// //
Дом arrow Научная литература arrow теплоснабжение arrow Вторичные энергетические ресурсы (вэр)
Вторичные энергетические ресурсы (вэр)

 

10. ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ (ВЭР)

 

Вторичные энергетические ресурсы – это потенциал основного или промежуточного продукта, отходов, образующихся в технологических агрегатах, но не использованного в них. Этот потенциал может частично или полностью использоваться для теплоснабжения и других целей.

            Различают ВЭР избыточного давления – потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, которые необходимо снижать перед их использованием на следующем этапе или выбросом в атмосферу, тепловые – физическое тепло отходящих газов технологических установок, физическое тепло основной и побочной продукции, тепло рабочих тел систем принудительного охлаждения, тепло горячей воды и пара, топливные – горючие газы плавильных печей, горючие газы процессов химической и термохимической переработки сырья, отходы деревопереработки и т.п. При использовании ВЭР экономится топливо на замещаемых установках. ВЭР могут использоваться в виде топлива, для выработки тепла с паром или горячей водой, для выработки электроэнергии.

 

10.1. Использование тепла уходящих газов.

 

            Целесообразность использования тепла уходящих газов определяется их температурой и количеством. Температура уходящих газов Конс_10. Здесь Конс_10 температуры горения, продуктов сгорания и технологического процесса; b – коэффициент смесеобразования, зависящий от способа подачи топлива и вида горелочных устройств. b =0.68…0.96. Количество уходящих газов определяется как Конс_10.

 В – расход топлива; z – коэффициент выбивания газов из рабочей зоны; DVв – подсосы воздуха в газоходе.

            Различают внутреннее и внешнее использование тепла уходящих газов.

1.Внутреннее (регенеративное) – для нагрева компонентов топлива или исходного сырья. При таком использовании тепла снижается расход топлива на технологический процесс, поэтому это направление использования тепла предпочтительнее.

2.Внешнее технологическое. При этом топливо экономится на технологическом агрегате.

3.Внешнее энергетическое – для выработки пара или горячей воды. Топливо экономится на ТЭЦ или в котельной.

4. Комбинированное.

В качестве утилизаторов тепла применяются котлы-утилизаторы. Котлы-утилизаторы классифицируются по:

1.      температуре газов на входе в котел. Котлы с температурой газов от 400 до 900 0С относятся к низкотемпературным. Котлы с температурой газов от 900 до 1100 0С относятся к котлам высокотемпературной группы. В диапазоне температур  от 900 до 1100 0С выбор типа котла зависит от агрегатного состояния технологического уноса. При жидком уносе применяют котлы  высокотемпературной группы, при гранулированном уносе – котлы низкотемпературной группы;

2.      способу циркуляции – котлы с естественной и принудительной циркуляцией. Принудительная циркуляция позволяет применить разобщенное размещение элементов котла;

3.      параметрам пара – низкие, средние, высокие;

4.      компоновке.

 

 

10.1.1. Особенности котлов низкотемпературной группы

 

            Для этих котлов характерно пропускание большого количества газов на 1 тонну пара – Vпс/D, м3/кг. При температурах 600-650 0С Vпс/D=6…8. При температурах 250 0С Vпс/D=2…2.5. Для котлов с автономным сжиганием топлива Vпс/D=1.2…1.5.

            Первым по ходу газов элементом котла является пароперегреватель. Последним по ходу газов элементом является экономайзер. Испарительные пакеты выполняют из двух-трех секций. Размеры секций определяются из условия Конс_10, где l – длина труб секции, D – паропроизводительность секции. Температура газов на выходе секции

Конс_10.Конс_10- минимальная разность температур газов и воды при температуре воды равной температуре насыщения. Обычно Конс_10=80…100 0С. Конс_10 - снижение температуры газов при наличии экономайзера. Эта величина мала, поэтому часто котлы-утилизаторы выполняются без экономайзера. Для интенсификации процессов передачи тепла следует увеличивать скорость газов и уменьшать диаметр труб. При поперечном обтекании w=2…3.м/с, d=20…30 мм. При продольном обтекании w=6…8 м/с, d=50…60 мм.

