Расчет воздухоподогревателей
Установка расчета воздухоподогревателей в качестве основной хвостовой поверхности нагрева обусловливается родом сжигаемого топлива (древесные отходы, торф, малосернистые, высоко влажные бурые угли) н конструкцией топочных устройств (механические и камерные).
Совместно водяные экономайзеры и воздухоподогреватели устанавливают тогда, когда при установке хвостовой поверхности только одного типа не удается снизить температуру уходящих газов ниже 250°С.
В отличие от паровых и водогрейных котлов, в которых коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости очень велик, воздухоподогреватели работают с высоким сопротивлением теплопереходу не только на газовой, но и на воздушной стороне. Поэтому величина коэффициента теплопередачи в воздухоподогревателях значительно меньше, чем в других элементах котельной установки. Воздухоподогреватели устанавливают обычно в конце газового тракта, после водяных экономайзеров. Поверхность нагрева, общие габариты и масса воздухоподогревателей больше, чем у водяных экономайзеров, так как они работают при малых разностях температур.
В котельных установках со слоевым сжиганием топлива воздух подогревают до 150-250Х в зависимости от влажности топлива и содержания летучих веществ, а в котельных установках с камерными топками - 300-400°С в зависимости от рода топлива. Температура газов при входе в воздухоподогреватель, чтобы не было коробления трубных решеток, не должна превышать 500-550°С. Температура воздуха при входе в воздухоподогреватель для предотвращения коррозии его стенок должна быть выше температуры точки росы. При сжигании сернистых топлив стальные воздухоподогреватели устанавливать нельзя.
В отопительно-производственных котельных следует устанавливать лишь трубчатые воздухоподогреватели. Трубчатые воздухоподогреватели монтируют из стальных тонкостенных труб диаметром 51/46 или, лучше, 40/37 мм, концы которых вваривают в трубные доски. Трубы воздухоподогревателя обычно располагают в шахматном порядке. Газы, как правило, проходят внутри труб, а воздух омывает их снаружи поперечным током. Обычно воздухоподогреватели компонуют в одну колонку с направлением движения газов сверху вниз. В подобных случаях (при необходимости повысить скорость перемещения нагреваемого воздуха) воздухоподогреватель может быть по высоте разделен промежуточными перегородками, располагаемыми параллельно трубным доскам, при этом число ходов по воздуху соответственно возрастет.
Из-за очень компактного расположения труб для снижения сопротивления воздухоподогревателя на воздушной стороне скорость движения воздуха рекомендуется принимать в два раза ниже скорости движения газов.
Расчет воздухоподогревателей выполняют по уравнениям (IV.23), (IV.24) (IV.50)
Qвоз = (αт - 0,1) V0 Cвоз ВР (tвоз - tвоз) ккал/ч, (IV.50)
где αт - значение коэффициента избытка воздуха в топке; Vo - теоретически необходимое количество воздуха, определяемое по уравнению (III.8). Своз - теплоемкость воздуха в переделах температур от 0 до 200°С, равная 0,32 Вр - часовой расход топлива, определяемый по уравнению (111.40), в кг/ч; tвоз - температура воздуха до и после воздухоподогревателя, значениями которой задаются.
Найдя из уравнения (IV.50) количество тепла Qвоз в ккал/ч, необходимое для нагрева воздуха в воздухоподогревателе, решают остальные два уравнения: сначала уравнение (IV.24), а затем уравнение (IV.23). Из уравнения (IV.24) обычно находят значение температуры газов за воздухоподогревателем, т. е., по сути дела, температуру уходящих газов, и проверяют, правильно ли она была предварительно выбрана.
Значение температурного напора как среднеарифметическую разность температур (IV.48) можно использовать в тех случаях, когда
∆tб/∆tm (IV.51)
где ∆tб - разность температур между нагревающей м нагреваемой средой б том конце поверхности нагрева, где она больше, в °С; ∆tм - разность температур па другом конце поверхности в °С. Значение расчетного коэффициента теплопередачи трубчатых воздухоподогревателей определяют по формуле
Квоз = 0,7 αк α2 / αк + α2 ккал/м2 (IV.52)
где αк - значение коэффициента теплоотдачи от газов к стенке за счет конвекции; подсчитывают по формулам (IV.30), (IV.33), (IV.34), (IV.37) или по номограммам рис .IV.7, а, б.
На рис. IV.18 показана конструкция трубчатого воздухоподогревателя с поверхностью нагрева. Воздухоподогреватель 1 выполнен из труб диаметром 40/37 мм, расположенных в шахматном порядке, и смонтирован в блоке с эоловым бункером 2. Воздухоподогреватель состоит из двух колонок, по одной из них газы опускаются вниз, а по другой поднимаются вверх. Подобная компоновка удачно сочетается с установкой золоуловителя. По перемещению воздуха воздухонагреватель - двухходовый.
Рис. IV.18. Трубчатый воздухоподогреватель конструкции ЦКТИ
Трубчатые воздухоподогреватели изготовляются Бийским котельным заводом трех типов: двухходовые по воздуху и газам (для котлов паропроизводительностью 2,5 и 4 т/ч); одноходовые по газу и двухходовые по воздуху (для котлов паропроизводительностью 6,5 и 10 т/ч); одноходовые по газу и воздуху (для котлов паропроизводительностью 20 т/ч).
