Контактные экономайзеры котлов, страница 19

                         (3)

откуда

                       (4)

где k - коэффициент теплопередачи от газов к наружному воздуху, Вт/ (м² • К) ; F - внутренняя поверхность трубы, м ; G_Г, с_Г - расход, кг/ч и теплоемкость, кДж/(кг·К) газов.

После подстановки значения t_or согласно (4) в выражение (1) получим

    (5)

Уравнение (5) представляет собой связь между необходимой температурой газов на входе в трубу t_ОСН и влагосодержанием газов х_Г.

Необходимое значение t_OCH можно обеспечить тремя способами: смешением охлажденных в КТ газов со свежими (байпасированием); подогревом охлажденных газов в поверхностном теплообменнике; смешением с горячим воздухом, отобранным из воздухонагревателя.

При байпасировании температура t_OCH и влагосодержание газов на входе в дымовую трубу х_Г связаны с расходом байпасируемых газов соотношениями

                          (6)

                                               (7)

где , t"_yx - температуры газов на входе и выходе КТ, °С; , ,C_ОСН - теплоемкости газов на входе и выходе КТ и смеси газов, кДж/(кг·К); х'_ух, х"_ух - влагосодержание газов на входе и выходе КТ, кг/кг с.г., y - доля байпасируемых газов. При средних условиях с''_УХ/c_och = 0,97, с'_УХ/c_och = 1,06.

Подставив значения t_ОСН х_Г согласно выражениям (6), (7) в (5), а также учитывая запас превышения температуры внутренней поверхности стенки по отношению к t_p на величину Δ, получим

(8)

Уравнение (8) позволяет определить долю байпасируемых газов, необходимую для обеспечения сухого режима внутренней поверхности дымовой трубы. Для варианта с подогревом газов в поверхностном теплообменнике в левой части уравнения (8) принимается y=0, а в правой части влагосодержание принимается равным х"_ух. Для третьего варианта в левой части также у=0, а влагосодержание в правой части имеет вид

где z=G_ГВ/G_СГ; G_ГВ и G_СГ  - расходы подмешиваемого воздуха и отходящих газов.

С помощью уравнения (8) можно оценить эффективность различных вариантов защиты дымовой трубы.

Приведены результаты испытаний контактного теплоутилизатора (КЭ) на Дзержинской ТЭЦ-24, по результатам которых установлено, что при байпасном подогреве газов в КЭ может быть использовано только 60 % тепла отходящих газов. Для выяснения картины произведем расчет необходимых показателей для условий Дзержинской ТЭЦ-24 по конструктивным и режимным характеристикам, приведенным в [6]. Основные данные по дымовой трубе приведены ниже

Скорость газов в основании трубы w, м/с    ............………………..4,0

Коэффициенты теплоотдачи, Вт/(м -К): от газов к футеровке α_ВН   ....………...6,5

от наружной поверхности           к воздуху α_Н    ...........………………..18,5

Термические сопротивления, м²·К/Вт:

от газов к футеровке R_BH.……….....0,154

футеровки R_Ф..........………………….0,07

слоя теплоизоляции R_из    ………......0,75

ствола трубы R_тр.........……………….0,14

от наружной поверхности к воздуху R_н    .........………………..0,054

суммарные .....………………......1,14

Расчеты проведены для наиболее неблагоприятных условий (при температуре наружного воздуха t_HB=-30 °С) и с неполной нагрузкой трубы при скорости газов в основании трубы ν=4 м/с, при которой внутренние поверхности имеют минимальную температуру. Предварительно было установлено, что для конструкции рассматриваемой трубы самая низкая температура внутренней поверхности наблюдается во входном сечении ввиду того, что в нем скорость газов в 2 раза меньше, чем в выходном сечении трубы. Поэтому из уравнения (8) при расчете был исключен член

, который должен учитывать охлаждение газов в трубе при расчете по выходному сечению. Согласно уравнению (8) влагосодержание газов в основании трубы и температура внутренней поверхности трубы зависят от влагосодержания газов на выходе из котла х'_ух. В [6] не приводится данных о х'_ух в условиях увлажнения дутьевого воздуха. Оценочные расчеты показали, что значение х'_ух должно составлять 0,17-0,20 кг/кг, при вычислениях принято х'_ух  = 0,19 кг/кг.