konvektive Oberfläche. Große Enzyklopädie von Öl und Gas

K-Kategorie: Kesselinstallation

Heizflächen

Das Rohrtrommelsystem eines Dampfkessels besteht aus Strahlungs- und Konvektionsheizflächen, Trommeln und Kammern (Kollektoren). Für Strahlungs- und Konvektionsheizflächen werden nahtlose Rohre aus hochwertigem Kohlenstoffstahl der Güteklasse 10 oder 20 (GOST 1050-74**) verwendet.

Strahlungsheizflächen bestehen aus Rohren, die vertikal in einer Reihe entlang der Wände (Seiten- und Rückwände) oder im Volumen der Brennkammer (Frontwand) angeordnet sind.

Bei niedrigen Dampfdrücken (0,8 ... 1 MPa) werden über 70% der Wärme für die Verdampfung und nur etwa 30% für das Erhitzen von Wasser zum Sieden aufgewendet. Strahlungsheizflächen reichen nicht aus, um eine bestimmte Menge Wasser zu verdampfen, daher werden einige der Verdampferrohre in konvektiven Gaskanälen platziert.

Die Heizflächen des Kessels werden als konvektiv bezeichnet und erhalten Wärme hauptsächlich durch Konvektion. Konvektive Verdunstungsflächen werden üblicherweise in Form mehrerer Rohrreihen hergestellt, die mit ihren oberen und unteren Enden in den Trommeln oder Kammern des Kessels befestigt sind. Diese Rohre werden Kesselbündel genannt. Zu den konvektiven Heizflächen gehören auch ein Überhitzer, ein Wassersparer und ein Lufterhitzer.

Überhitzer - ein Gerät zur Erhöhung der Dampftemperatur über die Sättigungstemperatur entsprechend dem Druck im Kessel. Der Überhitzer ist ein System von Schlangen, die am Sattdampfeinlass mit der Kesseltrommel und am Auslass mit der Kammer für überhitzten Dampf verbunden sind. Die Richtung der Dampfbewegung in den Spulen des Überhitzers kann mit der Richtung des Gasstroms zusammenfallen - ein Gleichstromkreis - oder ihr entgegengesetzt sein - ein Gegenstromkreis.

Reis. 1. Rohrsystem eines Dampfkessels: 1, 19 - obere und untere Trommel, 2 - Dampfauslass, 3 - Sicherheitsventil, 4 - Speisewasserversorgung, 5 - Manometer, 6 - Wasseranzeigesäule, 7 - Dauerspülung, 8 - Abflussrohre der Frontscheibe, 9 - Abflussrohre der Seitenscheibe, 10 - Frontscheibe, 11, 14 - Kameras der Seitenscheibe neu , 12 - Drainage (periodisches Abblasen) 13 - Frontscheibenkammer, 15, 17 - Seiten- und Heckscheiben, 16 - Heckscheibenkamera, 18 - Abflussrohre der Heckscheibe 20 - Abblasen der unteren Trommel, 21 - Konvektionsrohrbündel

Reis. 2. Schemata zum Einschalten des Überhitzers:
a - direkter Strom, b - Gegenstrom, c - gemischt

Bei einem gemischten Bewegungsschema von Gasen und Dampf (Abb. 2, c), dem zuverlässigsten im Betrieb, sind die Einlassspulen (entlang des Dampfes), in denen die größten Salzablagerungen beobachtet werden, und die Auslassspulen mit maximalem Dampf Temperatur werden dem Bereich gemäßigter Temperaturen zugeordnet.

In einem konvektiven vertikalen Überhitzer wird Sattdampf aus der Kesseltrommel den Spulen der ersten Stufe 6 zugeführt, nach dem Gegenstromschema verbunden, darin erhitzt und zum Überhitzungsregler - Enthitzer - geleitet. Die Überhitzung des Dampfes auf eine vorgegebene Temperatur erfolgt in den Schlangen der zweiten Stufe, die gemäß einem gemischten Kreislauf verbunden sind.

Oben sind die Überhitzerschlangen an den Deckenbalken des Kessels aufgehängt und haben unten entfernte Befestigungselemente - Streifen 7 und Kämme 8. Die Spulen werden durch Schweißen an der Zwischenkammer (Überhitzer) und an der Kammer für überhitzten Dampf befestigt.

