных экономайзерах 
>>
коэффициент теплоотдачи от стенки к пару 
при определении коэффициента теплопередачи
Исходя из этого, при сжигании твердого топлива
, Вт/(м2∙К) ( 10.6)
Здесь 
-коэффициент загрязнений, определяется аналогично конвективному пароперегревателю по формуле (9.11) с учетом табл.9.3 и номограммы 9. ,
При сжигании жидкого и газообразного топлива, а также для коридорных пучков
=
∙
, Вт/(м2∙К) (10.7)
Здесь 
- коэффициент тепловой эффективности.
При сжигании мазута с 
≤1,03 для первых и вторых ступеней экономайзеров с температурой питательной воды на входе
>100 с учетом очистки поверхности дробью
изменяется от 0,6 до 0,7. Причем при Wг= 4÷ 12м/с, 
= 0,7 ÷ 0,65, а при Wг = 12 ÷ 20 м/с , 
= 0,65 ÷ 0,6.
В экономайзерах котлов малой мощности (при 
≤100°С)
= 0,55÷ 0,5.
При сжигании газа для первых ступеней экономайзеров (при 
≤400 °С)I в том числе для плавниковых и ребристых принимают 
= 0,9,' а для вторых ступеней и одноступенчатого экономайзера при
>400 °С
= 0.85.
После определения 
по формуле (10.1) определяют расчетную поверхность нагрева экономайзераFэк и далее по формулам (9.20÷9.24) определяют 
,
, 
и глубину пакета h. .
Высота пакета экономайзера должна быть не более 1 м при тесном расположении труб (S2 /d ≤1,5) и не более 1,5 м при более редком (S2 /d > 1,5).
Между отдельными пакетами экономайзера должны быть ремонтные пространства высотой 0,6 ÷ 0,8 м, с обязательной установкой лазов. Такое же ремонтное пространство (0,6÷0,8 м) должно быть между ступенями экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя.
studfiles.net
Конструктивные характеристики экономайзера и его расчет.
В парогенераторах малой и средней мощности применяют экономайзеры двух типов: чугунные ребристые и стальные гладкотрубные.
Чугунные ребристые экономайзеры собирают из стандартных ребристых труб длиной 1,5; 2,5; 3 м. При выборе длины и количества труб в горизонтальном ряду учитывают компоновку экономайзера в газоходе, а также скорость движения газов, которая должна находиться в пределах от 6 до 12 м/с. Общее количество труб определяется отношением расчетной поверхности нагрева экономайзера H к площади поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны.
Стальные гладкотрубные экономайзеры выполняют в виде горизонтальных змеевиков из бесшовных труб с наружным диаметром 28, 32, 38 мм и толщиной стенки 3-3,5 мм.
Основные величины, которыми следует руководствоваться при разработке конструкций стальных экономайзеров следующие:
Наружный диаметр труб dнар, мм 28, 30, 32, 38.
Расположение труб в пучке шахматное.
Скорость дымовых газов при
номинальной производительности wг, м/с 6-12 (оптимальная 8-10).
Скорость воды в трубах wв, м/с:
экономайзеров кипящего типа 0,4;
экономайзеров не кипящего типа 0,8.
Относительный шаг труб:
поперек хода газов s1/d 2-3 (оптимальный 2,3 -2,5)
по ходу газов s2/d 1-1,5.
Радиус изгиба труб, м (1-1,5)dнар.
Радиус пакета труб, м 0,9 - 1,2.
Методика определения основных конструкционных характеристик стального гладкотрубного экономайзера следующая. Предварительно выбрав размеры горизонтального сечения экономайзера, увязывают их с размерами сечения газохода парогенератора. Ширина газохода конвективного для всех парогенераторов КЕ–2,5 -1690 мм; КЕ–4 – 1805 мм; КЕ–6,5 – 2080 мм; КЕ–10 – 2100 мм. Приняв с учетом вышеприведенных рекомендаций относительные шаги труб поперек движения газов s1, и по ходу движении s2, производят расстановку труб экономайзера (рисунок 10.1).
