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

майзер при отключении одного из котлов. Групповая схема подключения может быть принята только всуществующих котельных как вынужденное решение.

Преимущественные области применения контактных экономайзеров: нагрев исходной воды, подпиточной воды для тепловых сетей, питательной воды для котлов, нагрев воды для систем горячего водоснабжения, а также подогрев воздуха для отопления и кондиционирования.

Распространенным видом контактных теплообменников скрубберного типа являются насадочные аппараты, в которых в качестве насадки преимущественно используют кольца Рашига.

Таблица 2

Характеристика контактного агрегата АЭ-0,6

Таблица 3

Характеристика декарбонизационных колонок

6

Приведенные типы контактных экономайзеров устанавливают за котлами мощностью свыше 2,5 т/ч (1,5 Гкал/ч). Для котлов малой производительности контактные экономайзеры могут быть изготовлены в индивидуальном порядке в качестве нестандартного оборудования либо могут быть использованы блоки экономайзера ЭК-БМ1 для установки в качестве группового экономайзера.

Одним из преимуществ применения скрытой теплоты парообразования дымовых газов является возможность использования получаемого конденсата, т.е. экономия воды.

Количество сконденсировавшейся из дымовых газов воды можно определить по соотношению:

где Ск – количество конденсата, кг/ч;

GГс – расход сухих дымовых газов, кг/м3;

B – расход топлива на котел, м3/ч;

d Г/ , d Г// – влагосодержание дымовых газов соответственно на входе и вы-

ходе из утилизатора, кг/кг с.г. (сухих газов).

Анализ воды на действующих контактных экономайзерах показал, что содержание свободного углекислого газа на выходе из контактной камеры может достигать 100 мг/л при температуре воды 30-50 °С. В связи с этим уменьшается концентрация водородных ионов, в результате рН становится ниже 7, а вода приобретает ярко выраженные кислотные свойства. Для использования конденсата в качестве питательной воды необходима установка декарбонизатора. Опасность коррозионной активности воды при пониженном значении рН существует особенно при малой жесткости и небольшой бикарбонатной щелочности исходной воды.

Использование воды, находящейся в непосредственном контакте с дымовыми газами, для бытовых целей запрещено, поэтому необходим промежуточный теплообменник.

Схема утилизации теплоты дымовых газов за котлом представлена на рис. 1. Для подачи газов через экономайзер за ним установлен вентилятор. Для возможности переключения дымовых газов помимо установки имеются переключающие заслонки. Применение такой установки повышает КПД на 10 % (по высшей теплоте сгорания). Температура уходящих газовснижаетсяс180-160 до 4538 °С,подогрев воды втеплообменнике осуществляется от 10 до 30-34 °С.

Схема котельной с контактным теплоутилизатором без водоумягчительной установки, представлена на рис. 2. Практическое применение такой схемы в котельной позволяет получить количество конденсата, способное полностью возместить потребность котельной, при этом она может эксплуатироваться без химводоочистки (при возврате из системы теплоснабжения 66 % конденсата).

Нагретая в экономайзере вода стекает в декарбонизатор и с помощью насоса направляется в промежуточный теплообменник системы горячего водо-

7

снабжения, а затем возвращается снова в экономайзер. Часть воды подается в бак, оттуда насосом - в деаэратор и идет на подпитку системы теплоснабжения. Вода, циркулирующая в воздухоподогревателе 10, смешивается с водопроводной водой, часть которой возмещает ее потери за счет испарения в воздухоподогревателе, а ее остаток удаляется в канализацию.

Втеплообменнике 8 вода, поступившая из подогревателя 10, нагревается

ивновь поступает в этот подогреватель.

Дымовые газы

3

2

Исходная вода

1 4

6

5

К потребителю

В дренаж

Рис. 1. Схема утилизации дымовых газов парового котла: 1 – котел; 2 – контактный экономайзер; 3 – вентилятор;

4 – теплообменник; 5 – бак орошающей воды; 6 – бак горячего водоснабжения

Эксплуатация такой установки снижает удельные капитальные вложения примерно на 10 % и приблизительно на 15 % снижается себестоимость вырабатываемой тепловой энергии.

Максимальная температура, до которой можно нагреть воду при прямом теплообмене в контактном теплообменнике, обычно составляет 50-70 °С. Для существенного повышения температуры нагреваемой жидкости возможно использовать в качестве промежуточного теплоносителя жидкости с более высокой температурой кипения (следовательно, и с более высокой температурой «мокрого термометра»). В качестве такого теплоносителя могут быть использованы высококипящие органические теплоносители, минеральные масла, которые нагреют воду в промежуточном теплообменнике. При этом необходимо за

8

Основные типы и характеристики КТАНов, марки котлоагрегатов, для которых рекомендуется установка утилизаторов и рекомендации по комплектации КТАНами котлов для различных условиях работы котельных приведены в

9

табл. 4-6. Особенностью схемы с применением КТАНов по сравнению с традиционной схемой скруббера с промежуточным теплообменником является то, что процесс теплообмена газа с орошающей и нагреваемой водой происходит одновременно на одной поверхности теплообмена. Практически невозможно в КТАНе осуществить противоток для обоих теплоносителей. Соблюдается противоток только при теплообмене между орошающей водой и нагреваемой, а между газом и орошающей водой существует прямоток, что снижает интенсивность тепломассообмена.

Достоинством КТАН является большая интенсивность процессов тепло- и массообмена газов и орошающей воды за счет повышения (до 6-8 м/с) скорости газов, а также компактность, поскольку все теплообменные поверхности сосредоточены на одном месте. Однако в эксплуатации КТАН не очень удобен, так как ремонт трубчатых поверхностей требует остановки котла.

Если при установке КТАНа на номинальную теплопроизводительность тепловая нагрузка потребителей ниже номинальной, следует изменять количество дымовых газов, перепускаемых по обводному газоходу. При этом изменяется температура дымовых газов за КТАНом, а теплопроизводительность остается неизменной.

Если требуемая поверхность теплообмена больше фактической поверхности КТАНа, уменьшают расход дымовых газов, перемещаемых по обводному газоходу, увеличивая расход дымовых газов через КТАН и уменьшая расчетную поверхность нагрева. В случае же, когда расчетная поверхность меньше фактической, увеличивают расход дымовых газов, перемещаемых по обводному газоходу, что приводит к уменьшению расхода дымовых газов через КТАН

иувеличению расчетной поверхности нагрева.

Втом случае, когда теплопроизводительность котла уменьшается за счет покрытия части нагрузки котла КТАНом, теплопроизводительность КТАНа оценивается по формуле

где QНР – низшая теплотворная способность топлива, кДж/нм3; ηк – КПД котла;

ηоб – коэффициент, учитывающий доли расхода дымовых газов, перепус-

каемых помимо КТАНа по обводному газоходу для подсушки дымовых газов, проходящих через КТАН;

J / , J // – соответственно энтальпия дымовых газов перед КТА Ном и после него, кДж/кг;

Gгс – удельный массовый расход сухих дымовых газов, кг/нм3;

В– расход топлива на котелпри работе без КТАНов-утилизаторов, нм3 /ч. Если теплопроизводительность котла при установке КТАНа не меняется,

тогда теплопроизводительность определяется по формуле

Теплобалансовые расчеты по возможным потребителям теплоты в паровых и водогрейных котельных, представлены в табл. 7-9.

10