Überhitzerkammern bestehen aus Stahlrohren mit einem Durchmesser von 133 mm und Rohrschlangen; 9 - aus Stahlrohren mit einem Durchmesser von 32, 38 oder 42 mm und einer Wandstärke von 3 oder 3,5 mm. Bei einer Temperatur der Rohrwände der Heizflächen bis 500 °C ist das Material für die Rohrschlangen und Kammern (Kollektoren) hochwertiger Kohlenstoffstahl der Güte 10 oder 20. Die letzten Überhitzerschlangen im Verlauf des Dampfes, die bei einer Temperatur der Rohrwände von mehr als 500 ° C arbeiten, bestehen aus legierten Stählen 15XM, 12X1MF.

Der Überhitzungsregler, in den Dampf nach dem Überhitzer eintritt, ist ein System aus Stahlspulen mit einem Durchmesser von 25 oder 32 mm, die in einem Stahlgehäuse installiert sind und zwei Kreisläufe bilden: links und rechts. Speisewasser wird in der Menge durch die Rohrschlangen gepumpt, die erforderlich ist, um den Dampf um einen bestimmten Wert abzukühlen. Dampf wäscht die Coils von außen.

Economizer - ein Gerät, das durch die Verbrennungsprodukte von Brennstoff erhitzt wird und zum Erhitzen oder teilweisen Verdampfen von Wasser dient, das in den Kessel eintritt. Wassersparer werden konstruktionsbedingt in Serpentinen aus Stahl und Rippen aus Gusseisen unterteilt.

Stahlschlangenvorwärmer werden für Kessel verwendet, die bei Drücken über 2,3 MPa betrieben werden. Sie bestehen aus mehreren Abschnitten aus Stahlspulen mit einem Durchmesser von 28 oder 32 mm und einer Wandstärke von 3 oder 4 mm. Die Enden der Rohrschlangen sind in Kammern mit einem Durchmesser von 133 mm eingeschweißt, die sich außerhalb der Auskleidung des Kessels befinden.

Aufgrund der Art der Arbeit sind Stahlspulen-Economiser nicht kochende und kochende Typen. In Economizern vom nicht-siedenden Typ wird das Speisewasser nicht auf den Siedepunkt erhitzt, d. h. es findet in ihnen keine Verdampfung statt. Siedevorwärmer ermöglichen das Sieden und teilweise Verdampfen von Speisewasser. Aus dem Anschlussplan von Nicht-Siede- und Siede-Economisern ist ersichtlich, dass der Siede-Economiser nicht durch eine Verriegelungsvorrichtung von der Kesseltrommel getrennt ist und eine Einheit mit dem Kessel bildet.

Gerippte Vorwärmer aus Gusseisen, die für Kessel verwendet werden niedriger Druck, bestehen aus gusseisernen Rippenrohren mit quadratischen Rippen. Gussrohre werden zu Gruppen zusammengebaut und durch Gussrollen mit Flanschen miteinander verbunden. Speisewasser strömt durch das Rohrsystem nach oben zu den Rauchgasen. Um Rippenrohre von Asche und Ruß zu reinigen, werden Gebläse zwischen einzelne Rohrgruppen eingebaut.

Reis. 3. Konvektiver vertikaler Überhitzer eines Dampfkessels mittlerer Leistung: 1 - Trommel, 2 - überhitzte Dampfkammer, 3 - Zwischenkammer, die als Dampfüberhitzungsregler fungiert, 4 - Balken, 5 - Aufhängung, 6. 9 - Spulen, 7 -bar, 8 - komb

Reis. 4. Überhitzungsregler: 1, 12 - Wasserauslass- und Einlasskammern, 2 - Armatur, 3 - Flansch mit Deckel, 4 - Dampfzuleitungen, 5 - Stützen, 6 - Gehäuse, 7 - Dampfauslassleitungen, 8 - Metallwanne , 9 - Remote-Platine, 10 - Spulen, 11 - Gehäuse

Vorteile von Gusseisenvorwärmern: ihre erhöhte Beständigkeit gegen chemische Beschädigung und geringere Kosten im Vergleich zu Stahlvorräten. In gusseisernen Economizern ist jedoch aufgrund der Sprödigkeit des Metalls kein Dampf zulässig, sodass sie nur nicht kochend sein können.

Wassersparer aus Stahl und Gusseisen in modernen Kesseln werden in Form von Blöcken hergestellt; sie werden montiert geliefert.

Lufterhitzer - ein Gerät zum Erhitzen von Luft mit Verbrennungsprodukten von Brennstoffen, bevor es dem Kesselofen zugeführt wird, bestehend aus einem System gerader Rohre, deren Enden in Rohrböden, einem Rahmenrahmen und einer Metallummantelung befestigt sind. Lufterhitzer werden im Kesselzug hinter dem Economizer installiert - einstufige Anordnung oder in einem "Schnitt" - zweistufige Anordnung.