Согласно выбранным размерам определяют площадь сечения для прохода газов
(10.7)
где Z1 – количество труб в горизонтальном ряду, шт.
Рисунок 10.1 – Расположение труб экономайзера
Скорость дымовых газов находят по отношению объемного секундного расхода газов Vc к площади живого сечения газохода F.
, (10.8)
. (10.9)
Если скорость газов выходит за допустимые пределы, то производят соответствующую корректировку размеров живого сечения газохода экономайзера.
Скорость движения в трубах рассчитывают по формуле:
(10.10)
где Dк – количество воды проходящей через экономайзер котлоагрегата, кг/с;
νв – удельный объём воды, м3/кг; dвн – внутренний диаметр трубы, мм; Z0 – общее количество параллельно включённых труб по воде, шт.
При шахматном расположении труб в пучке Z0=2Z1.
Если скорость движения воды в трубах пучка будет меньше рекомендуемых значений, необходимо изменить расстановку труб в пучке. Увеличение скорости воды в трубах достигается уменьшением общего количества параллельно включённых труб Z0 или уменьшением диаметра dвн. В ряде случаев уменьшение количества змеевиков ведёт к чрезмерному увеличению экономайзера по высоте. Иногда для повышения скорости воды в трубах более целесообразно использовать одну из схем (а или б) двухходового экономайзера (рис. 10.2).
Рисунок 10.2– Схема двухступенчатого экономайзера
Количество петель в одном змеевике рассчитывают по формуле:
(10.11)
где Hэ – расчетная площадь поверхности экономайзера, м2; l – длина одной петли, м; dнар – наружный диаметр трубы, мм; Z – количество змеевиков, установленных в газоходе, шт.
При одноходовом (по воде) экономайзере Z=Z0 , при двухходовом Z=2Z0.
Расчетная высота экономайзера равна
(10.12)
Если расчетная высота будет больше 1,5 м, то экономайзер делят на отдельные пакеты высотой 0,8 – 1,2 м с разрывом для ремонта и обслуживания экономайзера.
Пример расчета
Исходные данные:
tпв1 = 175 ˚C; tух1 = 295 ˚С; tух2 = 295 ˚С; Iгс=2557,4 кДж/кг;
Iгб=4089,0 кДж/кг; ηкабрс =83,3; q5c=1,3 %.
Коэффициент сохранения тепла
Тепловосприятие экономайзера
Энтальпия питательной воды на выходе из экономайзера
В курсовой работе допускается условно определять температуру воды на выходе из экономайзера по ее энтальпии через теплоемкость (Св=4,19 кДж/кг∙˚С)
Имеем:
˚С;
˚С;
˚С.
Температурный напор:
˚С.
Поверхность экономайзера (Кэ = 0,02 кВт/м2∙К):
infopedia.su
РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА
В промышленных котлах с рабочим давлением до 2.2МПа чаще всего устанавливаются чугунные некипящие водяные экономайзеры. При установке только водяного экономайзера последовательность его расчета следующая:
1. По уравнению теплового баланса определяется количество теплоты, кДж/кг, кДж/м3, которое должны отдать воде продукты сгорания при принятой ранее температуре уходящих газов,
, (8.1)
где 
- энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется по 
диаграмме по температуре продуктов сгорания, известной из расчета предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг или кДж/м3; 
- энтальпия уходящих газов, определяется по диаграмме по принятой ранее температуре уходящих газов, кДж/кг, кДж/м3; 
- коэффициент сохранения теплоты; 
- присос воздуха в экономайзере, принимается по таблице 3.2; 
- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при 30оС.
2. По тепловосприятию водяного экономайзера определяем энтальпию воды после экономайзера, кДж/кг
, (8.2)
где 
- энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг; 
- паропроизводительность парогенератора, кг/с; 
- расход продувочной воды, кг/с.
