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 к площади поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны.

Стальные гладкотрубные экономайзеры выполняют в виде горизонтальных змеевиков и 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, , мм	28, 30, 32, 38
Расположение труб в пучке	шахматное
Скорость дымовых газов при номинальной производительности , м/с	6-12 (оптимальная 8-10)
Скорость воды в трубах , м/с - экономайзеров не кипящего типа - экономайзеров кипящего типа	0,4 0,8
Относительный шаг труб: - поперек хода газов - по ходу газов	2-3 (оптимальный 2,3-2,5) 1-1,5
Радиус изгиба труб, м
Радиус пакета труб, м	0,9 -1,2

 

 

Методика определения основных конструкционных характеристик стального гладкотрубного экономайзера следующая. Предварительно выбрав размеры горизонтпльного 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 и по ходу движения , производят расстановку труб экономайзера (рисунок 20).

Согласно выбранным размерам определяют площадь сечения для прохода газов:

 

, (63)

 

где - количество труб в горизонтальном ряду, шт.

 

 

Рисунок 19 - Расположение труб экономайзера

 

Скорость дымовых газов находят по отношению объемного секундного расхода газов к площади живого сечения газохода .

 

м³/с, (64)

 

, (65)

 

м/с. (66)

 

Если скорость газов выходит за допустимые пределы, то производят соответствующую корректировку размеров живого сечения газохода экономайзера.

Скорость движения воды в трубах рассчитывают по формуле:

 

м/с, (67)

 

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

- удельный объем воды, м³/кг;

- внутренний диаметр трубы, мм;

- общее количество параллельно включенных труб по воде, шт.

 

При шахматном расположении труб в пучке . 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 включенных труб или уменьшением диаметра . В ряде случаев уменьшение количества змеевиков ведет к черезмерному увеличению экономайзера по высоте. Иногда для повышения скорости воды в трубах более целесообразно использовать одну из схем (а или б) двухходового экономайзера (рисунок 21).

Рисунок 21 - Схема двухступенчатого экономайзера

 

Количество петель в одном змеевике рассчитывают по формуле:

 

, (68)

 

где - расчетная площадь поверхности экономайзера, м²;

- длина одной петли, м;

- наружный диаметр трубы, мм;

- количество змеевиков, установленных в газоходе, шт.

 

При одноходовом (по воде) экономайзере , при двухходовом .

Расчетная высота экономайзера равна

мм. (69)

 

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.

 

Таблица 5 - Характеристики чугунных блочных водяных экономайзеров по ОСТ 24.271.30-74МЭМ

Тип экономайзера	Тип котлоагрегата	Поверхность нагрева, м2	Длина трубы, мм	Количество труб, шт.	Количество колонок, шт.
ЭП2-94	ДЕ-4-14ГМ	94,4		16 × 2
ЭП2-142	КЕ-4-14С	141,6		16 × 3
ДЕ-6,5-14ГМ
ЭП2-236	КЕ-6,5-14С			16 × 5
	ДЕ-10-14ГмН
ЭП1-236	ДКВр-6,5-13			16 × 7
ЭП1-330	ДКВр-10-13	330,4		16 × 7
КЕ-10-14С
ЭП2-330	ДЕ-16-14ГМН	330,4		16 × 7
ЭП1-646	ДКВр-20-13			16 × 9
КЕ-25-14С
ЭП1-808	ДКВр-20-13			16 × 9
	ДЕ-25-14ГМ

 

 

Рисунок 22 - Детали чугунного водяного экономайзера:

а – ребристая труба; б – соединение труб

 

Рисунок 23 - Компоновка чугунного водяного экономайзера в кирпичной обмуровке

 

 

Пример расчета

Исходные данные:

 

°С; ºС;

°С; кДж/кг;

кДж/кг; ;

; кДж/кг;

кг/с.

 

Согласно схеме вода в экономайзер подается из деаэратора, соответственно °С

Коэффициент сохранения тепла:

 

,

 

 

Тепловосприятие экономайзера:

 

,

 

кДж/кг,

 

где - величина присоса воздуха в газоходе экономайзера (приложение А, таблица 2).

 

Энтальпия питательной воды на выходе из экономайзера:

 

,

 

кДж/кг.

 

В курсовом проекте допускается условно определять температуру воды на выходе из экономайзера по ее энтальпии через теплоемкость (). Имеем:

,

 

ºС,

 

,

 

ºС,

 

,

 

.

 

Температурный напор в экономайзере определяется из выражения:

 

,

 

 

Поверхность экономайзера:

 

,

 

м2.

 

Далее производится конструктивный расчет.

По поверхности нагрева экономайзера произвести подбор количества и длины труб водяного экономайзера (таблица 5), рассчитать необходимые величины, согласно формулам п 9.2. Недостающие параметры подобрать в соответствии с ([3] приложение 2; [4])

 

 

Графическая часть

 

 

Необходимо выполнить чертеж экономайзера по полученным конструктивным размерам, согласно рисункам 22 и 23.

Необходимые графики, схемы и рисунки, поясняющие текстовую и расчетную части пояснительной записки, помещаются в записке.

Перед выполнением графической части проекта следует изучить единую систему технической документации (ЕСКД), устанавливающую форму, размеры, порядок заполнения графы для основной надписи и дополнительных граф к ней на чертежах и схемах всех видов студенческих работ, курсовых и дипломных проектов [5, 6] (см. прил. 5).