75 группа 2 вариант / Котельные установки и парогенераторы / Часть 3 / Ushakov_S_G__Muromkin_Yu_N__Shelygin_B_L_Teplovoy_poverochno-konstruktorskiy_raschet_kotlov_s_estestvennoy_tsirkulyatsiey

При отсутствии рециркуляции горячего воздуха, если предварительный подогрев воздуха до воздухоподогревателя осуществляется в калорифере (рис. 7.1,б), а также в случае отсутствия предварительного подогрева воздуха (рис. 7.1,в), когда tв = tхв, тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по формуле, ккал/кг (ккал/м3),

Qб	(в		Дбвп	) (I0	I0	).	(7.6)
		вп
вп			2	гв	в

В уравнениях (7.5) и (7.6) Iгво – энтальпия теоретического объема горячего воздуха (по табл. 2.3 при tгв), должна совпадать с принятым ее значением в формуле (5.10), ккал/кг (ккал/м3); Iхво – то же холодного воздуха при tхв = 30 С определяют по формуле (3.6) и сравнивают с ее значением в формуле (5.10); Iв0

– энтальпия теоретического объема воздуха перед воздухоподогревателем, подогретого за счет подачи (рециркуляции) части горячего воздуха на всас дутьевого вентилятора или в специально установленных калориферах, ккал/кг (ккал/м3); величину Iво определяют по табл. 2.3 и температуре воздуха tвперед воздухоподогревателем, которую принимают по рекомендациям табл. 7.1. При отсутствии предварительного подогрева воздуха до воздухоподогревателя принимают I0в I0хв ; вп– отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому (определяют по данным табл. 1.1 и табл. 5.3):

ввп		бт	Дбт		Дбпл .		(7.7)
Отношение объема рециркуляции в воздухоподогревателе горячего возду-
ха к теоретически необходимому определяют по формуле:
в		tв	tхв	(в		Дб ) .	(7.8)
	рц				вп
		tгв	tв			вп

Присос воздуха в воздухоподогреватель вп принимают по табл. 1.1. Температура воздуха перед воздухоподогревателем tв должна предотвра-

щать конденсацию водяных паров из газового потока на стенки труб и тем самым защищать воздухоподогреватель от низкотемпературной коррозии. Подогрев воздуха перед воздухоподогревателем за счет рециркуляции части горячего воздуха экономически целесообразен с 30 до 70 С. Более высокий подогрев (до 80 100 C) осуществляют в калориферах.

Таблица 7.1

Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель

Топливо	tв ,	С
Твердое, маловлажное, если W п < 2·%·кг·103/ккал	30
Твердое, умеренно влажное, если W п = 2 … 4 %·кг·103/ккал	45	50
Твердое, влажное, если W п = 4 … 6 %·кг·103/ккал	50	60
Природный газ	30
Мазут малосернистый, когда Sр < 0,5 %	30
Мазут сернистый, когда Sр = 0,5 … 2 %	50	70
Мазут высокосернистый, когда Sр > 2 %	80	100

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, ккал/кг (ккал/м3):

Qб	(I	эк	I	ух	Дб	I0 ),	(7.9)
вп					вп	прс
где Iэк – энтальпия	газов		за		водяным экономайзером		(искомая величина),
ккал/кг (ккал/м3); Iух – энтальпия уходящих газов (определяют по табл. 2.3 для
заданной температуры уходящих газов						ух); численное значение Iух в уравнени-
ях (7.1) и (8.8) должно быть одинаково), ккал/кг (ккал/м3);							Iпрс0 – энтальпия тео-

ретического объема воздуха (определяют по табл. 2.3 и температуре присасы-

	ваемого воздуха - t		tгв tв	), который через неплотности поверхности нагре-
		прс	2

ва воздухоподогревателя перетекает с воздушной стороны на газовую за счет разности статических давлений, ккал/кг (ккал/м3).

Уравнение (7.9) решают относительно Iэк , ккал/кг (ккал/м3):

						Qвпб				0
		Iэк	Iух					Дбвп		Iпрс.	(7.10)
По табл. 2.3 для коэффициента избытка воздуха за водяным экономайзе-
ром	эк и известной Iэк		определяют температуру газов за водяным экономай-
зером	эк . Величины Iэк		и	эк			используют в дальнейшем расчете.
7.2.3. Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению
теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
	Qб	(I	пе	I	эк		Дб		I0	),	(7.11)
	эк							эк	хв

где эк определяют по табл. 1.1.