По энтальпии воды после экономайзера по таблицам воды и водяного пара определяется температура воды после экономайзера 
. Если полученная температура воды окажется на 40 оС ниже температуры насыщения при давлении в барабане котла (при наличии автоматики, регулирующей температуру подогрева воды в экономайзере, эта разность может быть снижена до 20 оС) то для парогенераторов давлением до 2,2 МПа может быть установлен чугунный экономайзер. Если указанные выше условия не выполняются следует устанавливать стальной экономайзер.
3. В зависимости от направления воды и продуктов сгорания по уравнению 7.3 определяется температурный напор.
4. Выбираются конструктивные характеристики принятого к установке водяного экономайзера. Для чугунных и стальных экономайзеров выбирается число труб в ряду с таким расчетом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной производительности парогенератора. Не рекомендуется устанавливать менее 3 и более 10 труб в ряду. Для стальных экономайзеров число параллельно включенных змеевиков должно быть выбрано таким образом, чтобы скорость воды в некипящей части экономайзера была не менее 0,3 м/с, а в кипящей – не менее 1 м/с. Принимать скорость воды более 1,5 м/с не рекомендуется.
5. Определяется действительная скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с
(8.3)
где 
- расчетный расход топлива, кг/с или м3/с; 
- объем продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха в экономайзере, определяется из таблицы 3.3. 
- среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, оС; Fэк = f 
- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2.
6. Определяется коэффициент теплопередачи. Для чугунных экономайзеров коэффициент теплопередачи 
определяется по номограмме, приведенной на рис.8.1. при сжигании мазута коэффициент теплопередачи, определенный по номограмме, снижается на 25%. Для стальных водяных экономайзеров коэффициент теплопередачи определяется как для конвективных поверхностей (см. раздел 6). Коэффициент теплопередачи чугунных экономайзеров определяется по номограмме рис.8.1.
Рис.8.1. Коэффициент теплопередачи для чугунных экономайзеров
7. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, м2
. (8.2)
8. По полученной площади поверхности нагрева экономайзера устанавливаются его конструктивные характеристики.
Для чугунных экономайзеров определяется общее число труб и число вертикальных рядов по формулам:
, (8.3)
, (8.4)
где Нтр- площадь поверхности нагрева одной трубы, м2; - предварительно принятое число труб в горизонтальном ряду. Живое сечение для прохода газов f и площадь поверхности нагрева Нтр одной трубы конструкции ВТИ приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1.
| Длина трубы, м | Поверхность нагрева с газовой стороны, Нтр, м2 | Живое сечение для прохода газов, f, м2 |
| 2,0 | 2,95 | 0,12 |
| 3,0 | 4,49 | 0,184 |
Для стального экономайзера определяется длина каждого змеевика, число петель и полная высота пакетов экономайзера:
; (8.5)
; (8.6)
, (8.7)
где 
- длина змеевика, м; 
- наружный диаметр труб экономайзера, м; 
- полное число труб экономайзера, включенных параллельно; 
- число петель; 
- длина пакета экономайзера, м; 
- высота пакетов экономайзера, м; 
- шаг петли экономайзера, м; 
- шаг между рядами труб по ходу газов, м.
9. После завершения расчета водяного экономайзера определяется невязка теплового баланса, которая не должна превышать 0,5% от 
:
. (8.8)
Невязка теплового баланса
, (8.9)
где 
, 
, 
, 
- определенные ранее при расчетах тепловосприятия лучевоспринимающих поверхностей, конвективных пучков, пароперегревателя и водяного экономайзера.
infopedia.su
Расчет экономайзеров
Расчет экономайзеров
Водяные экономайзеры устанавливают для снижения температуры уходящих газов, а следовательно, для повышения величины коэффициента полезного действия котельной установки. В паровых отельных водяные экономайзеры устанавливают как па питательной, так и на сетевой воде; однако в последнем случае необходимо обеспечить их постоянную сезонную (для отопительных котельных) или круглогодовую (для отопительно - производственных котельных) загрузку. В водогрейных котельных экономайзеры устанавливают на сетевой воде.
