Выделение «холодной» части воздухоподогревателя производится после выбора типоразмера РВП, типа его набивки. На входе в «горячую» часть температура стенки набивки, °С, должна превышать при всех нагрузках температуру точки росы на 5—10° С, т. е. должно выполняться условие
+(5-10), (7.11)
Что является условием отсутствия коррозии металла в «горячей» части РВП.
Температура точки росы зависит от свойств топлива и при сжигании сернистых твердых топлив в пылевидном состоянии может быть найдена по зависимости (5.31).
При сжигании сернистых мазутов с избытками воздуха 1,03—1,05 температура точки росы зависит от содержания серы в топливе и может быть определена по п. 5.2.1.
При сжигании газообразных сернистых топлив точка росы дымовых газов может быть найдена по (7.12) при условии, что содержание серы в газе рассчитывается, как приведенное по зависимости
5987шя
( }
Где т — число атомов серы в молекуле серосодержащего компонента; q — объемный процент серосодержащего компонента H2S.
Действительная- температура металла набивки tCT, °С, зависит от температуры продуктов сгорания, греющегося воздуха, условий теплообмена с газовой и воздушной сторон и определяется по формуле
Хг а, + jch ав
Где и t‘B— температуры продуктов сгорания на выходе из расчетной части РВП и воздуха на входе в эту часть, °С; аг и ав—коэффициенты теплоотдачи в газовой и воздушной
176 Частях РВП, рассчитанные по геометрическим характеристикам этой части РВП.
В уравнении (7.13) температуры Ta и взаимосвязаны. Это видно из балансовых соотношений теплоты, отданной продуктам сгорания, QI, кДж/кг, и воспринятой воздухом, QI, кДж/кг, в регенеративном воздухоподогревателе:
= + ^ + ^ Яв0’^) ф; (7.14)
Бб=Рвп(Яг. в-#в’)- (7.15)
При расчете регенеративного воздухоподогревателя по частям присос воздуха распределяется поровну между «холодной» и «горячей» частями. Для первой—энтальпия присоса определяется по температуре холодного воздуха, для второй — по температуре горячего воздуха. Расчет значения рвп приведен в § 7.2. Получение температуры воздуха на входе в «горячую» часть на уровне, при котором значение минимальной TCT Окажется больше связано с определением тепловосприятия «холодной» части РВП. Эта задача решается методом итерации либо графоаналитически, если принять для параллельного расчета несколько (три-четыре) ожидаемых температур воздуха.
При выполнении трубчатого воздухоподогревателя со сменяемыми холодными либо эмалированными кубами ТВП подход к выбору их тепловосприятия аналогичен. Однако формула определения минимальной температуры металла труб имеет следующий вид:
ОЛоЛЧсу,
0,95ar + ocB V ;
Пример 7.9. Найти температуру продуктов сгорания на выходе из «горячей» части РВП и температуру воздуха на входе в эту часть из условий бескоррозионной работы «горячей» части РВП. Определить необходимую высоту набивки «холодной» части РВП. При решении задачи принять: топливо — сернистый мазут (приложение, табл. П1, топливо №19) с Sp=l,4%; избыток воздуха в газах перед РВП а’=1,03; присос воздуха Лавп = 0,16; отношение количества воздуха к теоретически необходимому на выходе из РВП Р" = 1,03; температуру уходящих газов $ух=150° С; температуру воздуха на входе 80° С; коэффициенты теплоотдачи 0Сг’ч = 67,1 • 10~3 кВт/(м2 • К); < ч = 53,0 ■ 10"3 кВт/(м2-К);
А* ч = 47,6• Ю-3 кВт/(м2 — К); аГ = 37,8 • Ю~3 кВт/(м2 — К);
*г = *в = 0,458, Ф = 0,997; Яр = 19,048 кг/с; частота вращения ротора РВП п > 1,5 об/мин; количество РВП «вп = 2шт.;
11-2065 Поверхность нагрева на 1 м высоты ротора FyR = 20 290 м2. Корпус РВП закрытый.
Решение. 1. Определяем избытки воздуха в холодной части РВП:
Избыток воздуха на выходе из РВП
Аух = а’ + Лавп = 1,03 + 0,16= 1,19;
Избыток воздуха в «холодной» части РВП
Ахч = а’ + ^ = 1,03 + 0,16/2 = 1,11.
