Материал: Расчет контактного теплоутилизатора. методические указания к выполнению практических занятий и курсового проекта для студентов. Сотникова О.А., Тульская С.Г

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела

РАСЧЕТ КОНТАКТНОГО ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических занятий и курсового проекта для студентов направлений подготовки 08.03.01 «Строительство»,

13.03.01«Теплоэнергетика и теплотехника», 21.03.01 «Нефтегазовое дело»,

07.04.04«Градостроительство»

всех форм обучения

Воронеж 2021

1

УДК 628.5:50405(07)

ББК 38.93:31.361я7

Составители: О. А. Сотникова, С. Г. Тульская

Расчет контактного теплоутилизатора: методические указания к выполнению практических занятий и курсового проекта для студентов направлений подготовки 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 21.03.01 «Нефтегазовое дело», 07.04.04 «Градостроительство» всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: О. А. Сотникова, С. Г. Тульская. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. – 33 с.

Методические указания помогут при усвоении метода расчета контактного теплоутилизатора. В работе приводятся общие сведения о контактном теплоутилизаторе, а также методика его конструктивного расчета.

Предназначены для студентов направлений подготовки 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 21.03.01 «Нефтегазовое дело», 07.04.04 «Градостроительство» всех форм обучения.

Ил. 7. Табл. 12. Библиогр.: 9 назв.

УДК 628.5:50405(07)

ББК 38.93:31.361я7

Рецензент – С. А. Яременко, канд. техн. наук, доцент кафедры жилищно-коммунального хозяйства ВГТУ

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для выполнения курсового проекта по дисциплине «Технические средства и методы защиты окружающей среды». Цель составления методических указаний – дать ответы на вопросы, возникающие у студентов, приступающих к выполнению курсового проекта, который является большой самостоятельной инженерной работой.

Методические указания включают пример расчета контактного теплоутилизатора, последовательность и содержание этих расчетов, литературные источники, пользуясь которыми студенты выполняют расчеты. Работая над проектом, студент изучает действующие ГОСТы, справочную литературу, приобретает навыки выбора аппаратуры и оборудования, которые следует подобрать для обеспечения работы данной установки.

Основная цель курсового проекта заключается в закреплении и расширении теоретических знаний студентов, в приобретении ими навыков по решению инженерных задач. Выполнение курсового проекта служит базой для выполнения дипломных проектов по специальности.

Методические указания дополнены иллюстрациями, справочными данными, что позволяет быстро определить необходимые расчетные величины.

1. РАСЧЕТ КОНТАКТНОГО ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРА

1.1. Общие сведения

Температура уходящих газов из котельных агрегатов при номинальной нагрузке составляет около 120-130 °С, котлы мощностью менее 0,7 кВт выбрасывают дымовые газы с температурой свыше 200 °С.

Установка в конвективной шахте водяных экономайзеров и воздухонагревателей для ряда котлов не позволяет максимально снизить потери тепла с уходящими газами. При современном уровне эксплуатации котельных температура выбрасываемых газов ограничивается по соображениям возможной конденсации влаги в дымовой трубе. При конденсации резко возрастают коррозионные процессы в связи с высокой агрессивностью конденсата, причем для серосодержащих топлив температура точки росы составляет 120-130 °С. Следовательно, повышение эффективности утилизации теплоты дымовыми газами в значительной степени зависит от технического уровня применяемого оборудования, в частности антикоррозионных материалов.

Решению об установке утилизаторов теплоты должно предшествовать определение возможных потребителей потенциальной теплоты утилизаторов. Для этого предварительно необходимо определить конкретные потоки воды и воздуха, их расходы, температуры, до которых могут быть подогреты теплоносители в утилизаторах.

В качестве потребителей могут рассматриваться котельные, система теплоснабжения и сторонние потребители.

3

Правильный выбор вида и требуемой производительности утилизатора определяется не установленной мощностью котлоагрегатов, а наличием реальных потребителей утилизируемой теплоты.