Экономайзеры бывают индивидуальные и групповые. Как правило, следует устанавливать индивидуальные экономайзеры, так как они работают более равномерно и с меньшим избытком воздуха. Групповые экономайзеры можно устанавливать щ котельных установках с постоянной или маломеняющейся тепловой нагрузкой, с котлами, конструктивные особенности которых, например котлов ВГД и т. п., создают затруднение для установки индивидуальных экономайзеров, и, наконец, котлами паропроизводительностью менее 2,5 т/ч.
Водяные экономайзеры изготовляют чугунными и стальными. Чугунные экономайзеры составляют из отдельных типовых элементов ребристых груб и устанавливают к котлам, работающим с давлением до 24 ата. Стальные экономайзеры сваривают из стальных труб диаметром 28—38 мм в виде змеевиков, комплектуют в отдельные пакеты и устанавливают к котлам с давлением более 24 ата. В настоящее время изготовляют (рис. IV.13) только один тип водяных чугунных экономайзеров - водяные экономайзеры системы Всесоюзного теплотехнического института (ВТИ). Их собирают из чугунных ребристых труб 1 различной длины, соединяемых между собой специальными фасонными частями - калачами 2.
Рис. IV.13. Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ
а - ребристая труба; б - соединение труб к дымовой труде
Рис. IV. 14. Компоновка чугунного водяного экономайзера в кирпичной обмуровке
В зависимости от количества труб экономайзеры устанавливают различным способом, но, подобно котлам, либо обмуровывают кирпичной кладкой (рис. IV.14), либо поставляют в виде транспортабельных, собранных на заводе, блоков. В настоящее время блочные экономайзеры разработаны для использования в качестве как питательных (ЭП), так и теплофикационных (ЭТ).
Несколько горизонтальных рядов труб (до восьми) образуют группы, которые компонуют в одну колонку или в две колонки, разделенные металлической перегородкой. Группы собирают в каркасе с глухими стенками, состоящими из изоляционных плит, обшитых металлическими листами. Торцы экономайзеров закрывают съемными металлическими щитами. Экономайзеры снабжаются стационарными обдувочными устройствами, встроенными в блоки. Количество горизонтальных рядов труб, обдуваемых одним устройством, не должно превышать четырех.
Типовые конструкции стальных водяных экономайзеров изготовляют но специально разрабатываемым чертежам. В стальных змеевиковых экономайзерах расположение труб принимается шахматное с поперечным шагом 2-2,5 d и продольным 1,5 d. Омывание труб дымовыми газами выполняется только поперечное. В каждом пакете по высоте не должно быть более 25 рядов, а высота не должна превышать 1,5 м
Все индивидуальные водяные экономайзеры присоединяют к газовому тракту котла без обводных боровов, обводные борова применяют лишь при групповых экономайзерах; в этом случае на обводных газоходах устанавливают последовательно обязательно две заслонки, чтобы избежать перетечек газа помимо поверхностей нагрева. Скорости перемещения газов по экономайзерам принимают в пределах но не менее 3 м/сек.
Скорость воды в трубах экономайзера может изменяться в пределах 0,3-1,5 м/сек. Чтобы лучше удалять воздух из воды, нагреваемой в экономайзерах, она должна перемещаться снизу вверх. Движение же газов целесообразно принять по принципу противотока. В двухколонковых экономайзерах, чтобы обеспечить противоток в первой колонке (по ходу газов), необходимо подводить нагреваемую воду на вторую колонку по ходу газов.
Рис. IV.16. Схемы типовых конструкций стальных водяных экономайзеров
Величину коэффициента теплопередачи стальных экономайзеров определяют так же, как и при расчете газоходов. Из уравнения (IV.23) определяют поверхность нагрева экономайзера. Размещение труб и количество их в горизонтальном ряду должны соответствовать заданной скорости. При установке чугунных водяных экономайзеров на питательной воде температура воды, выходящей из экономайзера.Групповые экономайзеры, устанавливаемые в паровых котельных, рассчитывают на среднюю нагрузку, но дополнительно проверяют на минимальную и максимальную нагрузки, при которых температура может меняться. Индивидуальные экономайзеры рассчитывают на номинальную расчетную нагрузку котла, за которым их устанавливают.
kotel-m.ru
9 Конструктивные характеристики экономайзера и его расчет.