2. Значения теоретических и полных энтальпий продуктов сгорания определяем на основе данных топлива (табл. ПЗ приложения, топливо № 19):
Энтальпия, КДж/кг Температура, °С
TOC o "1-3" h z 200 400
Я? ……………………………………………………………………………. 3148 6469
Яв° …………………………………………………………………………… 2780 5656
Яг при а= 1,11 ………………………………………………………… 3453,8 7091,2
Яг при а= 1,19 ……………………………………… 3676,2 7543,6
3. Определяем балансовое тепловосприятие «холодной» части РВП. Предварительно принимаем четыре значения температуры воздуха после «холодной» части РВП: fnp = 130, 120, 110 и 100° С. Этим значениям температур соответствуют теоретические энтальпии воздуха Я° = 1807,0; 1668,0; 1529,0 и 1390,0 кДж/кг. То же на входе в РВП при /; = 80°С Яв’ = 1112,0 кДж/кг.
Балансовое тепловосприятие «холодной» части РВП по воздуху по (7.15): при fnp = 130°C Ql4= 1,11 (1807,0- 1112,0) = = 771,5 кДж/кг; при гпр = 120° С Ql 4= 1,11 (1668,0-1112,0) = = 617,3 кДж/кг; при T =110° С Qx6 4 = 462,9 кДж/кг и при fnp = 100°C ЄГ = 308,6 кДж/кг.
4. Определяем температуру продуктов сгорания на входе в «холодную» часть РВП (выход из «горячей» части). Преобразуем формулу (7.14):
= #ух + Єб / Ф " 0,5 А авп Я п°рс.
Энтальпия уходящих газов при аух = 1,19 и 9ух = 150°С (после смешения с перетоком воздуха на «холодном» конце с с = 80° С)
Яух = 3676,2 і?? = 2757,2 кДж/кг.
Находим значения энтальпии газов на входе в «холодную» часть РВП:
При гпр = 130°С
|
771,5 |
|
#;п = 2757,24 |
|
0,997 |
0,08-1112,0 = 3441,8 кДж/кг.
При этой энтальпии и а’ = 1,11 температура тазов
3441 8
9’= 200———————————— — = 199,3° С;
3453,8
При /пр = 120° С
Я;п = 3287 кДж/кг; д’=190,3° С; при /пр = 110° С
#;п = 2977,6 кДж/кг; 9’= 172,4° С.
5. Определяем по (7.13) минимальную температуру стенки в «горячей» части РВП:
При /пр = 130° С
0,458 -67,1 • Ю-3 • 199,3 + 0,458 -53,0 • Ю-3 • 130 _0
=————————————- 5——————— г—— = 168,7 С:
0,458 -67,1 • 10 +0,458 -53,0-10
При /пр=120°С /ст = 159,3° С; при /пр=110°С /ст = 149,9°С; при /пр = 100° С /„ = 140,4° С.
6. Находим допустимую температуру металла набивки РВП. Температуру точки росы для мазута с заданной сернистостью Sp= 1,4% определяем по П12: /р = 137°С.
При этом допустимая температура стенки набивки
[/„ ] = 137 + 10 = 147° С.
7. Необходимая температура воздуха на входе в «горячую» часть РВП, соответствующая /ст=147°С, составит
|
&сс=0,0585 |
|
Ftr ВП |
|
ТВП |
|
АТвп~0,3268 |
|
У Аос,^ 0,0066 Рис. 7.1. Распределение избытков воздуха в параллельных воздушных трактах с РВП и ТВП |
147-140 4
Дъ=0,0585
|
РВП |
РВП |
|
|
Г. ч |
Х. ч |
|
J3’nt]=0,9302 |
8. Тепловосприятие «холодной» части РВП (по воздуху)
0^=1,11 (1453,7 — 1112,0) = 379,3 кДж/кг, где теоретическая энтальпия воздуха при /пр = 104,6°С
Я ° = 2780 = 1453,7 кДж/кг.
Пр 200 ^ /
При расходе топлива Вр = 19,048 кг/с полное тепловосприятие «холодной» части QX4 = 379,3 • 19,048 = 7224,7 кДж/с.
9. Определяем коэффициент теплопередачи в «холодной» части РВП. Коэффициент использования поверхности при Да = 0,16
£ = 0,80 + °^°~0’16 . (0,90-0,80) = 0,88.
Ъ 0,20-0,15 V }
По (7.9) коэффициент теплопередачи
|
— з |
К =——— —— O^W——————— = 8,49 • Ю-3 кВт/(м2 • К).