Die Kesseltrommel ist ein Zylinder aus Spezialkesselstahl 20K oder 16GT (GOST 5520-79 *) mit kugelförmigen Böden an den Enden. Auf einer oder beiden Seiten der Trommel befinden sich ovale Mannlöcher. Sieb-, Konvektions-, Fallrohr- und Dampfauslassrohre werden durch Bördeln oder Schweißen an der Trommel befestigt.

Reis. 5. Economizer-Abschnitt: 1.2 - Wassereinlass- und -auslasskammern, 3 - Stützbeine, 4 - Spulen, 5 - Stützbalken

Reis. Abb. 6. Schemata zum Einschalten von Economizern nicht kochender (a) und kochender (b) Typen: 1 - Ventil, 2 - Rückschlagventil, 3.7 - Ventile zum Einspeisen des Kessels durch und am Economizer vorbei, 4 - Sicherheitsventil, 5 - Einlasskammer, 6 - Economizer, 8 - Kesseltrommel

Kesseltrommeln kleiner und mittlerer Leistung werden je nach Betriebsdruck mit einem Durchmesser von 1000 bis 1500 mm und einer Wandstärke von 13 bis 40 mm gefertigt. Beispielsweise beträgt die Wandstärke der Trommeln von Kesseln des DE-Typs, die bei einem Druck von 1,3 MPa arbeiten, 13 mm und bei Kesseln, die bei einem Druck von 3,9 MPa arbeiten, 40 mm.

In der Trommel befinden sich Zuführ- und Trennvorrichtungen sowie ein Rohr zum kontinuierlichen Blasen. Armaturen und Hilfsleitungen sind mit an der Trommel angeschweißten Armaturen verbunden. Die Trommel ist in der Regel mit zwei Wälzlagern am Kesselrahmen befestigt, die bei Erwärmung ihre freie Bewegung ausführen.

Reis. 7. Einsäulenblock-Economizer: 1 - Block, 2 - Gebläse, 3 - Kollektor (Kammer), 4 - Verbindungskabel, 5 - Rohr

Die Wärmeausdehnung des Rohr-Trommel-Systems des Kessels wird durch die Konstruktion der Stützen der Trommeln und Kammern bereitgestellt. Die untere Trommel und die Kammern (Kollektoren) der Kesselsiebe haben Stützen, die es ihnen ermöglichen, sich in einer horizontalen Ebene zu bewegen und eine Aufwärtsbewegung auszuschließen. Und das gesamte Rohrsystem des Kessels zusammen mit der oberen Trommel, basierend auf dem Rohrsystem, kann sich bei Wärmeausdehnung nur nach oben bewegen.

Bei anderen Kesseln mittlerer Leistung sind die Stützen der oberen Kammern und Trommeln in der vertikalen Ebene befestigt.

Reis. 8. Lufterhitzer: 1.3 - obere und untere Rohrplatten, 2 - Rohr, 4 - Rahmen, 5 - Ummantelung

Reis. 9. Das Layout der Konvektionswelle: a - einstufig, 6 - zweistufig; 1 - Lufterhitzer, 2 - Wassersparer, 3.7 - Wassersparer der zweiten bzw. ersten Stufe. 4 - Stützbalken für gekühlten Wasservorwärmer, 5.9 - Lufterhitzer der zweiten bzw. ersten Stufe, 6 - Stützbalken für Lufterhitzer, 8 - Kompensator, 10 - Rahmensäule

Reis. 10. Rollenträger der Kesseltrommel: 1 - Trommel, 2 - obere Rollenreihe, 3 - untere Reihe Rollen, 4 - festes Stützkissen, 5 - Rahmenbalken

Dabei bewegen sich die Strahlrohre zusammen mit den unteren Kammern senkrecht nach unten. Die unteren Kammern werden durch Führungsstützen vor Querbewegungen bewahrt, die nur die vertikale Bewegung der Kammern zulassen. Damit die Strahlungsröhren nicht aus der Bildschirmebene geraten, sind alle Röhren zusätzlich in mehreren Ebenen in der Höhe fixiert. Die Zwischenbefestigung der Siebrohre in der Höhe ist je nach Konstruktion der Auskleidung fest, mit dem Rahmen verbunden oder beweglich - in Form von Versteifungsgurten. Die erste Art der Befestigung wird zum Auskleiden verwendet, basierend auf dem Fundament oder dem Rahmen des Kessels, die zweite - zum Auskleiden von Rohren.