В парогенераторах малой и средней мощности применяют экономайзеры двух типов: чугунные ребристые и стальные гладкотрубные.
Чугунные ребристые экономайзеры собирают из стандартных ребристых труб длиной 1,5; 2,5; 3 м. При выборе длины и количества труб в горизонтальном ряду учитывают компоновку экономайзера в газоходе, а также скорость движения газов, которая должна находиться в пределах от 6 до 12 м/с. Общее количество труб определяется отношением расчетной поверхности нагрева экономайзера 
к площади поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны.
Стальные гладкотрубные экономайзеры выполняют в виде горизонтальных змеевиков и бесшовных труб с наружным диаметром 28, 32, 38 мм и толщиной стенки 3-3,5 мм.
Основные величины, которыми следует руководствоваться при разработке конструкций стальных экономайзеров следующие:
| Наружный диаметр труб, | 28, 30, 32, 38 |
| Расположение труб в пучке | шахматное |
| Скорость дымовых газов при номинальной производительности | 6-12 (оптимальная 8-10) |
| Скорость воды в трубах -экономайзеров не кипящего типа - экономайзеров кипящего типа | 0,4 0,8 |
| Относительный шаг труб: -поперек хода газов - по ходу газов | 2-3 (оптимальный 2,3-2,5) 1-1,5 |
| Радиус изгиба труб, м |
|
| Радиус пакета труб, м | 0,9 -1,2 |
, мм
, м/с
, м/с
Методика определения основных конструкционных характеристик стального гладкотрубного экономайзера следующая. Предварительно выбрав размеры горизонтального сечения экономайзера, увязывают их с размерами сечения газохода парогенератора. Ширина газоходаконвективного для всех парогенераторов КЕ-2,5 – 1690 мм; КЕ-4 – 1805 мм; КЕ-6,5 – 2080 мм; КЕ-10 – 2100 мм. Приняв с учетом вышеприведенных рекомендаций относительные шаги труб поперек движения газов 
и по ходу движения
, производят расстановку труб экономайзера (рисунок 20).
Согласно выбранным размерам определяют площадь сечения для прохода газов:
Рисунок 19 - Расположение труб экономайзера
Скорость дымовых газов находят по отношению объемного секундного расхода газов 
к площади живого сечения газохода
.
=
м3/с,
,
=
, м/с.
Если скорость газов выходит за допустимые пределы, то производят соответствующую корректировку размеров живого сечения газохода экономайзера.
Скорость движения воды в трубах рассчитывают по формуле:
м/с,
где 
– количество воды, проходящей через экономайзер котлоагрегата, кг/с;
- удельный объем воды, м3/кг;
- внутренний диаметр трубы, мм;
- общее количество параллельно включенных труб по воде, шт.
При шахматном расположении труб в пучке 
. Если скорость движения воды в трубах пучка будет меньше рекомендуемых значений, необходимо изменить расстановку труб в пучке. Увеличение скорости воды в трубах достигается уменьшением общего количества параллельно включенных труб
или уменьшением диаметра
. В ряде случаев уменьшение количества змеевиков ведет к черезмерному увеличению экономайзера по высоте. Иногда для повышения скорости воды в трубах более целесообразно использовать одну из схем (а или б) двухходового экономайзера (рисунок 21).
Рисунок 21 - Схема двухступенчатого экономайзера
Количество петель в одном змеевике рассчитывают по формуле:
,
где 
- расчетная площадь поверхности экономайзера, м2;
- длина одной петли, м;
- наружный диаметр трубы, мм;
- количество змеевиков, установленных в газоходе, шт.
При одноходовом (по воде) экономайзере 
, при двухходовом
.
Расчетная высота экономайзера равна
=(12 + 0,5·3916) = 1970 мм.
Если расчетная высота будет больше 1,5 м, то экономайзер делят на отдельные пакеты высотой 0,8-1,2 м с разрывом для ремонта и обслуживания экономайзера.
