Материал: Вторинні енергетичні ресурси та енергозбереження - Навчальний посібник (Самохвалов В.С.)


3.1. установка повітропідігрівників котельних установок

Установка повітропідігрівників як основної хвостової поверхні котельних установок обумовлюється їх потужністю, видом палива (деревні відходи, торф, малосірчисті, високовологе буре вугілля), а також конструкцією топко­вих пристроїв (шарові, камерні).

Разом водяні економайзери і повітропідігрівники встановлюються тоді, коли при встановленні хвостової поверхні тільки одного типу не вдається зни­зити температуру відхідних газів нижче 250 °С.

У котельних установках із шаровим спалюванням палива повітря підігрі­вається до 150-250 °С у залежності від вологості палива і вмісту легких речо­вин, а в котельних установках із камерними топками до 300-400 °С у залежно­сті від виду палива. Температура газів при вході в повітропідігрівник, щоб не було короблення трубних дошок, не повинна перевищувати 500-550 °С.

Температура повітря при вході в повітропідігрівник для запобігання коро­зії його стінок повинна бути вище від температури точки роси. Значення тем­ператури повітря при вході в повітропідігрівник можна прийняти за даними табл. 3.1.

 

 

Таблиця 3.1

При спалюванні сірчистих палив (8п = 0,25 + 2 \%) сталеві повітропідігрів-ники встановлювати не можна.

В опалювально-виробничих котельнях варто встановлювати лише трубча­сті повітропідігрівники. Трубчасті повітропідігрівники монтують зі сталевих тонкостінних труб діаметром 51/46 або краще 40/37 мм, кінці яких вварюють у трубні дошки. Труби повітропідігрівника частіше розташовують у шахматно­му порядку.

Швидкість руху димових газів повинна бути в межах V = 10-12 м/с, але не менше 8 м/с, для запобігання забруднення поверхонь труб.

Через дуже компактне розташування труб для зниження опору повітропі-дігрівника з повітряної сторони швидкість руху повітря рекомендується при­ймати в два рази нижче від швидкості руху газів.

Теплова потужність трубчастих повітропідігрівників розраховується за рівнянням, кВт:

б = («г — 0,1) V,, ■ с ■ Вр( і • і •), (3.1) де   «т — значення коефіцієнта надлишку повітря в топці;

У0 — теоретично необхідна кількість повітря, м3/кг;

с — теплоємність повітря в межах температур від 0 до 200 °С, кДж/м3-К;

Вр — витрата палива, кг/с;

0,1 — коефіцієнт, який ураховує присоси повітря в топку; £' і £ * температури повітря до і після повітропідігрівника, значення яких задаються.

Основні рівняння при розрахунку конвективного теплообміну в повітро-підігрівнику:

рівняння теплопередачі:

бт = к ■ ^ • Аґсер; (3.2) рівняння теплового потоку, переданого поверхні нагрівання в результаті зміни ентальпії газів у повітропідігрівнику:

Єб = Вр ■ <р(Н' — Н • + АНп). (3.3) Розрахунок вважається завершеним, коли обидва рівняння перетворю­ються в рівність (при перевірочному розрахунку):

к ■ ^ ■ Аґсер = Всер ■ <р(Н' — Н" + АНп), (3.4) де <р — значення коефіцієнта збереження теплового потоку, що враховує втра­ти теплового потоку до навколишнього середовища;

АНп — зміна ентальпії повітря внаслідок присмоктувань до газоходу; ^ — поверхня нагріву повітропідігрівника, м2; к — значення коефіцієнта теплопередачі, Вт/(м2 ■ К); Аісер — середня логарифмічна різниця температур, °С; Н' і Н" — ентальпія газів до і після повітропідігрівника, кДж/кг. Середня логарифмічна різниця температур розраховується в залежності від схеми руху теплоносіїв. У випадку прямотечії або протитечії:

=   9'-9" (3.5)

ср       9- £       v '

1п        ^

9"£сер

або

= 9+9"-£+£"" (3.6)

сер      2 2

де  9 і 9" — відповідні температури газів;

£сер — середня температура повітря в повітропідігрівнику.

Значення температурного напору як середньоарифметичну різницю тем­ператур (3.6) можна використовувати в тих випадках, коли

^ < 1,7, (3.7)

А£м     V '

де А£б — різниця температур між теплоносіями у тому кінці поверхні нагрі­ву, де вона більше, °С;

А£м — різниця температур на іншому кінці поверхні нагріву.

Значення коефіцієнту збереження теплоти:

 

?5

7ка + \%

(3.8)

 

де   qs — втрати теплоти до навколишнього середовища; 7іа — коефіцієнт корисної дії котлоагрегату.

Поверхня нагріву повітропідігрівника в м2

F = nicdl, (3.9) де n — число труб із зовнішнім діаметром d, м, що входять у повітропідігрів-ник, шт;

l — довжина труб, що дорівнює довжині або висоті повітропідігрівника, м. Значення розрахункового коефіцієнта теплопередачі трубчастих повітро-підігрівників визначається за формулою:

k = 0,7 аа , (3.10)

ак + аг

де  0,7 — коефіцієнт використання поверхні теплообміну;

а",, — значення коефіцієнта тепловіддачі від газів до стінки за рахунок конвекції;

а* — значення коефіцієнта тепловіддачі від стінки до повітря.

Примітка. * — значення коефіцієнтів тепловіддачі визначають за номограмами [49; 17].