0,458 ■ 47,6 • 10~ 3 0,458-37,8-10
10. Определяем температурный напор в «холодной» части РВП. Энтальпия и температура газов на входе в РВП:
379 3
Н’хч = 2757,2 + — 0,08 • 1112,0 = 3048,6 кДж/кг;
0,997
Э; =200 ^°^ = 176,5° С.
3453,8
Температурный напор по (6.29)
In 71,9/70
11. Необходимая поверхность и высота «холодной» части РВП:
F =^ =_______________________ ^________ = 11 994 м2•
Хч к At 8,49-Ю-3-70,95
F 11994
Hx = —=————————- =0,3 М.
Хч пюГуя 2-20290
Получена минимальная необходимая высота «холодной» части РВП, при введении запаса против коррозии она может быть несколько больше, однако увеличение hX 4 требует дополнительных мер защиты от низкотемпературной коррозии в этой части поверхности. 180
Пример 7.10. Определить температуру продуктов сгорания на выходе из «горячей» части РВП, исключающую сернокислотную коррозию металлической набивки при сжигании сернистого угля— отсевов газовых углей Донецкого месторождения со следующими характеристиками: Ар= 22,3%; Sp = 3,l%; 0Е = 20934 кДж/кг; Вр= 17,444 кг/с; «^ = 0,85. При расчете принять: а’ап= 1,20; Давп = 0,16; Эш,-~=400 С; хг — хв = 0,458; коэффициент теплоотдачи 0Сг’ч = 61,6-Ю 3 кВт/(м2К); азЧ=49,5-Ю-3 кВт/(м2-К); коэффициент использования £, = 0,88; температура /1Н = 340 С; [Звп=1,20. Установить необходимую высоту горячей части РВП при удельной поверхности нагрева на I м высоты ротора 13 850 м2, количестве РВП на котел—два и частоте вращения ротора « = 2,2 об/мин.
Решение. 1. Избытки воздуха в газовом и воздушном потоке «горячей» части РВП. После перетока воздуха через уплотнения на «горячей» стороне ротора аг ч= 1,2+0,5 • 0,16= 1,28. Так как корпус ротора выполняется плотным, то этот избыток воздуха сохраняет свое значение в «горячей» части, а также в «холодной» части до ввода присоса на «холодной» стороне.
Относительный избыток воздуха в воздушном тракте Рг ч= Рвп + 0,5Лавп= 1,2+0,5 -0,16= 1,28.
2. Энтальпия газов и воздуха при расчетных температурах:
Энтальпия, кДж/кг Температура, С
200 400
Н? ………………………………………………………. 1729,1 3563,0
Щ……………………………………………………….. 1477,9 3006,1
Нг при а =1,20 …………………………………….. 2024,7 4164,2
Нг при а-1,28 ………………………………………. 2142,9 4404,7
Нв при а = 1,28 ……………………………………. 1891,7 3847,8
3. Определяем балансовое тепловосприятие «горячей» части РВП при расчетных температурах воздуха на выходе для последующих вариантов Tap = 110° С (вариант 1), 100° С (вариант 2) и 90′ С (вариант 3). Этим величинам соответствуют теоретические энтальпии воздуха соответственно //„р = 812,8 (вариант 1), 739,0 (вариант 2) и 665,1 кДж/кг (вариант 3). Энтальпия теоретически необходимого объема горячего воздуха по п. 2 составляет Н® в= 2547,6 кДж/кг.
Вариант 1. QZ’= р, Ч(Я? В-#°р) = 1,28 (2547,6-812,8) = 2220,5 кДж/кг.
Вариант 2. Ql4 = 2315,0 кДж/кг.
Вариант 3. Qi4 = 2409,6 кДж/кг.
Энтальпия газов’на выходе из «горячей» части РВП определяется по (7.14): Я;п = Я;і1-Є^ч/ф+(Аавп/2)Я°в.
При температуре газов на входе в РВП 0ВП = 400" С и а= 1,20. Энтальпия газов Н = 4164,2 кДж/кг.
Вариант 1. Щп = 4164,2-2220,5/0,996 + (0,16/2) • 2547,6 = 2150,6 кДж/кг.
Вариант 2. Нвп = 2043,7 кДж/кг.
Вариант 3. Щп= 1948,7 кДж/кг.
4. Полученным энтальпиям газов за «горячей» частью РВП соответствуют температуры газов при ос= 1,28.
2150,6
Вариант 1. О? ч =——- • 200 = 200,7" С.
2142,9
Вариант 2. 0;.ч= 190,7 С.
Вариант 3. {)".„ = 181,9° С.
5. Определяем температуру набивки РВП по (7.13).