Eine freie vertikale Bewegung des Rohrs, wenn es am Kesselrahmen befestigt ist, wird durch einen Spalt in der an das Rohr geschweißten Halterung bereitgestellt. Die starr im Rahmen befestigte Stange schließt den Austritt des Rohrs aus der Ebene des Bildschirms aus.

Reis. Abb. 11. Rohre von Heizflächen am Rahmen befestigen und deren Bewegung sicherstellen: a - vertikal, b - horizontal; 1 - Halterung, 2 - Rohr, 3 - Schutzrippe, 4 - Stange, 5 - eingebettetes Teil, 6 - Versteifungsgurt



- Heizflächen

Verdunstungsheizflächen: Design, Wärmeübertragungseigenschaften. Überhitzungsheizflächen: Typen, Design, Merkmale der Wärmeübertragung. Wassersparer: Typen, Design, Wärmeübertragungseigenschaften. Lufterhitzer: Typen, Design, Merkmale der Wärmeübertragung. Möglichkeiten zur Organisation des Gas-Luft-Weges des Kessels.

Die Hauptheizflächen des Dampfkessels, Zweck

Verdunstungsflächen. Dampferzeugende (Verdunstungs-)Heizflächen unterscheiden sich in Kesseln voneinander verschiedene Systeme, befinden sich aber in der Regel hauptsächlich im Brennraum und nehmen die Strahlungswärme wahr. Dies sind Siebrohre sowie ein Konvektionsrohrbündel, das am Ausgang des Ofens von Kleinkesseln installiert ist.

Die Siebe von Kesseln mit Naturumlauf, die im Ofen unter Vakuum betrieben werden, bestehen aus glatten Rohren mit einem Innendurchmesser von 40-80 mm. Die Siebe sind eine Reihe vertikaler Heberohre, die durch Kollektoren parallel miteinander verbunden sind. Der Abstand zwischen den Rohren beträgt normalerweise 4-6 mm. Die Abmessungen des Ofens und die Größe der Oberfläche der Siebe sind so berechnet, dass die Temperatur der Verbrennungsprodukte am Ausgang des Ofens die Erweichungstemperatur der Asche nicht überschreitet, da sonst die Asche an der Asche haften bleibt Teile des Kessels, die sich hinter dem Ofen befinden, und den Weg für den Gasdurchgang verstopfen („verschlacken“).

Überhitzer. Der Überhitzer dient zur Erhöhung der Dampftemperatur aus dem Verdampfungssystem des Kessels. Seine Rohre (Durchmesser 22-54 mm) können sich an den Wänden oder der Decke des Ofens befinden und Wärme durch Strahlung erhalten - ein Strahlungsüberhitzer oder hauptsächlich durch Konvektion - ein Konvektionsüberhitzer. Dabei befinden sich die Überhitzerrohre in einem horizontalen Kamin oder am Beginn eines Konvektionsschachtes.

Wassersparer zum Erhitzen von Speisewasser bestehen normalerweise aus Stahlrohren mit einem Durchmesser von 28–38 mm, die zu vertikalen Windungen gebogen und in Paketen angeordnet sind. Rohre in Paketen sind ziemlich eng gestaffelt: der Abstand zwischen den Achsen benachbarter Rohre quer zur Strömung Rauchgase bilden Sie 2 - 2,5 Rohrdurchmesser und zwischen den Reihen - entlang der Strömung - 1 - 1,5. Die Befestigung der Schlangenrohre und ihre Beabstandung erfolgt durch Stützpfosten, die in den meisten Fällen auf hohlen (für Luftkühlung), von der Seite der heißen Gase isolierten Rahmenträgern befestigt sind.

Im Kesselvorwärmer hoher Druck Bis zu 20 % des Wassers können sich in Dampf verwandeln.

Die Gesamtzahl der parallel betriebenen Rohre wird basierend auf der Wassergeschwindigkeit von nicht weniger als 0,5-1 m/s ausgewählt. Diese Geschwindigkeiten sind auf die Notwendigkeit zurückzuführen, Luftblasen aus den Rohrwänden zu spülen, die zur Korrosion beitragen, und die Schichtung des Dampf-Wasser-Gemischs zu verhindern, was zu einer Überhitzung der oberen Rohrwand führen kann, die schlecht gekühlt wird durch Dampf und seinen Bruch. Die Wasserbewegung im Economizer ist notwendigerweise aufwärts gerichtet; In diesem Fall wird die nach der Installation (Reparatur) in den Rohren vorhandene Luft leicht durch Wasser verdrängt.