Потребителями утилизируемой теплоты могут быть: подогрев исходной и химически очищенной воды, подогрев дутьевого воздуха, система горячего водоснабжения, подогрев обратной сетевой воды, технологические нужды предприятий, подогрев воды для систем теплоснабжения тепличных и парниковых хозяйств, открытых и закрытых плавательных бассейнов, мойки улиц и транспортных средств, подогрев воздуха для отопления помещений складов, для тепловых завес и размораживания твердого топлива.

1.2. Утилизация теплоты дымовых газов в газифицированных котельных. Краткие теоретические сведения

Газообразное топливо является наиболее перспективным для сжигания в котельных установках по ряду показателей. С точки зрения утилизации теплоты уходящих дымовых газов их преимущество – в отсутствии окислов серы, механических примесей и высоком влагосодержании.

Отсутствие соединений серы позволяет охлаждать газы до относительно низкой температуры, поскольку точка росы 40-50 °С. Отсутствие механических примесей отличает выбор теплоутилизаторов и облегчает их эксплуатацию. Относительно высокое влагосодержание дымовых газов дает возможность использовать теплоту конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах, и увеличить эффективность процесса утилизации.

Специфические особенности газа и продуктов сгорания позволяют применять контактные теплообменники, в которых происходит непосредственный теплообмен между дымовыми газами и охлаждающей их водой. Такие теплообменники при достаточно приемлемых габаритах, умеренном расходе металла на их изготовление и сравнительно невысоком расходе электроэнергии при эксплуатации обеспечивают глубокое охлаждение дымовых газов до 40 °С и конденсацию 60-90 % водяных паров, содержащихся в газах.

Но нагрев воды в контактных теплообменниках возможен только до температуры «мокрого термометра», которая составляет 50-60 °С. И зависит от влагосодержания дымовых газов и коэффициента избытка воздуха. С уменьшением, которого увеличивается влагосодержания парциальное давление водяных паров в дымовых газах растет, а вместе с ним при прочих равных условиях - и температура « мокрого термометра». Эффективность контактных экономайзеров снижается с увеличением температуры воды на входе, и применение их рекомендуется при температуре воды на входе не выше 35 ° С.

Характеристика выпускаемых серийно стальных водяных экономайзеров контактного типа ЭК-БМ1-1 , ЭК-БМ1- 2 приведены в табл. 1.

Вода, нагретая контактным способом в ЭК-БМ1, содержит свободную углекислоту в количестве до 0,08-0,1 г/м3. При определенных условиях эта вода становится коррозионно-активной, что ставит ограничение для использования

4

воды. Для снижения содержания свободной углекислоты установка контактных экономайзеров дополняется декарбонизационной колонкой. Основные характеристики контактного агрегата приведены в табл. 2и декарбонизационных колонок приведены в табл. 3.

Установка декарбонизаторов ведет к снижению температуры нагрева воды на 1,5-2 °С. Поэтому для снижения потерь теплоты в декарбонизационную колонку рекомендуется подавать теплый воздух для продувки из верхней зоны котельной. При повышенных требованиях к нагреваемой воде устанавливается промежуточный теплообменник в контур циркуляции орошающей воды. При этом соотношение расходов воды циркуляционного контура контактного экономайзера и воды,поступающей кпотребителю, принимаетсяравным1,2-1,4.

Конструкция экономайзерного агрегата АЭ-06, разработанного Киевским НИИ Санитарной техники и оборудования зданий, обеспечивает нагрев воды до 40-45 °С. Конструкция агрегата содержит поверхностный водоподогреватель, предназначенный для подогрева воды, декарбонизатор для снижения содержания углекислоты в конденсате водяного пара, две обогревательные камеры для предотвращения замерзания воды промежуточного циркуляционного контура в случае выключения агрегата, особенно при установке его на открытом воздухе.

Таблица 1

Характеристика серийно стальных водяных экономайзеров контактного типа ЭК-БМ1-1 , ЭК-БМ1- 2

Схема установки контактных экономайзеров предпочтительна автономная для каждого котлоагрегата, что предотвращает присосы холодного воздуха вэконо-

5