Характеристика чугунных экономайзеров
Таблица 3
Характеристика чугунных экономайзеров
| Параметры | Тип экономайзера (рекомендуемый для котла ДЕ-16) | |
| ЭБ1-300 | ЭБ-330 | |
| Поверхность нагрева, м2 | 302,4 | 330,4 |
| Число колонок | ||
| Длина экономайзерной трубы, м | ||
| t воды, мин. oСвх./вых. | 100/140 | 100/140 |
| Номинальный расход воды, т/ч | 11,0 | 17,6 |
| Масса, кг | ||
| Импульсная камера | ||
| Диаметр, мм | ||
| Кол-во | ||
| Тип короба (рекомендуемый) | ||
| Топливо – каменный уголь | ||
| Габариты (без импульсной камеры и короба) | ||
| Длина, мм | ||
| Ширина, мм | ||
| Высота, мм | ||
| Рекомендуемые типы котлов | КЕВ-10-14; ДКВр-10-13(23); КЕ-10-14(24); ДЕ-16-14(24) | КЕВ-10-14; ДКВр-10-13(23); КЕ-10-14(24);ДЕ-16-14(24) |
3.Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха
3.1.Расчет объемов продуктов сгорания и воздуха [3, стр.21]
Теоретически необходимый объем воздуха, это то количества воздуха, которое необходимо для полного сгорания 1 м3 газообразного топлива при условии, что весь кислород, содержащийся в воздухе прореагировал с топливом.
Определим теоретический объем воздуха:
0,0476*((1+4/4)*91,9+(2+6/4)*2,1+(3+8/4)*1,3+(4+10/4)*0,4+(5+12/4)*0,1)=9,56998 м³/кг
Определим теоретический объем продуктов сгорания:
1. азот
2. трехатомный газ
3. водяной пар
4. продукты сгорания
Результаты расчета объемов продуктов сгорания и воздуха приведены в таблице 4.
Таблица 4
Результат расчета объемов продуктов сгорания и воздуха
| Наименование величины | Обозначение | Расчетная формула | Размерность | Результат |
| Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения |  |  |  | 9,57 |
| Теоретический объем азота |  |  | | 7,59 |
| Объем сухих трехатомных газов |  |  | | 1,033 |
| Теоретический объем водяных паров |  |  | | 2,145 |
| Теоретический объем продуктов сгорания |  |  | | 10,769 |
3.2.Расчет продуктов сгорания в поверхностях нагрева[3, стр.21]
Как правило, теоретический объем воздуха рассчитывается для рабочей массы топлива, но в топку подается воздуха больше, чем теоретически необходимо. Коэффициент избытка воздуха в топке 
принимают в зависимости от вида топлива и способа его сжигания. Избыток воздуха, по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата, увеличивается. Это вызвано тем, что для котлов, работающих под разрежением, давление продуктов сгорания в топке и газоходах меньше атмосферного давления окружающего воздуха. Поэтому через обмуровку происходит присос воздуха в газовый тракт агрегата. При расчетах температуру этого воздуха принимают 30 °С, а значения присосов воздуха – по нормативным данным.
Для выполнения теплового расчета газовый тракт котельного агрегата делят на ряд самостоятельных участков в зависимости от типа котла. Коэффициент избытка воздуха для каждой поверхности нагрева подсчитывают путем прибавления к соответствующих присосов воздуха ∆α, а в результате такого суммирования имеем – ∑ ∆α.
Коэффициент избытка воздуха за газоходом:
, где 
по прил.9, [3] принимается 0,15
Средний коэффициент избытка воздуха 
для каждой поверхности нагрева определяют как среднее арифметическое значений коэффициента избытка воздуха до α' и после α'' газохода.
Коэффициент избытка воздуха средний:
Далее проводят расчет действительных объемов продуктов сгорания по газоходам. Расчеты выполняют на 1 кг топлива.
Объём водяных паров на поверхностях нагрева:
Объем продуктов сгорания:
Объемная доля сухих трехатомных газов :
, где 
Объемная доля водяных паров:
, где 
Суммарная объемная доля трехатомных газов:
Результаты расчета продуктов сгорания в поверхностях нагрева приведены в таблице 5.
Таблица 5
Результатрасчета действительных продуктов сгорания в поверхностях нагрева
| № | Наименование величин | Обозначение | Расчетная формула | Размерность | Газоходы | ||
| Топка, фестон | Конвективные пучки | Экономайзер | |||||
| Коэффициент избытка воздуха за газоходом |  | i=αm+∑∆α(0,15) | - | - | 0,15 | 0,15 | |
| Коэффициент избытка воздуха средний |  | (  + )/2 | - | 1,05 | 1,125 | 1,275 | |
| Объем водяных паров | VH2O | V0H2O+ 0,0161·( –1)·Vо | м3/кг | 2,153 | 2,164 | 2,187 | |
| Объем продуктов сгорания | Vг |  +( –1)·Vо | м3/кг | 11,25 | 11,98 | 13,44 | |
| Объемная доля сухих трехатомных газов | rRO2 | VRO2/ Vг | - | 0,092 | 0,086 | 0,077 | |
| Объемная доля водяных паров | rH2O | VH2O/ Vг | - | 0,19 | 0,18 | 0,16 | |
| Суммарная объемная доля трехатомных газов | rn | rRO2 + rH2O | - | 0,283 | 0,267 | 0,24 |
3.3. Расчет энтальпий продуктов сгорания и воздуха [3, стр.31]
Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием или энтальпией. С помощью изменения энтальпии продуктов сгорания определяют количество переданной теплоты от продуктов сгорания к поверхности нагрева.