Die Anzahl der Rohre im Paket in der horizontalen Ebene wird basierend auf der Geschwindigkeit der Verbrennungsprodukte von 6–9 m/s ausgewählt. Diese Geschwindigkeit wird einerseits durch den Wunsch bestimmt, hohe Wärmeübertragungskoeffizienten zu erhalten und andererseits übermäßigen Windverschleiß zu verhindern. Die Wärmeübergangskoeffizienten unter diesen Bedingungen betragen normalerweise mehrere zehn W / (m2-K). Zur bequemen Reparatur und Reinigung von Rohren vor äußeren Verunreinigungen ist der Economizer in Pakete mit einer Höhe von 1 bis 1,5 m und Abständen von bis zu 800 mm unterteilt.

Äußere Verunreinigungen von der Oberfläche der Coils werden beispielsweise durch periodisches Einschalten der Strahlreinigungsanlage entfernt, bei der der Metallstrahlstrom von oben nach unten durch die konvektiven Heizflächen geleitet wird (fällt) und anhaftende Ablagerungen abschlägt die Rohre. Anhaftende Asche kann die Folge von Tau sein! aus Rauchgasen an der relativ kalten Oberfläche von Rohren, insbesondere bei der Verbrennung von sauren Brennstoffen (H2SOs-Dämpfe kondensieren bei einer höheren Temperatur als HsO). In Wärmekraftwerken wird das Speisewasser vor dem Eintritt in den Kessel zwangsläufig einer regenerativen Erwärmung unterzogen (siehe §6.4), daher tritt weder Ascheanhaftung noch externe Korrosion (Rost) von Rohren aufgrund von Tau in den Economizern solcher Kessel auf.

Die oberen Reihen der Economizer-Rohre unterliegen während des Festbrennstoffkesselbetriebs auch bei relativ niedrigen Gasgeschwindigkeiten einem merklichen Ascheverschleiß. Um dies zu verhindern, werden an diesen Rohren verschiedene Arten von Schutzauskleidungen angebracht (normalerweise wird eine Ecke entlang der Oberseite des Rohrs geschweißt).

Lufterhitzer. Da das Speisewasser vor dem Economizer von Kraftkesseln nach regenerativer Erwärmung eine hohe Temperatur tn „ hat (bei р = 10 MPa zum Beispiel tn B = 230 °С), ist es unmöglich, die aus dem Kessel austretenden Gase mit seiner Hilfe zu kühlen . Zur weiteren Abkühlung von Gasen ist nach dem Economizer ein Lufterhitzer installiert, in dem Luft erhitzt wird, die der Atmosphäre entnommen und dann zur Verbrennung in den Ofen gelangt. Beim Verbrennen von feuchter Kohle wird diese zunächst in einer Kohlemahleinrichtung mit erhitzter Luft getrocknet und der entstehende Staub zum Brenner transportiert.

Nach dem Funktionsprinzip werden Lufterhitzer in rekuperativ und regenerativ unterteilt. Rekuperative sind in der Regel Stahlrohr-Lufterhitzer (Rohrdurchmesser 30-40mm). Ein Diagramm einer solchen Heizung ist in Abb. 18.5. Die Rohre darin sind normalerweise vertikal angeordnet, Verbrennungsprodukte bewegen sich in ihnen; Die Luft spült sie mit einem Querstrom in mehreren Passagen, die durch Bypass-Luftkanäle (Kanäle) und Zwischenwände organisiert sind.

Das Gas in den Rohren bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 9-13 m/s, die Luft zwischen den Rohren ist doppelt so langsam. Dies ermöglicht annähernd gleiche Wärmeübergangskoeffizienten auf beiden Seiten der Rohrwand.

Es ist wünschenswert, die Temperatur der Wände der Lufterhitzerrohre über dem Taupunkt zu halten, um eine Kondensation von Wasserdampf aus den Abgasen darauf zu vermeiden. Dies kann durch Vorwärmen der Luft im Dampferhitzer oder durch Rückführung eines Teils der Heißluft erreicht werden.

Der regenerative Lufterhitzer des Kessels (Abb. 18.6) ist eine langsam rotierende (3--5 U/min) Trommel (Rotor) mit einer Packung (Düse) aus gewellten dünnen Stahlblechen, eingeschlossen in einem festen Gehäuse. Der Körper ist durch Sektorplatten in zwei Teile geteilt - Luft und Gas. Wenn sich der Rotor dreht, kreuzt die Packung abwechselnd entweder den Gas- oder den Luftstrom. Obwohl die Verpackung in einem instationären Modus arbeitet, erfolgt die Erwärmung des kontinuierlichen Luftstroms kontinuierlich ohne Temperaturschwankungen. Die Bewegung von Gasen und Luft ist gegenläufig.