 

10.1.2. Особенности котлов высокотемпературной группы.

 

            Первым по ходу газов элементом котла является радиационная камера охлаждения, экранированная кипятильными трубами. Газы охлаждаются до температуры 900 0С. Следующим по ходу газов является воздухоподогреватель. Он может быть двухступенчатым, если нужно нагревать воздух выше 300-350 0С. В этом случае в рассечку устанавливается экономайзер.

 

10.2. Контактные теплообменники

В контактном теплообменнике продукты сгорания топлива непосредственно соприкасаются с холодной водой. Контактные теплообменники устанавливаются только при сжигании природного газа. Контактный теплообменник может входить в состав контактного водоподогревателя, может использоваться как средство утилизации тепла продуктов сгорания. Продукты сгорания можно охладить до температуры в 35-45 0С.

Контактные теплообменники бывают двух типов – с пассивной насадкой (контактные экономайзеры) и с активной насадкой (КТАНы).

В контактном экономайзере насадка обычно выполняется из керамических колец Рашига. У этих колец диаметр равен высоте. Размеры колец 25х25, 35х35, 50х50 мм. Кроме колец Рашига насадка может выполняться из витых пластин, металлических сеток, стержней, проволоки, стружки. Для защиты газохода и дымовой трубы от коррозии установлен каплеуловитель. После него газоход имеет вертикальный участок, в котором осуществляется подсушивание дымовых газов. Вода и дымовые газы движутся в режиме противотока. Разность температур воды на входе и газов на выходе может быть до 3 0С.

            Контактный теплообменник с активной насадкой имеет два контура воды. Чистая вода циркулирует в трубах. Снаружи эти трубы омываются водой после их контакта с дымовыми газами. Насадка выполнена в виде трубного пучка и участвует в теплообмене. Насадка может быть одно-, двух- и трехслойной. Соответственно, можно нагревать один, два или три потока воды. Максимальная температура воды в КТАНе составляет 50-55 0С. Разность температур воды и газов в любом сечении не должна быть меньше 8-10 0С.

            При работе контактных теплообменников отходящие газы охлаждаются ниже температуры точки росы. Это позволяет использовать теплоту конденсации водяного пара продук

Конс_10

тов сгорания. В результате эксплуатационный КПД доходит до 95-96 %, считая по высшей теплоте сгорания топлива. Величину скрытой теплоты конденсации определяют по формуле

            Конс_10,

где r – скрытая теплота конденсации водяных паров в продуктах сгорания 1м3 природного газа; Конс_10 - влагосодержание отходящих газов в расчете на 1 кг сухих продуктов сгорания, кг/кг; Конс_10 - плотность сухих отходящих газов, кг/м3; Конс_10 - объем сухих отходящих газов при полном сгорании 1м3 природного газа, м3/ м3. При Конс_10=1  Конс_10=4010 кДж/м3. С увеличением коэффициента избытка воздуха Конс_10 меняется незначительно. Воду в контактном экономайзере можно нагреть до температуры 55-65 0С.

            Вода в контактной камере может быть нагрета до определенного предела – температуры мокрого термометра - tм. Вода в контактной камере стекает сверху вниз в виде тонких пленок.