Таблица 5 - Характеристики чугунных блочных водяных экономайзеров по ОСТ 24.271.30-74МЭМ
| Тип экономайзера | Тип котлоагрегата | Поверхность нагрева, м2 | Длина трубы, мм | Количество труб, шт. | Количество колонок, шт. |
| ЭП2-94 | ДЕ-4-14ГМ | 94,4 | 2000 | 16 × 2 | 2 |
| ЭП2-142 | КЕ-4-14С | 141,6 | 2000 | 16 × 3 | 2 |
| ДЕ-6,5-14ГМ | |||||
| ЭП2-236 | КЕ-6,5-14С | 236 | 2000 | 16 × 5 | 2 |
| ДЕ-10-14ГмН | |||||
| ЭП1-236 | ДКВр-6,5-13 | 236 | 2000 | 16 × 7 | 2 |
| ЭП1-330 | ДКВр-10-13 | 330,4 | 2000 | 16 × 7 | 1 |
| КЕ-10-14С | |||||
| ЭП2-330 | ДЕ-16-14ГМН | 330,4 | 2000 | 16 × 7 | 2 |
| ЭП1-646 | ДКВр-20-13 | 646 | 3000 | 16 × 9 | 1 |
| КЕ-25-14С | |||||
| ЭП1-808 | ДКВр-20-13 | 808 | 3000 | 16 × 9 | 1 |
| ДЕ-25-14ГМ |
Рисунок 22 - Детали чугунного водяного экономайзера:
а – ребристая труба; б – соединение труб
Рисунок 23 - Компоновка чугунного водяного экономайзера в кирпичной обмуровке
studfiles.net
Расчёт водяного экономайзера
Тепло с присосом в экономайзер принимаем:
.
Остальные расчетные данные помещаем в таблицу 11.
Таблица 11
Расчёт водяного экономайзера
| Наименование величин | Условное обозначе-ние | Расчетные формулы или основания | Результат | |
| Общий вид | Числовые значения | |||
| Температура дымовых газов перед экономайзером, |
|
|
| 339 |
| Теплосодержание дымовых газов перед экономайзером, |
| табл. 4 | - | 5973 |
| Температура дымовых газов после экономайзером, | | Принимаем [4, с.250] | - | 162 |
Продолжение табл. 11
| Теплосодержание дымовых газов после экономайзера, |
| табл. 4 | - | 3006 |
| Тепловосприятие в водяном экономайзере, |
| | +38,09 | 1,42∙ |
| Количество питательной воды проходящей через экономайзер, кг/ч |
|
| 6500+0,05·6500 | 6825 |
| Температура питательной воды перед экономайзером, |
| [4, с.248] | - | 100 |
| Температура воды на выходе из экономайзера, |
|
|
| 150 |
| Перепад температур между температурой насыщения и температурой воды на выходе из экономайзера, | - |
|
| 44 |
| Средний температурный напор, |
|
|
| 125 |
Продолжение табл. 11
| Средняя температура дымовых газов, |
|
|
| 250 |
| Число труб в горизонтальном ряду, шт |
| Принимаем | - | 3 |
| Живое сечение для прохода дымовых газов, |
| m∙ | 3 ∙ 0,12 | 0,36 |
| Средняя скорость дымовых газов в экономайзере, |
|
| | 9,31 |
| Коэффициент теплопередачи, кДж/ |
|
[1, ном.20] |
| 84,4 |
| Расчетная поверхность нагрева экономайзера, |
|
|
| 134,4 |
| Число горизонтальных рядов труб, шт |
|
|
| 15 |
К установке принимаем экономайзер ЭП2-142 с площадью поверхности нагрева 142 
. Общий вид экономайзера представлен на рисунке 11.
Рис. 11. Общий вид экономайзера ЭП2-142
Чугунный ребристый водяной экономайзер представляет собой систему ребристых труб, которые собраны в колонну,
состоящую из нескольких горизонтальных рядов.
