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 d_нар, мм 28, 30, 32, 38.

Расположение труб в пучке шахматное.

Скорость дымовых газов при

номинальной производительности w_г, м/с 6-12 (оптимальная 8-10).

Скорость воды в трубах w_в, 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)d_нар.

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 V_c 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 D_к – количество воды проходящей через экономайзер котлоагрегата, кг/с;

ν_в – удельный объём воды, м³/кг; d_вн – 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 d_вн. 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 H_э – расчетная площадь поверхности экономайзера, м²; l – длина одной петли, м; d_нар – 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:

t_пв1 = 175 ˚C; t_ух1 = 295 ˚С; t_ух2 = 295 ˚С; I_г^с=2557,4 кДж/кг;

I_г^б=4089,0 кДж/кг; η_ка^брс =83,3; q₅^c=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 (С_в=4,19 кДж/кг∙˚С)

Имеем:

˚С;

˚С;

˚С.

Температурный напор:

˚С.

Поверхность экономайзера (К_э = 0,02 кВт/м²∙К):