Нагретые дымовые газы движутся вверх и при этом нагревают воду. Предположим, что в сечении ВС вода достигает максимальной температуры tм и затем до сечения АD не меняют температуру. В зоне АВСD газы находятся в ненасыщенном состоянии. Рассмотрим случай, когда отсутствует термодинамическое равновесие между водой и газами (рис.10.1,а). Пленка воды имеет малую толщину, т.о. можно пренебречь изменением температуры по ее толщине. Пленка воды и газы могут находиться как в состоянии термодинамического равновесия, так и в неравновесном состоянии. В зоне ABCD будет наибольшая разность температур Конс_10 и наибольшая разность парциальных давлений водяных паров над пленкой воды и в толще газов Конс_10. Так как в зоне ABCD температура воды не меняется, то все тепло от газов идет на испарение воды. Т.е., в этой области ABCD устанавливается динамическое равновесие

            Конс_10

            Конс_10,                                                                             (10.1)

a – коэффициент теплоотдачи между водой и газами; b – коэффициент массоотдачи; dм и – влагосодержание смеси и газов; r – теплота парообразования. Процесс испарения, при котором все тепло идет на испарение и вместе с парогазовой смесью возвращается в поток газов называется адиабатическим испарением, а tм – температура адиабатического испарения – не что иное, как температура мокрого термометра. Из (10.1) видно, что tм зависит от начальной температуры газов, влагосодержаний смеси газов и пара над пленкой  и продуктов сгорания вдали от пленки.

            Рассмотрим случай, когда между пленкой воды и газами существует термодинамическое равновесие. В сечении ВС вода достигает максимальной температуры tм и далее не нагревается. Продукты сгорания в сечении AD находятся в ненасыщенной состоянии. Двигаясь вверх они насыщаются парами воды и к сечению ВС достигнут температуры адиабатического насыщения. Будем считать, что стенки камеры адиабатные – потерь тепла в окружающую среду нет. Баланс тепла процесса охлаждения газов

            Конс_10 - начальная энтальпия продуктов сгорания с температурой tн на входе;

            Конс_10 - тепло влаги, испаренной из массы воды с температурой  tм в поток продуктов сгорания в зоне ABCD;

            Конс_10 - конечная энтальпия газов с температурой tм.

Таким образом,

Конс_10+Конс_10=Конс_10.                                       (10.2)

Характер процесса охлаждения продуктов сгорания зависит от значения температуры воды в момент соприкосновения с газами. Анализ процесса охлаждения газов удобно провести в i-d диаграмме продуктов сгорания.

Конс_10

Конс_10

                        а)                                                                                 б)

            Рис.10.4. i –d диаграмма

а) Построение i –d диаграммы;  б) Режимы охлаждения продуктов сгорания в камере

Точка А на диаграмме соответствует состоянию продуктов сгорания на входе в камеру. При соприкосновении с водой нагретые газы охлаждаются и при этом нагревают воду. Характер процесса охлаждения зависит от температуры воды на выходе из камеры.

            Предположим, что температура воды ниже температуры точки росы продуктов сгорания. Процесс охлаждения в данном случае показан кривой 1. Так как парциальное давление водяных паров в массе газов выше парциального давления водяных паров над пленкой воды, то в процессе охлаждения влагосодержание газов будет уменьшаться. Т.е. водяной пар в продуктах сгорания будет конденсироваться. При этом с самого начала процесса охлаждения выделяется скрытая теплота парообразования.

            Пусть теперь температура воды на выходе из камеры выше температуры точки росы, но ниже температуры мокрого термометра. Процесс охлаждения показан кривой 2. Парциальное давление водяных паров в газах ниже парциального давления паров  на пленкой воды. Поэтому влагосодержание газов увеличивается (отрезок А-К на кривой 2). В точке К температура продуктов сгорания равна температуре точки росы (т.К находится на пересечении линии d=const и f=100 %). На отрезке К-М происходит конденсация водяного пара из продуктов сгорания, причем в воду переходит вся вода, которая испарилась в продукты сгорания на отрезке А-К. Тепло, которое при этом выделяется равно теплу, затраченному на их испарение, поэтому оно не влияет на КПД аппарата и называется оборотным теплом.