Вода из питательной линии подается в одну из крайних нижних труб экономайзера, а затем последовательно проходит через калачи (чугунные детали, для присоединения труб экономайзера) по всем трубам, после чего поступает в котел. Применением описанной схемы движения вводы достигается скорость ее, обеспечивающая смывание со стенок труб пузырьков воздуха, которые выделяются из воды при нагреве ее и могут послужить причиной разъедания металла труб. Движение воды сверху вниз не допускается во избежание возникновения гидравлических ударов.
Аэродинамический расчёт котельной установки
Сопротивление газоходов
Для расчета сопротивления газоходов необходимо найти плотность газа при средней температуре:
= 
= 
= 1,24
Все подсчитанные величины заносим в таблицы 12, 13 и 14.
Таблица 12
Расчет сопротивления первого газохода
| Наименование величин | Условное обозначение | Расчётная формула или основание | Результат | ||
| Общий вид | Числовые значения | ||||
| Относительный продольный шаг труб | σ2 | |
|
| |
| Относительный поперечный шаг труб | σ1 | |
|
| |
| Средняя скорость газов в газоходе, |
|
|
| 11,68 | |
| Средняя температура газов, |
|
|
| 780 | |
| Число рядов труб в глубину пучка по ходу газов |
| По чертежу | - | 28 | |
| Значение коэффициента сопротивления: -одного ряда коридорного пучка -всего пучка |
| [3, с. 140-141]
|
| 0,17 4,76 | |
Продолжение табл. 12
| Плотность газов при средней температуре, |
|
|
| 0, 32 |
| Динамическое давление при средней скорости и средней плотности в | - |
|
| 2,22 |
| Сопротивление пучка труб первого газохода в |
|
|
| 10,57 |
| Значение коэффициента сопротивления двух поворотов под 90 |
| [5, с. 19] | - | 2 |
| Сопротивление двух поворотов в |
|
|
| 4,44 |
| Общее сопротивление газохода в |
|
|
| 15,01 |
Таблица 13
Расчет сопротивления второго газохода
| Наименование величин | Условное обозначение | Расчётная формула или основание | Результат | ||
| Общий вид | Числовые значения | ||||
| Средняя скорость газов в газоходе, |
|
|
| 11,4 | |
| Средняя температура газов, |
|
|
| 415 | |
| Число рядов труб в глубину пучка по ходу газов |
| По чертежу | - | 28 | |
| Значение коэффициента сопротивления: -одного ряда коридорного пучка -всего пучка |
| [3, с. 140-141]
|
| 0,149 4,17 | |
| Плотность газов при средней температуре, |
|
|
| 0, 5 | |
| Динамическое давление при средней скорости и средней плотности в | - |
|
| 3,3 | |
| Сопротивление пучка труб первого газохода в |
|
|
| 13,76 | |
Продолжение табл.13
| Значение коэффициента сопротивления поворота под 90 |
| [5, с. 19] | - | 1 |
| Сопротивление поворота в |
|
|
| 3,3 |
| Общее сопротивление газохода в |
|
|
| 17,06 |
Таблица 14
Общее сопротивление котла
| Суммарное сопротивление двух газоходов в | - |
| 15,01+17,06 | 32,07 |
| Значение поправочного коэффициента, учитывающего камеру догорания |
| [5, с. 28] | - | 1 |
| Общее сопротивление котла. |
|
|
| 32,07 |
studfiles.net
РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА
⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 10Следующая ⇒В промышленных котлах с рабочим давлением до 2.2МПа чаще всего устанавливаются чугунные некипящие водяные экономайзеры. При установке только водяного экономайзера последовательность его расчета следующая:
1. По уравнению теплового баланса определяется количество теплоты, кДж/кг, кДж/м3, которое должны отдать воде продукты сгорания при принятой ранее температуре уходящих газов,
, (8.1)
где 
- энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется по 
диаграмме по температуре продуктов сгорания, известной из расчета предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг или кДж/м3; 
- энтальпия уходящих газов, определяется по диаграмме по принятой ранее температуре уходящих газов, кДж/кг, кДж/м3; 
- коэффициент сохранения теплоты; 
- присос воздуха в экономайзере, принимается по таблице 3.2; 
- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при 30оС.