Der regenerative Lufterhitzer ist kompakt (bis zu 250 m2 Heizfläche in 1 m3 Verpackung); Es wird häufig in leistungsstarken Heizkesseln verwendet. Sein Nachteil ist, dass große (bis zu 10%) Luftströme in den Gasweg strömen, was zu Überlastungen von Gebläsen und Rauchabzügen und einem Anstieg des Wärmeverlusts mit Abgasen führt.

Alle beschriebenen wärmeaufnehmenden Elemente des Kessels (Heizflächen) sind typische Wärmetauscher, und ihre Berechnung erfolgt nach den in Kap. 14. Die Heizfläche wird nach der Wärmeübertragungsgleichung berechnet

Die Besonderheit der Berechnung von Kesseln besteht darin, dass es üblich ist, sie für 1 kg festen und flüssigen und 1 m3 gasförmigen Brennstoff durchzuführen. In diesem Fall ist Q die von den Verbrennungsprodukten von 1 kg (m3) Brennstoff abgegebene Wärme und gleich der Differenz der Enthalpien der Verbrennungsprodukte vor (H") und nach (H") der konvektiven Oberfläche unter Rücksicht, d.h.

Unter Vr versteht man den geschätzten Brennstoffverbrauch, d. h. die tatsächlich im Ofen ausgebrannte Menge. Die gleiche Wärmemenge wird in der gegebenen Oberfläche an das Arbeitsmedium (Wasser, Dampf, Luft) übertragen:

BpQ=D(hout-hin)

In dieser Formel ist D die Durchflussrate des Arbeitsfluids; hin und hout sind die Enthalpien des Arbeitsmittels am Eintritt in die Heizfläche und am Austritt daraus, berechnet wie üblich für 1 kg des Arbeitsmittels.

KONVEKTIVE KESSELHEIZFLÄCHE

(von lat. convectio - bringen, liefern) - die wärmeaufnehmende Oberfläche des Kessels, der Wärmeaustausch mit den Verbrennungsprodukten, die ihn waschen, wird hauptsächlich durchgeführt. durch Konvektion (vgl. Konvektionswärmeübertragung). Es umfasst alle Heizflächen des Kessels mit Ausnahme der Oberflächen von Tooochnye-Sieben und Strahlungs-Konvektions-Siebüberhitzern, die im Ofen und im ersten Abzug installiert sind.


. 2004 .

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Es wird empfohlen, die Berechnung der konvektiven Verdunstungsheizflächen in der folgenden Reihenfolge durchzuführen.

1. Nach der Zeichnung und technische Spezifikationen der Kesseleinheit (Abschnitt 2, Tabellen 1.2-1.13) bestimmen die Konstruktionsmerkmale des berechneten Gaskanals: die Heizfläche H, der Durchmesser der Rohre im Bündel d, die Querneigung der Rohre s 1 (in der Querrichtung zur Strömungsrichtung Abb. 6.1), Längssteigung der Rohre s 2 (in Längsrichtung zur Strömung, Abb. 6.1.), m; z 1 - die Anzahl der Rohre in einer Reihe, z 2 - die Anzahl der Rohrreihen entlang der Verbrennungsprodukte. Dann wird der relative Querschritt berechnet

und relative Tonhöhe

Heizfläche im Gaskanal, m 2

wobei l die Länge der im Gaskanal befindlichen Rohre ist, m, n die Gesamtzahl der im Gaskanal befindlichen Rohre ist.

Querschnittsfläche für den Durchgang von Verbrennungsprodukten, m 2: mit Querwäsche von glatten Rohren

zum Querwaschen glatter Rohre

, (6.5)

wo und sind die Abmessungen des Gaskanals in den berechneten Abschnitten, m; - beleuchtete Rohrlänge (Rohrprojektionslänge), m; - die Anzahl der Rohre im Bündel.

2. Vorläufig werden zwei Werte der Temperatur der Verbrennungsprodukte am Ausgang des berechneten Schornsteins genommen. Künftig wird die gesamte Berechnung für zwei Werte bisher akzeptierter Temperaturen durchgeführt.

