IX.I Расчёт водного экономайзера

9.1.1) С использованием ранее выполненых расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:

 

Наименование величин	Обознение	Размерность	Величина
Температура газов до экономайзера	uпе"	0С
Температура газов за экономайзером	uэк²	0С	309,3110244
Температура питательной воды	tпв	0С
Давление пит. воды перед экономайзером	Р¢эк	кгс/см2	47,52
Энтальпия питательной воды	iпв	ккал/кг	151,53
Тепловосприятие по балансу	Qбэк	ккал/кг	719,57
Объёмы газов при среднем избытке воздуха	Vг	м3/кг	8,022
Объёмная доля водяных паров	rH2O	-	0,0739
Объёмная доля трёхатомных газов	rRO2	-	0,1435
Концентрация золы в газоходе	mзл	кг/кг	0,02091

 

Примечание: Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Р’эк = 1,08·Р_б.

9.1.2) Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:

Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнания теплового баланса по рабочему телу (воде):

 

Q ^б_эк=(D_эк / В_р )·(i’’ _{эк -} i’ _эк)

Где D_эк – пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях D_эк = D_пе =D;

I’’эк – энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг; I’эк – энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.

При указаной схеме включения пароохладителя:

143.3+20=163.3 ккал/кг

163,3+747,73·(10696,6/75000)=269,94 ккад/кг

 

По i’эк =163.3 ккал/кг и Р¢_эк =47.52 кгс/см² находим и t¢эк =161,23 ⁰С

По i’’эк =269,94 ккал/кг и Р _б=44 кгс/см² находим и t¢¢эк =251 ⁰С

Т.к i'<i’’_эк , значит экономайзер кипящего типа

9.1.3) По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

 

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Наружный диаметр труб	D	м	0,032
Внутренний диаметр труб	Dвн	м	0,026
Количество труб в ряду	Z1	-
Количество рядов труб по ходу газов	Z2	-
Шаг труб: поперечный	S1	м	0,1
Шаг труб: продольный	S2	м	0,055
Относительный шаг труб: поперечный	S1/d	-	3,125
Относительный шаг труб: продольный	S2/d	-	1,719
Расположение труб змеевика	-	-	Шахматное
Характер взаимного течения	-	-	Противоток
Длина горизонтальной частипетли змеевика	L1	м	6,49
Длина проекции одного ряда труб на	Lпр	м	6,6
горизонтальную плоскость сечения
Длина трубы змеевика	L	м	227,8
Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу)	Hэк ч	м2	864,29337
Глубина газохода	а	м
Ширина газохода	b	м	6,7
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	9,3872
Средняя эффективная толщина	Sф	м	0,1682
излучающего слоя
Глубина газового объёма до пучка	Lоб	м	3,4
Глубина пучка	Lп	м	3,25
Количество змеевиков, включённых	m	шт
параллельно по пару
Живое сечение для прохода пара	f	м2	0,01964

 

9.1.4) Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании его газами определяют по формуле:

9,38 м²

где l_пр – длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м;

Площадь живого сечения для прохода воды:

 

0,01964 м²

 

Поверхность нагрева экономайзера:

661,1159 м²

 

Где l – длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части

змеевика (l₁):

173,059 м

 

При сжигании твердых топлив проверяют скорость продуктов горения на входе в экономайзер, которая не должна превышать максимально допустимых значений скорости газов на входе в экономайзер по условиям золового уноса труб. Скорость газов на входе в экономайзер определяют:

 

(10696,6·6,89)·(596+273)/(3600·9,38·273)=6,94 м/с

 

Скорость воды на входе в водяной экономайзер:

(75000·0,00111)/(3600·0,01964)=1,1766

 

9.1.5) Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.

 

 

Иначе коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.

 

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:

 

Где a_к—коэффициент теплоотдачи конвекцией; a’л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; Ψ -- коэффициент тепловой эффективности поверхности; = 1;

Для определения a_к—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

(10696.6·7.02)·(455+273)/(3600·9,38 273)=5,92 м/с

 

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме

a_н=56 ккал/м²·ч·^оС; добавочные коэффициенты: Сz=1

С_ф=0,975 С_s=1,006

a_к = a_н·С_z·С_ф·С_s =54,92 ккал/м²·ч·^оС

Для нахождения a_л используем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения ‘a’:

 

Для незапылённой поверхности k·p·S = k_г·r_n·S·p, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,214

 

0,9·0,032· (4·0,1·0,055/(3,1415·0,032)-1)=0,16816 м

 

р_n·S = r_n·S = 2459·0,16816=0,03609

По номограмме находим k_г =3,3847

0,115

Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:

t_s=0.5·(t’_эк + t’’_{эк усл})+(40÷60)=0,5·(163,3+269,94)+50=266,62

По номограмме находим Сг=0,937 ; а_н=54 ккал/м²·ч·^оС;

a_л = a_н·а·С_г =54·0,115·0,937=5,819 ккал/м²·ч·^оС;

 

При расчёте экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:

 

 

Где Т_к - температура газов в объёме камеры, (К); l_об и l_п – соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м;

0,5·(596+(596+314)/2)+273=798,5 К

 

lоб=3,4 м

lп=3,25 м

 

=8.026 ккал/м²·ч·^оС

 

1 · (8.026+54.928)=62.95

ε = (εо·Сd·Cфр) + Δε =0.00209

Δε =	0,002
Сd =	0,01586
εo =	0,00544
Cфр =

 

 

k = α1/(1+ε·α1) =	55,6313

9.1.6) Температурный напор

596-269.94=326.06 ^oC

 

314-163,3=150,7 ^oC

2,16

 

- если отношение больше 1,7

 

 

- если отношение меньше 1,7

 

Δt =227,96 ^oC

 

9.1.7) Определим расчётную поверхность:

(747,73·10696,6)/(55,63·227,96)=630,7

 

Невязка:

(630,7-661,1159)·100/630,7 = -4,8 %

 

 

Невязка > 2% вносим конструктивные изменения.

 

9.1.8) Найдем требуемую длину змеевика:

630,7/(3,14·0,032·38)=151,022 м

 

 

2·151,022/(6,49+3,14·0,055)=45,33

 

Следовательно принимаем Z2р равное 46

Высота экономайзера:

Получили 2 пакета по 20 и 26 трубе: h = 19∙0,055 = 1,045 м. n =2

h_эк=∑h_пэк + 0,5·(n - 1)=2,59 м

 

Расчёт закончен.