РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ВНОВЬ МОНТИРУЕМОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ВОЗДУХ-ГАЗ В ГАЗОХОД КОТЛА ТГМ-84 НА УФИМСКОЙ ТЭЦ-4

АННОТАЦИЯ

Рассматривается газоход котла ТГМ-84, в который монтируется газовоздушный теплообменник. Приведены исходные данные для расчета, принципиальные схемы газового и воздушного трактов котла, основные расчетные параметры и результат расчета.

Ключевые слова: газоход; теплообменник; обвязка; теплосъем; коридорный пучок; компоновка.

Для монтажа дополнительного теплообменника выбираем паровой котел №14 марки ТГМ-84, который отработал 5228 часов и находится в хорошем техническом состоянии, но считая, что он всё время будет работать на топливе - газ. В режимной карте имеются необходимые параметры, такие как:

- коэффициент избытка воздуха в режимном сечении составляет - 1,04 при =420 т/ч;

- коэффициент избытка воздуха за ДС - 1,289 при

- температура уходящих газов за ДС, Т_ух=149⁰С при

Расчет выполнен для среднегодового режима работы:

- паровая нагрузка за среднегодовой режим работы котла из отчета 3-тех. за 2017 год, =281т/ч.

Размеры теплообменника определяются при среднегодовом режиме работы, т.к. в этом случае габаритно-массовые характеристики теплообменника будут наиболее оптимальными и позволят обеспечивать температуру дымовых газов 102⁰С в среднем за год. При нагружении котла выше среднегодовой температура уходящих газов будет выше 102 ⁰С, а при разгрузке ниже минимальной - останутся на уровне 102 ⁰С за счёт уменьшения расхода дымовых газов через дополнительный теплообменник. Размеры дополнительного теплообменника должны обеспечивать теплосъём, достаточный для охлаждения дымовых газов до Т_ух=102⁰С.

Выбор параметров теплообменника будут проведены для одного режима работы котла - среднегодового.

Температура уходящих газов за дымососом котла, до теплообменника, составляет Т_ух=131⁰С.

- нагрузка котла в среднем за год=281т/ч;

- избыток воздуха в уходящих газах в среднем за год:

- число часов работы котла - 5228 часов;

- принимаемый КПД теплообменника - 98%;

При охлаждении дымовых газов, их теплота передается воздуху. При увеличении  на входе в РВП происходит увеличение  после РВП. В соответствии с нормативными характеристиками изменения  на 10 °С перед РВП произойдет увеличение  после РВП на 5 °С.[1]

Зададимся полями температур до и после теплообменника:

Рисунок 1. Газовый тракт котла

Рисунок 2. Воздушный тракт котла

Таким образом, тепловая мощность нового теплообменника должна быть:

- по стороне дымовых газов:

На каждый теплообменник по воздуху:

Для определения размеров теплообменников (один на каждую нитку А и Б) необходимо выбрать компоновку пучка и сечение теплообменника. Теплообменник газо-воздушный, размеры значительно больше, чем у водоохлаждаемого. В качестве первого варианта компоновки выбираем следующую:

- воздух проходит по трубам, дымовые газы с наружной стороны труб;

- ориентация труб- вертикальная, чтобы иметь возможность самоочистки и отмывки с наружной стороны;

- диаметр труб Φ 40x1,5;

- размеры сечения для установки теплообменника на каждой нитке: для первой итерации примем, что размеры должны обеспечивать минимальное сопротивление по стороне дымовых газов, т.к. согласно данным испытаний котла запаса по тяге практически нет (УП=100%). Сечение существующего газохода котла 3x4 м. Для уменьшения сопротивления по дымовым газам увеличим сечение в месте установки теплообменника до 6x4 м. [2]

Таблица 1

Основные расчетные параметры для определения размеров теплообменника

Вывод:

В результате расчета получили: количество трубок - 4752, длина каждой трубки – 4068 мм, длина теплообменника -3240 мм, высота – 4068 мм, ширина – 6000 мм, расположение трубок – коридорное, относительный поперечный шаг – 2,5, относительный продольный шаг – 1,125.

Список литературы:

1.    Тепловой расчет котлов (нормативный метод). – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: НПОЦКТИ, 1998. – 256 с. [Thermal Calculation of Boilers (Regulatory Method)]. 3nd ed., revisedand enlarged ed. Saint-Petersburg, Research and production Association, Central boiler and turbine Institute, 1998. 256 p.

2.    Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / под ред. С.И. Мочана. – 3-е изд. – Л.: Энергия, 1977. – 256 с. [Aerodynamic calculation of boiler plants (normative method) / ed. S.I. Mochana. - 3rd ed. - L.: Energy, 1977.- 256 p.]