3. Die Wärmeaufnahme der Oberfläche wird durch die Gleichung bestimmt Wärmebilanz, kJ / kg, kJ / m 3,

wobei durch Formel (4.11) bestimmt wird; - wird aus dem Diagramm bei Temperatur und Luftüberschusskoeffizient am Eintritt in die Heizfläche bestimmt; - wird aus dem Diagramm bei Temperatur und Luftüberschusszahl am Austritt aus der Heizfläche ermittelt; die Luftansaugmenge im berechneten Gaskanal; genommen gemäß der Tabelle für Lufttemperatur \u003d 30 ° C.

4. Berechnet Durchschnittstemperatur Strömung der Verbrennungsprodukte im Schornstein, o C

wo ist die Temperatur der Verbrennungsprodukte am Eintritt zur Oberfläche und am Austritt daraus.

5. Die Temperaturdifferenz wird ermittelt, o C

wobei k die Wassertemperatur an der Sättigungslinie beim Druck in der Kesseltrommel ist, o C, wird aus den Tabellen für Wasser und Dampf bestimmt.

6. Gezählt Durchschnittsgeschwindigkeit Verbrennungsprodukte im Schornstein, m/s

(6.9)

wobei V g das Volumen der Verbrennungsprodukte pro 1 kg festem oder flüssigem Brennstoff oder pro 1 m 3 gasförmigem Brennstoff gemäß Tabelle ist. 3.3 für den jeweiligen Schornstein.

7. Der Wärmeübergangskoeffizient durch Konvektion von den Verbrennungsprodukten zur Heizfläche wird bestimmt:

zum Querwaschen von Korridor- und Schachbalken und Sichtschutz

mit Längswäsche

wo ist der aus dem Nomogramm ermittelte Wärmedurchgangskoeffizient: für Querwäsche von Reihenbalken - gemäß Abb. 6.1, für Querwäsche von versetzten Balken - gemäß Abb. 6.2, für Längswäsche - gemäß Abb. 6.3; c z - Korrektur für die Anzahl der Rohrreihen entlang der Verbrennungsprodukte, wird bestimmt: für Querwäsche von Inline-Bündeln gemäß Abb. 6.1, für Querwäsche von versetzten Bündeln gemäß Abb. 6.2; c s - Korrektur für die geometrische Anordnung des Rohrbündels, bestimmt für Inline- und versetzte Bündel mit Querwäsche gemäß Abb. 6.1 bzw. 6.2; c f - Koeffizient unter Berücksichtigung der Auswirkung von Änderungen der physikalischen Parameter der Strömung, wird für Inline- und versetzte Balken mit Querwäsche gemäß Abb. 6.1 bzw. 6.2 bestimmt; c l - Korrektur für die relative Länge, eingegeben bei und bestimmt bei direktem Eintritt in das Rohr ohne Rundung; bei Längswäsche mit Verbrennungsprodukten wird die Korrektur für Kesselbündel eingeführt und nicht für Siebe.


Abb.6.1. Wärmeübergangszahl durch Konvektion beim Querwaschen von Inline-Glattrohrbündeln.


Abb.6.2. Wärmedurchgangskoeffizient für die Querwäsche von versetzten Glattrohrbündeln

Abb.6.3. Wärmeübergangskoeffizient durch Konvektion beim Querwaschen für Luft und Verbrennungsprodukte

Beim Abkühlen von Verbrennungsprodukten und Luft, W / (m 2 K), beim Erhitzen von Luft, W / (m 2 K)


Abb.6.4. Strahlungswärmeübertragungskoeffizient

8. Der Schwärzungsgrad des Gasstroms wird nach dem Nomogramm Abb.5.5 bestimmt. Um den Emissionsgrad gemäß dem Nomogramm zu bestimmen, ist es notwendig, die gesamte optische Dicke der Dämpfung der Strahlen zu berechnen

wobei k g r p der Dämpfungskoeffizient von Strahlen durch dreiatomige Gase ist, k g wird gemäß Formel (5.6) oder gemäß dem Nomogramm (Abb. 5.4) bestimmt, r p - aus der Tabelle. 3.3; k zl - der Dämpfungskoeffizient der Strahlen durch Aschepartikel, wird aus Abb. 1 bestimmt. 5.3 bei der Verbrennung fester Brennstoffe in Kohlenstauböfen; beim Verbrennen von Gas, flüssigen Brennstoffen und festen Brennstoffen in Schicht- und Flammschichtöfen k zl =0; - Konzentration der Aschepartikel, ermittelt nach Tabelle 3.3; p - Druck im Gaskanal für Kessel, die ohne Druckbeaufschlagung arbeiten, wird mit 0,1 MPa angenommen.