1.3. Определяют невязку теплового баланса парового котла по формуле

ДQб Qр з		/100 (Q		Qб	Q		Qб )(1		q4	).	(7.12)
	пк		л			пе
р				ф			эк	100
Тепловосприятия поверхностей нагрева берут из уравнений теплового ба-
ланса: Qл по формуле (5.22), Qфб по формуле (6.10), Qпе по формуле (7.1), Qэкб
по формуле (7.11). КПД парового котла						пк и потери тепла от механической не-
полноты сгорания q4	определены в п. 3.

Определение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов считают правильным, если невязка, ккал/кг (ккал/м3):

б		Qрр
ДQ 0,5			,	(7.13)
	100

т.е. не превышает 0,5 % от располагаемого тепла рабочего топлива.

В противном случае в расчетах допущена ошибка. Для того чтобы найти и устранить ошибку, прежде всего проверяют правильность расчета КПД котла,

энтальпий Iух, I0гв, I0хв и полезного тепловыделения в топке Qт по формуле (5.9),

а также отсутствие арифметических ошибок при определении тепловосприятий поверхностей по балансу и энтальпий газов за каждой поверхностью Iгi (она

должна совпадать с энтальпией газов перед следующей поверхностью Iг(i 1) ).

8. ПОВЕРОЧНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ

8.1.Целью поверочно-конструкторского расчета пароперегревателя является определение его расчетной поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Из уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчетную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают ее с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность нагрева.

8.2.По чертежам парового котла составляют эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25 или 1:50 (по согласованию с руководителем) и схему движения пара. На эскизе указывают все конструктивные размеры поверхности. Примеры эскизов приведены на рис. 8.1,

8.2, 8.3, 8.4, 8.5.

8.2.1.По чертежам и эскизу составляют табл. 8.1 конструктивных размеров

ихарактеристик пароперегревателя, определяют фактические (по чертежу) поверхности нагрева, площади живых сечений для прохода газов и пара как для отдельных ступеней поверхности, так и в целом для всего пароперегревателя.

Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характером взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Нумерация ступеней в настоящем пособии ведется по ходу газа. Пароперегреватели, изображенные на рис. 8.2 и 8.3, разделять на ступени не следует. Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змееви-

ка (с учетом гибов) i и числу труб в ряду (поперек газохода) z1. Поверхность подвесных труб (например, на рис. 8.2) определяют аналогично и включают в поверхность ступени. В нее включают также поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемую дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент x, определяемый по номограмме 1а на основании соотношений S1/d и е/d, причем ed rd 0,5 (подробности в п. 5). Если к стене (потолку) примыкают два ряда труб, то поверхность второго, удаленного от стены ряда, определяют, как и поверхность змеевика, т.е. длину змеевика ступени находят с учетом длины этих труб (рис. 8.1, 8.2, 8.4, 8.5).

Таким образом, с учетом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева каждой ступени определяют по формуле, м2:

H	i	zi d		i	F	x .	(8.1)
		1 i			стi
8.2.2. Глубину газового объема до пучка каждой ступени iоб							и глубину

пучка ступени iп определяют по рекомендациям п. 10.2.6 и рис. 10.1.

Рис. 8.1. Эскиз и схема включения пароперегревателя котлов типа Е-35-4-450ГМ, Е-35-4-450КТ (БГ-35, БМ-35, ТП-35у)

Рис. 8.2. Эскиз и схема включения пароперегревателя котлов типа Е-50-4-450КТ, Е-50-4-450БТ (Е-50-40К, Е-50-40Б)

Рис. 8.3. Эскиз и схема включения пароперегревателя котлов типа Е-50-4-450ГМ (ГМ-50-1)

Рис. 8.4. Эскиз и схема включения пароперегревателя котлов типа Е-75-4-450КТ, Е-75-4-450БТ (Е-75-40К, Е-75-40Б, БКЗ-75-39ФБ)

Рис. 8.5. Эскиз и схема включения пароперегревателя котла типа Е-75-4-450ГМ (БКЗ-75-39ГМА)

Поперечный шаг в пределах каждой ступени пароперегревателей на рис. 8.2, 8.4, 8.3, 8.5 не изменяется и потому совпадает со средним его значением. На рис. 8.1 первые четыре ряда первой ступени пароперегревателя имеют удвоенный поперечный шаг (фестонированы), поэтому средний поперечный шаг для первой ступени определяют по формуле, м:

s1' = 0,25·s'1ф + 0,75·s1н.ф, (8.2)

где s'1ф и s1н.ф – соответственно поперечный шаг в фестонированной и нефестонированной частях первой ступени, м; 0,25 и 0,75 – коэффициенты, учитывающие долю поверхности нагрева первой ступени в соответствующих ее частях.