            Рассмотрим процесс охлаждения в случае, когда температура воды на выходе из камеры равна температуре мокрого термометра. Процесс охлаждения показан кривой 3. На отрезке А-F процесс идет по линии мокрого термометра. Газы охлаждаются и одновременно увлажняются. Двигаясь вверх по камере продукты сгорания охлаждаются и с т.F температура воды становится меньше температуры мокрого термометра, но выше температуры точки росы. На отрезке F-N процесс идет так же, как и на отрезке A-K кривой 2. Т.N соответствует температуре вторичной точки росы.

            Лучшим вариантом проведения процесса охлаждения является кривая 1. В этом случае не возникает оборотного тепла. Тепло конденсации сразу идет на нагрев воды. Но так получается, если вода в контактной камере не нагревается выше 57-59 0С. Иначе процесс охлаждение будет протекать по кривой 2 или 3.

            Если парциальные давления водяных паров в газах и над пленкой воды равны, то массообмена нет. Количество тепла, которое получает вода равно

            Конс_10                                                                                                      (10.3)

Конс_10- количество тепла, передаваемое от газов к воде за счет конвекции (сухой теплообмен). Если парциальные давления водяных паров над пленкой воды и в газах различны, то могут идти процессы испарения или конденсации. Массообмен можно представить в виде

            Конс_10                                                                                                  (10.4)

b – коэффициент массоотдачи. Количество тепла в результате массообмена есть

            Конс_10.                                                                                                  (10.5)

Результирующее количество тепла, которое передается от продуктов сгорания к воде есть

Конс_10Конс_10Конс_10.                           (10.6)

В зависимости от конечной температуры нагрева воды контактную камеру можно разбить на одну, две или три зоны.

1. Конечная температура воды меньше температуры точки росы продуктов сгорания. В контактной камере будет одна зона конденсации. С самого начала контакта воды с газами будет происходить конденсация водяных паров из продуктов сгорания и полностью будет использоваться теплота конденсации. На любом участке конденсационной зоны общее количество тепла, переданного от газов к воде равно

Конс_10.

Характер сухого и мокрого теплообмена показан на рис.10.5.

2. Конечная температура воды Конс_10. В этом случаев контактной камере будет создаваться зона испарения и зона конденсации. Зона испарения всегда создается на нижнем участке камеры, где вода имеет максимальную температуру. При контакте с нагретой водой газы будут охлаждаться и при этом одновременно будут насыщаться парами воды. В зоне испарения контактный нагрев воды идет за счет сухого теплообмена. Мокрый теплообмен является отрицательной величиной. Общее количество тепла, переданное в зоне испарения равно

            Конс_10.

Конс_10

Конс_10

                              а)                                                                                 б)

Рис.10.5. Изменение температуры, парциального давления (а) и сухой и мокрой теплоты воды и газов (б)

По мере продвижения вверх по контактной камере температура газов будет снижаться, влагосодержание увеличиваться до тех пор, пока парциальные давления водяных паров в газах и над пленкой воды не сравняется. Этот момент для газов соответствует вторичной точке росы. В этом месте заканчивается зона испарения и начинается зона конденсации. При дальнейшем продвижении по контактной камере температура и влагосодержание газов уменьшается. Процесс в двухзонной камере изображен на рис.10.6.

Конс_10 Рис.10.6. Изменение температуры и парциального давления паров (а), сухой и мокрой теплоты газов и воды (б) в двухзонной контактной камере

      В зоне испарения количество тепла, отданное сухим теплообменом от газов к воде Конс_10 измеряется площадью OBCD. Часть этого тепла (CDE) идет на испарение воды. Теплосодержание образовавшихся водяных паров в виде оборотного тепла Конс_10 представлено площадью ABO. Результирующее количество тепла Конс_10, воспринятое водой от газов в зоне испарения (OBCE) равно Конс_10.