2. По тепловосприятию водяного экономайзера определяем энтальпию воды после экономайзера, кДж/кг
, (8.2)
где 
- энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг; 
- паропроизводительность парогенератора, кг/с; 
- расход продувочной воды, кг/с.
По энтальпии воды после экономайзера по таблицам воды и водяного пара определяется температура воды после экономайзера 
. Если полученная температура воды окажется на 40 оС ниже температуры насыщения при давлении в барабане котла (при наличии автоматики, регулирующей температуру подогрева воды в экономайзере, эта разность может быть снижена до 20 оС) то для парогенераторов давлением до 2,2 МПа может быть установлен чугунный экономайзер. Если указанные выше условия не выполняются следует устанавливать стальной экономайзер.
3. В зависимости от направления воды и продуктов сгорания по уравнению 7.3 определяется температурный напор.
4. Выбираются конструктивные характеристики принятого к установке водяного экономайзера. Для чугунных и стальных экономайзеров выбирается число труб в ряду с таким расчетом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной производительности парогенератора. Не рекомендуется устанавливать менее 3 и более 10 труб в ряду. Для стальных экономайзеров число параллельно включенных змеевиков должно быть выбрано таким образом, чтобы скорость воды в некипящей части экономайзера была не менее 0,3 м/с, а в кипящей – не менее 1 м/с. Принимать скорость воды более 1,5 м/с не рекомендуется.
5. Определяется действительная скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с
(8.3)
где 
- расчетный расход топлива, кг/с или м3/с; 
- объем продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха в экономайзере, определяется из таблицы 3.3. 
- среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, оС; Fэк = f 
- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2.
6. Определяется коэффициент теплопередачи. Для чугунных экономайзеров коэффициент теплопередачи 
определяется по номограмме, приведенной на рис.8.1. при сжигании мазута коэффициент теплопередачи, определенный по номограмме, снижается на 25%. Для стальных водяных экономайзеров коэффициент теплопередачи определяется как для конвективных поверхностей (см. раздел 6). Коэффициент теплопередачи чугунных экономайзеров определяется по номограмме рис.8.1.
Рис.8.1. Коэффициент теплопередачи для чугунных экономайзеров
7. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, м2
. (8.2)
8. По полученной площади поверхности нагрева экономайзера устанавливаются его конструктивные характеристики.
Для чугунных экономайзеров определяется общее число труб и число вертикальных рядов по формулам:
, (8.3)
, (8.4)
где Нтр- площадь поверхности нагрева одной трубы, м2; - предварительно принятое число труб в горизонтальном ряду. Живое сечение для прохода газов f и площадь поверхности нагрева Нтр одной трубы конструкции ВТИ приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1.
| Длина трубы, м | Поверхность нагрева с газовой стороны, Нтр, м2 | Живое сечение для прохода газов, f, м2 |
| 2,0 | 2,95 | 0,12 |
| 3,0 | 4,49 | 0,184 |
Для стального экономайзера определяется длина каждого змеевика, число петель и полная высота пакетов экономайзера:
; (8.5)
; (8.6)
, (8.7)
где 
- длина змеевика, м; 
- наружный диаметр труб экономайзера, м; 
- полное число труб экономайзера, включенных параллельно; 
- число петель; 
- длина пакета экономайзера, м; 
- высота пакетов экономайзера, м; 
- шаг петли экономайзера, м; 
- шаг между рядами труб по ходу газов, м.
9. После завершения расчета водяного экономайзера определяется невязка теплового баланса, которая не должна превышать 0,5% от 
:
. (8.8)
Невязка теплового баланса
, (8.9)
где 
, 
, 
, 
- определенные ранее при расчетах тепловосприятия лучевоспринимающих поверхностей, конвективных пучков, пароперегревателя и водяного экономайзера.
Читайте также:
lektsia.com
