2.5 Расчёт водяного 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/час, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25 т/час вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного экономайзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоковлажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая установка водяного экономайзера и воздухоподогревателя.

При установке только водяного экономайзера рекомендуется ниже приведённая последовательность расчёта.

1) По уравнению теплового баланса определить количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:

=359.31 кДж/кг (6.75)

где Q_б– количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов, кДж/кг или кДж/м³;

- энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется по температуре продуктов сгорания, известной из расчёта предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг или кДж/м³;

- энтальпия уходящих газов, определяется по принятой в начале расчёта температуре уходящих газов, кДж/кг или кДж/м³;

φ – коэффициент сохранения теплоты, определяется по формуле (5.34);

∆α_ЭК – присос воздуха в экономайзер;

- энтальпия теоретического объёма воздуха.

2) Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяется энтальпия воды после водяного экономайзера:

=55.41 , кДж/кг; (6.76)

где - энтальпия воды после водяного экономайзера, кДж/кг;

D – паропроизводительность котла, кг/с;

D_ПР– расход продувочной воды, кг/с.

3) По энтальпии воды после экономайзера и её давлению из таблиц для воды и водяного пара определяется температура воды после экономайзера .

Если полученная температура воды окажется на 20ºС ниже температуры при давлении в барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный водяной экономайзер. При несоблюдении указанных условий к установке следует принять стальной змеевиковый водяной экономайзер.

4) В зависимости от направления движения воды и продуктов сгорания определяется температурный напор по формуле (6.52).

5) Выбираются конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера. Для чугунного и стального экономайзера выбирается число труб в ряду с таким расчётом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной паропроизводительности котла. Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров ВТИ приведены в таблице 6.7. Число труб в ряду для чугунных экономайзеров должно быть не менее трёх и не более 10.

Стальные экономайзеры выполняются в виде змеевиков из труб с наружным диаметром (28…38) мм (толщина стенки до 4 мм). В промышленных котлах вертикальной ориентации змеевики обычно располагаются параллельно фронту котла. Дл я более компактной компоновки стального экономайзера применяют шахматное расположение труб и минимальные относительные шаги и .При этом относительный шаг = (2,2…3,5), а минимальный относительный шаг для однониточных змеевиков при холодной гибке труб = 2.