     Конс_10Конс_10        -        Конс_10            -           Конс_10

Величина сухого теплообмена за счет разности температур газов и воды

Величина мокрого теплообмена, в результате которого образуются водяные пары

Начальное теплосодержание влаги DG, образовавшейся  в процессе мокрого теплообмена и поступившей в газовый поток с температурой tм

      В зоне конденсации общее количество тепла, которое воспринимается водой от газов

Конс_10.

 Конс_10 - величина сухого теплообмена – площадь ВМС; Конс_10 - оборотное тепло в виде мокрого теплообмена, возникающего за счет конденсации водяных паров в зоне испарения; Конс_10- величина мокрого теплообмена, возникающего при конденсации водяных паров в продуктах сгорания – площадь МКF. Общее результирующее количество тепла Конс_10 в зоне конденсации – площадь БМЖС.

3. Если температура воды равна температуре мокрого термометра, то контактную камеру по высоте можно разделить на три зоны – первую и вторую зоны испарения и зону конденсации.

В первой зоне вода нагрета до tм. При контакте ее с газами идет интенсивное испарение воды в поток газов и их охлаждение. В первой зоне идет интенсивный "сухой" теплообмен между газами и водой.

      Конс_10 - площадь ABCD на рис.10.7. Величина сухого теплообмена - Конс_10 - площадь OCMN на рис.10.7. Величина мокрого теплообмена rDG – площадь OCEF.

Конс_10= rDG.

Конс_10Рис.10.7. Изменение температуры и парциального давления (а) и теплообмена (б) по высоте контактной камеры.

Во второй зоне происходит нагрев и испарение воды. Температура воды меньше температуры мокрого термометра. Результирующее количество тепла во второй зоне

      Конс_10.

В зоне конденсации вода нагревается за счет

1.Сухого тепла газов - Конс_10 - площадь KBLЗ.

2. Оборотного тепла от конденсации водяного пара, испарившегося в поток газов в первой и второй зонах испарения

Конс_10 - площадь KDИ.

3. Мокрого тепла от конденсации паров воды из продуктов сгорания

Конс_10 - площадь LЖИ.

 Определение влагосодержания и состава дымовых газов.

      Исходными данными для теплового расчета служат состав и расход продуктов сгорания, температура и влагосодержание. По составу газообразного топлива рассчитывают теоретически необходимый объем воздуха и количество продуктов сгорания – Конс_10. При коэффициенте избытка воздуха a>1 в продуктах сгорания присутствуют еще и кислород и дополнительное количество азота.

Конс_10;     Конс_10.

Величина влагосодержания dн дымовых газов на входе в контактную камеру можно определить по массовым расходам сухих и влажных газов – Gсг и Gвг.

Конс_10;     Конс_10.

Тогда влагосодержание определяется как

            Конс_10. Температура газов на входе в камеру – – определяют по результатам теплового расчета котла.

            Тепловой расчет контактного экономайзера.

            Воду в контактном экономайзере нагревают до возможно более высокой температуры – 55…65 0С, близкой к температуре мокрого термометра. Температуру уходящих газов на выходе экономайзера принимают равной 35 – 40 0С. При этих условиях теплопроизводительность контактного экономайзера равна

Конс_10.

Здесь Конс_10 - теплоемкость газов при температурах на входе и на выходе; dн, dк – влагосодержание газов на входе и выходе; B – расход топлива; Gсг – расход сухих газов в расчете на 1 м3 топлива. Расход нагреваемой воды определяется по уравнению теплового баланса

            Конс_10.

Коэффициент орошения

            Конс_10.

Характер изменения параметров продуктов сгорания определяют по i-d диаграмме. Она строится по давлению на выходе из котла.

            Конс_10,

где Конс_10- среднегодовое барометрическое давление в данной районе; Конс_10- потери давления в газовом тракте котла; Конс_10 - разрежение в топке котла 2…3 мм.вод.ст. Энтальпия влажного газа i и их влагосодержание d рассчитываются по формуле

            Конс_10,         Конс_10.