При расчете котельных агрегатов количество переданной теплоты принято определять через энтальпию продуктов сгорания, которые образуются при сжигании 1 м3 топлива. Расчет энтальпий продуктов сгорания производят для каждой поверхности нагрева при действительных коэффициентах избытка воздуха, когда α > 1. Причем расчет производят для всего возможного диапазона температур топочных газов и соответствующей поверхности нагрева 100…2000 °С.
В таблице 6 приведены энтальпии 1 м3 сухих трехатомных газов 
, азота 
, водяных паров 
, при различных температурах 
[3, прил.6]
Таблица 6
Энтальпии 1 м3воздуха и газов
Температура,  |   |  |  |  |   |
| 1704,5 | 1093,5 | 1334,5 | 1101,5 | ||
| 261,5 | 305,5 | 172,5 | |||
| 261,5 | 305,5 | 172,5 | |||
Для каждой поверхности нагрева рекомендуется определять значения энтальпий лишь в пределах, немного превышающих реально возможные температуры. Температуру топочных газов, °С, задают в диапазонах: для топочной камеры и фестона – 2100…800, для конвективных пучков – 900…200, для водяного экономайзера – 300…100.
Энтальпия теоретического объема воздуха, 
:
, где 
Для топочной камеры:
1)при 
, 
2)при 
, 
Для водяного экономайзера:
3)при 
, 
4)при 
, 
Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания 
:
где 
, 
, 
Для топочной камеры:
1)при , 
2)при , 
Для водяного экономайзера:
3)при , 
4)при , 
Энтальпия избыточного количества воздуха 
:
Для топочной камеры, где α т = 1,05:
1) 
2) 
Для водяного экономайзера, где α эк = αух=1,275:
3) 
4) 
Общую энтальпию продуктов сгорания (приα > 1),при соответствующих температурах и коэффициентах избытка воздуха, вычисляют суммированием числовых значений:
Для топочной камеры и фестона:
1) 
2) 
Для водяного экономайзера:
3) 
4) 
Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания и воздуха представлены в таблице 7.
Таблица 7
Результаты расчета энтальпий продуктов сгорания и воздуха
| Поверхность нагрева, коэффициент избытка воздуха за ней | № | Температура за поверхностьюJ, ˚С | Энтальпия, кДж/кг или | ||||
 |  |  |  | ||||
| Топочная камера и фестон α т = 1,05 | |||||||
| Водяной экономайзер α эк = αух=1,275 | |||||||
По расчетным данным таблицы 7 на миллиметровой бумаге, в удобном для прочтения масштабе, строят I-ϑ диаграмму энтальпий продуктов сгорания. Построенная диаграмма I – ϑ, для продуктов сгорания данного вида топлива позволяет в последующих расчетах по температуре топочных газов определять их энтальпию или, наоборот, по энтальпии продуктов сгорания – их температуру.
4.тепловой баланс котельного агрегата[3, стр.33]
Тепловой баланс представляет собой соотношение, связывающее приход и расход теплоты в агрегате. При тепловом расчете тепловой баланс составляют на 1 м3 израсходованного газообразного топлива, или в процентах от введенной теплоты.
Тепловой баланс котельного агрегата выражается равенством между поступившим в котел количеством тепла, называемым располагаемым теплом 
, и суммой полезно использованного тепла 
и тепловых потерь 
, 
– часть располагаемой теплоты затрачивается на подогрев и испарение воды, а также на перегрев пара. Это полезно используемая теплота.
Другая часть теплоты, которая не может быть использована, составляет тепловые потери:
– потери тепла с уходящими газами, 
;
– потери тепла с химическим недожогом топлива в котле, ;
– потери тепла от механического недожога (только для котлов на твердом топливе), 
;
- потери тепла в окружающую среду за счет теплообмена, ;
На основании теплового баланса вычисляются коэффициент полезного действия котла (КПД) брутто 
и необходимый расход топлива.
Вычислим располагаемое тепло топлива QРР = QРнгде:
Потери теплоты от наружного охлаждения ограждающих конструкций, при номинальной нагрузке ( ) определяют по таблице приведенной ниже.
Вычислим потери тепла с уходящими газамиq2:
Вычислим количество теплоты полезно используемое в агрегатеQка:
Коэффициент полезного действия (КПД) брутто 
парового котла учитывает только тепловые потери, т.е. показывает тепловое совершенство котельной установки. КПД брутто определяется из уравнения обратного теплового баланса.
Вычислим КПД котельного агрегата:
Чтобы повысить КПД котельного агрегата нужно свести до минимума тепловые потери.
Вычислим полный расход топливаB:
Вычислим коэффициент сохранения теплоты φ, учитывающий потери от наружного охлаждения:
Результаты расчета и справочные данные приведены в таблице 4.1.
Таблица 8.
Тепловой баланс котельного агрегата