0,458 — 61,6 • 200,7+0,458 • 49,5 • 110
Вариант 1. / ———————————— ——————— ———- = 160,3° С.
F " 0,458-61,6 + 0,458-49,5
Вариант 2. FCT= 150,3° С.
Вариант 3. /„=141,0° С.
6. Температура точки росы для данного топлива. Приведенная сернистость и зольность топлива, % кг/МДж:
|
А*р= _ = = 1,065. |
_ Sp _ 3,1
Ар 22,3 10" 3~ 20,934
При парциальном давлении водяных паров в дымовых газах RHlo=0,090 температура конденсации по таблицам воды и водяного пара ҐІОН=43,4° С. По (5.31) определяем температуру точки росы:
202^/0,148 T =43 44-_________ —_ I____ — і С
‘р 1,230,85 • 1,065 132
Допустимая температура стенки
*сгп = 132+10 = 142° С. Этому условию соответствует режим с температурой воздуха на входе
Г^=90+ 10°~90 (142—141) = 91° С. 150,3-141 V ‘
1. Определяем Qf, 4 и температуру газов за «горячей» частью РВП в этом режиме.
Значение T‘B — 9° С соответствует энтальпия воздуха Н°’ = 672,4 кДж/кг. При этом Ql 4 = 1,28 (2547,6 -672,4) = 2400,2 кДж/кг. Энтальпия газов после «горячей» части РВП
Я;’п=4164,2 — 2400,2/0,996+(0,16/2)-2547,6= 1958,2 кДж/кг.
При этой энтальпий и а = 1,28
1958,2
=——— —-200= 182,8° С.
4 2142,9
8. Температурный напор в «горячей» части РВП и коэффициент теплопередачи:
(182,8 —91)—(400— 340)
Аг=- ,————————————————- -=74,8° С;
1п91,8/60
К=——————————————————— 5—— = 11,06-Ю-3 кВт/(м — К).
103 103
0,458-61,6 + 0,458-49,5 Здесь коэффициент использования £=0,88 и /7=1,0, так как п > 1,5 об/мин.
ЗАДАЧИ
Задача 7.10. Найти по данным примера 7.11 необходимую температуру предварительного подогрева воздуха на входе в РВП T‘B исходя из условия, что для предотвращения забивания липкими отложениями набивки «холодной» части РВП температура металла набивки 1ет должна быть не ниже чем Fcr=/P— 35° С. Удовлетворит ли принятая высота «холодной» части РВП условиям бескоррозионной работы «горячей» части РВП при новой температуре
Задача 7.11. Определить необходимую высоту «холодной» части РВП из условия бескоррозионной работы «горячей» части. Принять: температуру уходящих газов 8^=120° С; Ґв = 60°С; остальные данные—по примеру 7.9.
.Задача 7.12. Найти температуру продуктов сгорания на выходе из «горячей» части РВП из условия ее бескоррозионной работы при сжигании антрацц.’рбвого шты(эа’ (приложение, табл. П1, топливо № 5). При решении принять: Эух= 120° С; T‘B=50° С; а’=1,20; Лавп = 0,16; р"=1,1; Aj" = 62,8■ Ю-3 кВтДм2 — К); авгч = 49,5-1(Г3 кВт/(м2К); гно = 0,0454 при ау1=1,36; /> = 0,1 МПа; <р = 0,9972; л:. = 0,458.
Задача 7.13. Как изменится необходимая высота «холодной» части РВП, если зольность антрацитового штыба на рабочую массу повысится с 30,2 по задаче 7.12 до 40%? Принять: Aj ч = 43,5 кВт/(м2К); AJS "=34,3 кВт/(м2К); Ф=0,98; хг=хв=0,458; Вр=44,9 кг/с; поверхность нагрева на 1 м высоты «холодной» части 10 000 м2; количество аппаратов ивп= 2.
Задача 7.14. Найти необходимую температуру продуктов сгорания на входе в сменяемую часть трубчатого воздухоподогревателя (ТВП) при сжигании донецкого тощего угля (приложение, табл. П1, топливо № 4). При решении принять а’= 1,20; Аавп=0,015; Р" = 1,20; гно = 0,066; аун=0,85; 0ух=150° С; *’в= 66° С; аг = 40,7- Ю-3 кВт/(м2К); ав=77,710’3 кВт/(м2 К); ф = 0,996.
|
8. Поверхность нагрева и высота «горячей» части РВП |
|
= 1,827 м. |
|
= 50 610 м2; |
|
|
|
П F "впл уд |