Средний продольный шаг для каждой ступени определяют расчетом по формуле, м:

s i	iп		.	(8.3)
2	zi	1
Средние шаги (поперечный или продольный) для пароперегревателя в це-
лом определяют по формуле, м:

sср	si ' H1	si " H2	.	(8.4)
i	H1	H2
По средним значениям шагов для пароперегревателя в целом s1ср				и sср2 и

среднему диаметру dср по формуле (10.14) рассчитывают эффективную толщину излучающего слоя S, м.

8.2.3. Нередко в первой и второй ступенях пароперегревателя диаметры труб не одинаковы. Тогда определяют средний диаметр (наружный и внутренний) труб для пароперегревателя в целом по формуле, м:

	ср		H1	H 2				(8.5)
d							.
			H1		H 2
			d1		d 2

По средним значениям шагов и диаметров находят их средние относительные значения для перегревателя в целом.

8.2.4. Площадь живого сечения для прохода газов при поперечном смывании газами пароперегревателя определяют на входе и выходе для каждой ступени (рис. 8.1, 8.4, 8.5) или перегревателя в целом (рис. 8.2, 8.3), а затем их усредняют. Если сечения входа Fвх и выхода Fвых отличаются не более чем на 25 %, то среднюю площадь сечения находят как среднеарифметическое, если же отличаются более чем на 25 %, то усредняют по формуле (6.4).

Площадь живого сечения на входе и выходе определяют по формуле, м2:

F	a	b	zi d		iпр	,	(8.6)
i	i		1 i

где ai – высота газохода на входе в ступень и на выходе из нее, принимаемая в плоскости, проходящей через оси первого и последнего ряда труб, м; iпр – длина проекции первого или последнего ряда труб на соответствующую (входную или выходную) плоскость сечения, м.

Таблица 8.1

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Раз-

Номер ступени

Весь паропе-

Наименование величин

Обозн.

по ходу газов

мерн.

регреватель

1

2

Наружный диаметр труб

d

м

d1

d2

dср

Внутренний диаметр труб

dвн

м

d1вн

d2вн

dвнср

Число труб в ряду

z1

шт.

z1

z1

-

Число рядов по ходу газов

z2

шт.

z2

z2

z2 + z2

Средний шаг труб:

поперечный

s1

м

s1

s1

s1ср

продольный

s2

м

s 2 '

s2 "

s ср2

относительный поперечный

s1

-

s1 '

s1"

sср

1

d

d

d

d

относительный продольный

s 2

-

s2 '

s2 "

sср2

d

d

d

d

Расположение труб

-

-

Шахматное или коридорное-

Характер взаимного движения

-

-

Противоток, прямоток,

сред

смешанный.ток и т.п.-

Длина трубы змеевика

м

1

2

-

Поверхность, примыкающая к

Fст x

м2

Fст1 x

Fст2 x

(Fст1

Fст2 ) x

стене

Поверхность нагрева

Н

м2

Н1

Н2

Н1 + Н2

Высота газохода на входе

a

м

a1

a2

-

Высота газохода на выходе

a

м

a1

a2

-

Проекции труб на входе

'iпр

м

'1пр

'2пр

-

Проекции труб на выходе

"iпр

м

"1пр

"2пр

-

Ширина газохода

b

м

b

b

b

Площадь живого сечения для

F1

м2

F1

F2

-

прохода газов на входе

То же на выходе

F

м2

F1

F2

-

То же среднее

Fср

м2

F1ср

F2ср

Fср

Средняя эффективная толщина

S

м

-

-

S

излучающего слоя

Глубина газового объема до

об

м

1об

2об

( 1

2 )об

пучка

Глубина пучка

п

м

1п

2п

( 1

2 )п

Количество змеевиков, вклю-

m

шт.

m1

m2

mср

ченных параллельно по пару

Живое сечение для прохода па-

f

м2

f1

f2

fср

ра