Температура питательной воды на фоне проблем экономии топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Температура питательной воды на фоне проблем экономии топлива

Д.т.н. Б.А. Байрашевский

Температура уходящих газов является одним из уязвимых показателей экономичности и надёжности работы котлов, особенно на участках, где конденсация водяных паров на поверхностях теплообмена приносит много хлопот эксплуатационному персоналу. При сжигании природного газа с избытками воздуха 0,06 парциальное давление водяных паров на выходе из котла и точка росы соответственно равны: ? 0,13 и ?51ч52. Во избежание коррозии (рис. 1) на поверхностях нагрева со стороны уходящих газов перед входом трубу целесообразно соблюдать условие: >?51ч52. Причём, в процессе эксплуатации достаточно иметь превышение: ? +(5ч7).

Из учёта большой теплопроводности металла предельно-минимальное значение температуры воды на входе в экономайзер котла () может быть равным порядка ?+(5ч7)?60, что (рис. 1) гарантирует антикоррозионный режим: > .

Здесь следует заметить, что процесс теплообмена в пограничном слое на стенке дымовой трубы, «охлаждаемой» наружным воздухом, аналогичен (рис. 2) процессу теплообмена в газоходе экономайзера. В отличие от последнего избежать коррозии (<) на внутренней стенке трубы (сохраняя температуру уходящих газов = const) можно путём установки теплоизоляции на её наружной стенке. В результате, как это видно на рис.2, достигается условие: > > .

Экономичность работы котла определяется в основном двумя аргументами: температурой питательной воды с учётом упомянутого соотношения ?+(5ч7)?60 и величиной поверхности нагрева водяного экономайзера . Условие ?+(5ч7)?60 реализуется путём установки теплообменника за деаэратором [1, 2]. В отличие от этого изменение поверхности нагрева = водяного экономайзера требует выполнения оптимизационных расчётов по сопоставлению ожидаемого эффекта и затрат на увеличение числа рядов труб в колонке водяного экономайзера. Принимая во внимание длительность рабочей и межремонтной кампаний котлов типа ДЕ, мероприятие по наращиванию поверхности нагрева = водяного экономайзера с целью удержания антикоррозионного режима при = 60 и, как следствие - предельно-минимального значения температуры уходящих газов - целесообразно.

Путём простейшего анализа, рассматривая водяной экономайзер с поверхностью как теплообменник, расположенный в газоходе котла, определим общие тенденции изменения зависимости =. Согласно уравнениям теплопередачи и теплового баланса по газам и воде запишем:

= (- ), (1)

= 0,5(+), (2)

= 0,5(+), (3)

= (-), (4)

= (-), (5)

где , - коэффициент теплопередачи и плотность теплового потока через поверхность водяного экономайзера; , - средние значения температур дымовых газов и воды в водяном экономайзере; , и , - температуры газов и воды на входе и выходе из водяного экономайзера; , и , - массовые расходы и теплоёмкости дымовых газов и воды.

В результате совместного решения (1) ч (5) определяем взаимосвязи:

, (6)

, (7)

. (8)

На основании (7) с учётом (8) и (6) определяем частные производные, т. е. относительные приросты температуры уходящих газов от температуры питательной воды и от поверхности нагрева водяного экономайзера:

, (9)

. (10)

Уравнение (9) позволяет оценить темп прироста показателя от степени наращивания поверхности нагрева экономайзера =:

. (11)

На основании анализа уравнений (9)ч(11) следует, что по мере возрастания поверхности нагрева экономайзера = температура уходящих газов снижается. Причём, темп этого снижения имеет характер асимптоты. Именно этот факт лежит в основе оптимизации путём наращивания поверхности нагрева экономайзера. В отличие от этого однозначность эффективности мероприятий по стабилизации [1] температуры питательной воды на уровне ?+(5ч7)?60 не вызывает сомнений.

Также (рис.3) практический интерес представляют собой результаты сопоставления показателей котла в диапазоне нагрузок =1800ч4000 кг/ч для двух режимов: с одной стороны при =60= const и значениях =f()=67,1ч97,9; аналогично с другой - при =100=const и =f()= 95,5ч62,4. Возможности выявления минимальных значений показателей путём изменения температуры питательной воды в диапазоне =95,5ч 62,4 здесь очевидны. Как следует из данных, приведенных на рис. 2, при наличии теплоизоляции трубы не привычное в условиях эксплуатации значение температуры уходящих газов на уровне = 67,1 не представляет серьёзных опасений, т. к. исключает условия для создания очагов коррозии на её стенке изнутри. На рис. 4, 5 даны результаты расчётов, выполненных на основании то- го же программного файла КДЕ6 с учётом аналитических зависимостей (9)ч(11).

Анализ результатов исследований, приведенных на рис. 1ч5 даёт полную ориентацию при формировании мероприятий по повышению экономичности работы котла типа ДЕ и соблюдении антикоррозионного режима его работы, как в газоходе водяного экономайзера, так и по тракту в дымовой трубе.

Выводы

1. Анализ показателей работы котла типа ДЕ по мере изменения его нагрузки и температуры питательной воды свидетельствует о том, что значение последней на уровне = 60 = const является оптимальным.

2. Уровень экономичности котла (, кг/Гкал) при установленном значении =60=const определяется размерами поверхностей экономайзера = и мероприятиями по исключению (возможно, путём теплоизоляции наружных поверхностей) выпадения росы на её внутренней стенке.

3. Регулирование температуры питательной воды по мере изменения нагрузки котла (с установленным теплообменником) представляет собой эффективный метод оптимизации режимов его работы.

котел вода экономайзер

Литература

1. Байрашевский Б.А. Модельные исследования на фоне задач энергосбережения. Энергетическая стратегия, № 3, май-июнь 2012 г.

2. Байрашевский Б.А. Аудит паровой котельной: подводные камни. Энергетика и ТЭК, № 2 (107), февраль 2012 г.

Размещено на Allbest.ru