Расчет водяного экономайзера

Водяные экономайзеры устанавливаются для снижения температуры уходящих газов и предварительного подогрева питательной воды перед поступлением ее в барабан котла.

Для котельных агрегатов, работающих с давлением до 24 ата, устанавливают чугунные экономайзеры, составленные из отдельных типовых элементов ребристых труб, соединенных между собой специальными фасонными частями-калачами.

Таблица 9.1 Основные характеристики ребристых труб экономайзера

Характеристика одного элемента (трубы)	Единица измерения	Экономайзер ВТИ
Длина	мм	1500	2000	2500	3000
Поверхность нагрева с газовой стороны F_тр	м²	2,18	2,95	3,72	4,49
Живое сечение для прохода газов f_тр	м²	0,088	0,120	0,152	0,184
Вес одной трубы	кг	52,5	67,9	86,3	99,3
Число ребер	шт	63,8	85,0	105,3	137,5

Дополнительные материалы по конструкции и компоновке чугунных экономайзеров см. в [2,3].

Тепловой расчет водяного экономайзера проводится конструкторским расчетом. Для расчета экономайзера известны энтальпия и температура газов на входе в экономайзер (из расчета пароперегревателя либо кипятильного пучка, расположенных по ходу газов перед водяным экономайзером), а также энтальпия и температура газов на выходе из экономайзера I"_вэ и (из расчета воздухоподогревателя).

Из расчета воздухоподогревателя t =226 ⁰C; I =1032 ккал/кг; I' =755 ккал/кг;

Количество тепла (ккал/кг), передаваемого газами в водяном экономайзере,

где φ - коэффициент сохранения тепла; I', I'' - энтальпия газов на входе и выходе из водяного экономайзера, ккал/кг; ∆α_вэ - величина присоса воздуха в водяном экономайзере (табл.5[5]).

Расчетное тепловосприятие экономайзера, как замыкающей поверхности пароводяного тракта, можно определить также из уравнения баланса тепла (ккал/кг):

где Q_л, Q_ф, Q_пп, Q_кп - количество тепла (ккал/кг) сжигаемого топлива, воспринятое лучевоспринимающими поверхностями топки, фестоном, пароперегревателем, котельными пучками.

По величине Q_эк находят энтальпию (ккал/кг) и температуру воды на выходе из водяного экономайзера

где i'_пв - энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, ккал/кг; D_эк -расход воды через экономайзер, кг/ч.

где D- паропроизводительность котлоагрегата, кг/ч; D_пр - величина непрерывной продувки, кг/ч.

Уточним температуру уходящих газов:

Приняв количество труб в горизонтальном ряду т (m =10) чугунного экономайзера, определяют живое сечение для прохода газов и воды с таким расчетом, чтобы скорость газов была в пределах 6-9 м/с, а скорость воды 0,3 - 1,5 м/с.

Живое сечение для прохода газов (м ²)

где f_тр - живое сечение для проходов газов одной трубы, м (табл. 9.1).

Средняя скорость газов (м/с)

где V_г - объем газов в водяном экономайзере (табл. 7[5]); - средняя температура газов в экономайзере, ⁰ С. ⁰ С

Скорость воды в водяном экономайзере (м/с)

где - удельный объем воды(м³/кг) при средней температуре (определяется по таблицам [4]); f_вэ - живое сечение для прохода воды (м ²)

Коэффициенты теплопередачи для ребристых экономайзеров ВТИ находят по номограмме 12[5].

ккал/м²ч⁰С

Поверхность нагрева водяного экономайзера (м ²)

Общее число змеевиков в.э. (шт.) определяется

Количество труб в горизонтальном ряду (шт.)

7. СОСТАВЛЕНИЕ ПРЯМОГО БАЛАНСА

Расчетная невязка теплового баланса (ккал/кг)

где Q_л - тепловосприятие поверхностей нагрева в топке, ккал/кг; Q_ф - тепловосприятие фестона, ккал/кг; Q_пп - тепловосприятие пароперегревателя, ккал/кг; ΣQ_кп — сумма тепловосприятий всех конвективных испарительных поверхностей нагрева, ккал/кг; Q_вэ - тепловосприятие водяного экономайзера, ккал/кг.

ккал/кг