Конс_10 - молекулярные массы воды и сухих газов; pп – давление насыщения водяного пара в продуктах сгорания – определяется по таблице свойств воды.

Сначала строится i-d диаграмма. Проводятся линии постоянной температуры. Линии постоянной энтальпии проводятся под углом 135 0 к оси ординат. Проводится линия f=100 %.

Графический расчет проводится в следующей последовательности.

1.      По температуре и влагосодержанию дымовых газов на входе в камеру на i-d диаграмму наносят точку А.

2.      Проводят изотерму Конс_10 на выходе из камеры до пересечения с линией f=100 %. Точка В.

3.      Проводят линию АВ. Точку пересечения линии АВ с изотермой t1 обозначим 1.

4.      По i-d диаграмме определяют энтальпию и влагосодержание газов в т.1.

5.      Определяют температуру воды в т.1.

Конс_10.

6.      Проводят изотерму температуры воды в т.1 Конс_10 до пересечения с линией f=100 %. Точка 1'.

7.      Соединяют точки 1 и 1'. Точку пересечения ее с изотермой t2 обозначим 2.

8.      Определяют по i-d диаграмме энтальпию и влагосодержание в т.2.

9.      Находят температуру воды в т.2.

Конс_10.

Конс_10

Рис.10.8. Графический расчет процесса охлаждения продуктов сгорания

10.    По температуре и влагосодержанию дымовых газов на входе в камеру на i-d диаграмму наносят точку А.

11.    Проводят изотерму Конс_10 на выходе из камеры до пересечения с линией f=100 %. Точка В.

12.    Проводят линию АВ. Точку пересечения линии АВ с изотермой t1 обозначим 1.

13.    По i-d диаграмме определяют энтальпию и влагосодержание газов в т.1.

14.    Определяют температуру воды в т.1.

Конс_10.

15.    Проводят изотерму температуры воды в т.1 Конс_10 до пересечения с линией f=100 %. Точка 1'.

16.    Соединяют точки 1 и 1'. Точку пересечения ее с изотермой t2 обозначим 2.

17.    Определяют по i-d диаграмме энтальпию и влагосодержание в т.2.

18.    Находят температуру воды в т.2.

Конс_10.

19.    Проводят изотерму Конс_10 до пересечения с линией f=100 %. Точка 2'.

Аналогично выполняется расчет процесса охлаждения газов и на последующих участках.

Полезный объем контактной камеры насадочного типа в общем виде находят по формуле

Конс_10,

где Q, к, Dt – количество теплоты, коэффициент теплопередачи и среднелогарифмическая  разность температур газов и воды; f – коэффициент смачиваемости; f – удельная поверхность насадки, т.е. геометрическая поверхность элементов насадки, отнесенная к единице объема камеры. Коэффициент смачиваемости зависит от плотности орошения и размеров колец. Индекс "и" означает зону испарения, индекс "к" означает зону конденсации. При наличии в камере зон испарения и конденсации

      Конс_10

Здесь Конс_10 - температура воды на линии насыщения.

Конс_10 - оборотное тепло. Если зона испарения отсутствует, то =0, и теплопроизводительность контактной камеры равна теплоте конденсации.

На эффективность работы контактной камеры большое влияние оказывает режимы движения потоков газов и воды. При малой плотности орошения и небольшой скорости газов в толще насадки вода движется ламинарно в виде тонких пленок. Насадка частично смочена водой, поэтому охлаждение газов происходит на отдельных участках. Гидравлическое сопротивление при этом минимально. Этот режим соответствует участку 1 на рис.10.9. Этот режим заканчивается точкой торможения Т. При повышении плотности орошения и скорости газов наступает пленочно-струйный режим – участок 2. Поверхность насадки почти полностью смочена. При дальнейшем повышении скорости газа и плотности орошения нижние 2-3 ряда колец полностью залиты водой.

Конс_10

Рис.10.9. Гидродинамические режимы и переходные точки в насадке

            Происходит подвисание воды – т.П. Начинается третий режим – участок 3. Он характерен турбулизацией водяной пленки. При дальнейшем увеличении плотности орошения вся насадка залита водой, через которую барботируются продукты сгорания. Таким образом, вода становится сплошной средой, а газы – дисперсной. Это явление называется инверсией фаз – т.И. Участок 4 соответствует режиму эмульгирования газов. При дальнейшем увеличении плотности орошения происходит захлебывание – т.З. Вода вместе с газами выбрасывается из насадки и попадает в газоход.

            Скорость газов в точке инверсии определяется по уравнению

Конс_10.

Режим 1 соответствует условию Конс_10< 0.45. Режим 2 соответствует диапазону Конс_10=0.45…0.85. В точке подвисания Конс_10=0.85. Участки 3 и 4 соответствуют Конс_10=1. Скорость газов в контактной камере не должна превышать скорость инверсии.

            Плотность орошения определяется как Конс_10,    Конс_10- площадь поперечного сечения контактной камеры; Конс_10 - средний объем продуктов сгорания, определенный при их средней температуре. Если в контактной камере две зоны, то поперечное сечение определяется по параметрам зоны испарения. По выбранной площади сечения рассчитывается скорость газов в зоне конденсации и сравнивается со скоростью инверсии. Если найденное значение скорости больше скорости инверсии, то площадь поперечного сечения корректируется. Средняя температура продуктов сгорания определяется отдельно для обеих зон по кривой охлаждения.

            Конс_10.

Средний объем газов при нормальных условиях определяется по формуле

            Конс_10.

Величина dср  определяется по кривой охлаждения при Конс_10. Средний объем газов в контактной камере

            Конс_10.

Значение коэффициента теплопередачи для зон испарения и конденсации определяется следующим образом.

1.      Определяется парциальное давление водяных паров в газах в соответствующих зонах.

Конс_10,

Здесь Конс_10 - газовые постоянные воды и сухих газов.

2.      Определяется средняя температура воды

Конс_10.

3.      Находят давление насыщения и теплоту парообразования r при Конс_10.

4.      По скорости газов и их средней температуре по номограммам [] находят a и Конс_10.

5.      Коэффициент теплопередачи определяется по формуле

Конс_10. Знак "+" соответствует зоне испарения, знак "-" – зоне конденсации. Высота контактной камеры определяется как Конс_10. Такое значение высоты контактной камеры можно принимать при равномерном орошении водой насадки. В действительности, имеет место некоторая неравномерность, поэтому высоту контактной камеры увеличивают на 3d, где d – диаметр кольца.

Тепловой расчет КТАНа.

            Параметры воды, нагреваемой в КТАНе, зависят от возможного использования ее в котельной. Можно нагревать воду – сырую или после водоподготовки, подпиточную воду, воду для горячего водоснабжения, для технических и иных нужд. Трубный пучок может иметь несколько независимых рядов трубок, т.е., можно нагревать различные потоки воды. В этом случае ряды труб располагаются в соответствии с выходными температурами нагреваемой воды. Холодные - сверху, горячие – снизу. В расчетах сначала определяют температуру рядов после первого по ходу газов ряда трубок. Разность температур газов и воды на выходе из предыдущего ряда, а также на входе в последующий ряд должна быть не менее 8-10 0С. Если это условие не выполняется, то уменьшают тепловую нагрузку ряда и повторяют расчет.

            Температуру газов и их влагосодержание на выходе из ряда труб можно найти по номограмме  [] по известному изменению энтальпии газов Конс_10, где Qi – теплопроизводительность ряда.

            Если теплопроизводительность котла с подключением КТАНа меняется, то нужно выполнить перерасчет расхода топлива. Действительный расход топлива в котле

            Конс_10. Здесь Qкот – теплопроизводительность котла; Конс_10- теплопроизводительность КТАНа.

            Расчет поверхности насадки КТАНа проводят для каждого ряда отдельно. Поверхность данного ряда трубок

            Конс_10. Здесь Конс_10 - среднелогарифмическая разность температур воды и газов; ki – коэффициент теплопередачи.

            Конс_10. Коэффициент f1=0.8…1.0 учитывает термическое сопротивление отложений внутри трубок; коэффициент f2=0.98…1.0 учитывает термическое сопротивление отложений на наружной поверхности труб. В насадке КТАНа используются трубки с наружным диаметром 20 мм с толщиной стенки 2 мм. Со стороны газов коэффициент теплоотдачи определяется по формуле

            Конс_10, где Конс_10- скорости газов и воды, соответственно. Принимают скорость газов 6…10 м/с, скорость воды – до 3 м/с. При коэффициенте избытка воздуха a до 1.3 А1=116.3, при a > 1.3 А1=104.7.

            Со стороны воды Конс_10,   Конс_10 вт/м2 0С.

Насадка КТАНа может выполняться из змеевиков или из пакета с трубными досками. Число рядов змеевиков равно 4,6,8,10… Проходное сечение для газов

            Конс_10.

Конс_10

При шахматном расположении труб в пакете расстояние между трубками

Конс_10. Расстояние между центрами трубок Конс_10. Высота слоя Конс_10. Ширина насадки при шахматном расположении Конс_10

Рис.10.10. Схема трубного пучка

Расход орошающей воды равен (6…8)(l' + b) м3/ч.

Аэродинамический расчет контактного теплообменника.

            Применение контактного теплообменника (КТ) возможно при наличии дымососной тяги. Размещают КТ на всасывающей стороне дымососа индивидуально к каждому котлу. При выборе оборудования нужно предусмотреть обводной газоход для отвода дымовых газов при отключении КТ или для пропуска части горячих газов для подсушивания влажного газа после КТ. При установке КТ можно заменить дымосос на более высоконапорный или сохранить прежний. В этом случае аэродинамическое сопротивление КТ не должно превышать DH дымососа при работе на горячих и охлажденных продуктах сгорания. Разность напоров при переходе дымососа к новому режиму работы на охлажденных газах можно определить по формуле

            Конс_10. Здесь – напор дымососа до установки КТ. Проще всего оставить прежний дымосос, поэтому аэродинамическое сопротивление КТ не должно превышать DHд.

            Потери напора КТ складываются из потерь напора: на входе в КТ; при проходе газов через орошающую насадку; при проходе газов через пассивную или активную насадки; при повороте газового потока на 900; в каплеуловителе. Потери напора на местных сопротивлениях определяются по формуле д'Арси - Конс_10, где Конс_10- динамический напор.

Коэффициенты гидравлического сопротивления Конс_10 для каждого из вышеперечисленных видов потерь напора определяются, например, по данным []. При проходе газов через орошающую насадку Конс_10, где Конс_10-число рядов труб по глубине пучка; Конс_10=0.4; Конс_10 - определяется по номограмме в []. При проходе через активную насадку

Конс_10. Здесь Конс_10 - определяют по номограмме из []; Z2 – число труб по глубине пучка (определяется в тепловом расчете); Cs, Cd – коэффициенты, зависящие от диаметра трубок, шагов трубок по ширине S1 и глубине S2 пучка. S1=a – из теплового расчета; S2=(0.75…1.0)d. Cs, Cd – определяются по номограмме [].

Гидравлический расчет КТАНа.

            Потери давления в насадке КТАНа состоят из линейных и местных потерь. Линейные потери давления определяются по формуле Конс_10. Местные потери давления определяются по формуле Конс_10. Значения коэффициента линейных потерь Конс_10 определяются в соответствии с режимом течения воды в трубках и относительной шероховатостью стенок. Коэффициент местного гидравлического сопротивления Конс_10 определяют в соответствии с видом местного сопротивления.

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.