Strahlschichtdicke für Glattrohrbündel, m

. (6.13)

9. Der Wärmeübertragungskoeffizient durch Strahlung von den Verbrennungsprodukten auf die Oberfläche von Konvektionsstrahlen W / (m 2 K) wird bestimmt:

für staubige Strömung (bei der Verbrennung fester Brennstoffe)

für staubfreien Durchlauf (bei der Verbrennung flüssiger und gasförmiger Brennstoffe)

wo ist der Wärmeübergangskoeffizient durch Strahlung, bestimmt durch das Nomogramm in Abb. 6.4; - Emissionsgrad, bestimmt nach Abb.5.5; c r ist der nach Abb. 6.4 ermittelte Koeffizient.

Um den Koeffizienten c r zu bestimmen, muss die Temperatur der kontaminierten Wand o C bekannt sein

wobei t die durchschnittliche Temperatur des Dampf-Wasser-Gemisches ist gleich der Temperatur Sättigung bei Druck in der Kesseltrommel, o C; t beim Verbrennen von festen und flüssigen Brennstoffen beträgt 60 o C, beim Verbrennen von Gas 25 o C.

10. Der Gesamtwärmeübergangskoeffizient von den Verbrennungsprodukten zur Heizfläche wird berechnet, W / (m 2 K):

(6.17)

wo ist der Nutzungsfaktor unter Berücksichtigung der Abnahme der Wärmeaufnahme der Heizfläche aufgrund der ungleichmäßigen Wäsche durch Verbrennungsprodukte, der Bildung von stagnierenden Zonen, für quer gewaschene Balken = 1,0, für schwer gewaschene Balken = 0,95 .

11. Der Wärmeübergangskoeffizient wird berechnet, W / (m 2 K):

wo ist der thermische Wirkungsgrad, bestimmt nach den Tabellen 6.1 und 6.2.


Tabelle 6.1.

Thermischer Wirkungsgrad für konvektive Heizflächen* bei der Verbrennung verschiedener fester Brennstoffe

*Festoons von Hochleistungs-Dampfgeneratoren, fortschrittliche Kesselbündel von Low-Power-Kesseln, konvektive Überhitzer und Economizer mit Inline-Rohranordnung.

Für alle Arten fester Brennstoffe, außer Kohle bei Moskau, ist eine Reinigung der konvektiven Heizflächen erforderlich.


Tabelle 6.2.

Thermischer Wirkungsgrad für konvektive Oberflächen beim Verbrennen von Gas und Heizöl

Heizfläche Geschwindigkeit der Verbrennungsprodukte, m/s Koeffizientenwert
Beim Verbrennen von Öl
Die erste und zweite Stufe von Economizern mit Kugelreinigung von Heizflächen 12-20 0,65-0,6
Dasselbe 4-12 0,7-0,65
Überhitzer in einem Konvektionsschacht, wenn sie mit Schrot gereinigt werden, sowie Reihenüberhitzer in einem horizontalen Kamin, ohne Reinigung; Kesselbündel von Kleinkesseln, Girlanden 12-20 0,6
Dasselbe 4-12 0,65-0,6
Economizer für Boiler mit niedriger Kapazität (bei einer Wassereintrittstemperatur von 100 °C oder weniger) 4-12 0,55-0,5
Beim Verbrennen von Gas
Die ersten Stufen von Economizern und einstufigen Economizern, einschließlich berippter und berippter Economizer, bei der Temperatur der Verbrennungsprodukte an ihrem Einlass - 0,9
Die zweiten Stufen von Economizern, Überhitzern und anderen konvektiven Heizflächen, einschließlich Lamellen und Lamellen, bei der Temperatur der Verbrennungsprodukte an ihrem Einlass - 0,85

Notiz. 1. Beim Verbrennen von Gas nach dem Verbrennen von Heizöl wird der Wärmewirkungsgrad als Durchschnitt zwischen den Werten für Gas und Heizöl angenommen. 2. Beim Verbrennen von Gas nach Festbrennstoff (ohne Anhalten des Kessels) wird der Wärmewirkungsgrad wie bei Festbrennstoff angenommen. 3. Für eine niedrigere Drehzahl wird ein größerer thermischer Wirkungsgrad angenommen.

Verwendung: in der thermischen Energietechnik, insbesondere bei der Herstellung von Dampferzeugern. Das Wesen der Erfindung: Die Erhöhung der Montage- und Reparaturfertigkeit wird dadurch gewährleistet, dass in der konvektiven Heizfläche, die Zulauf- 1 und Ablaufkollektoren 2 enthält, vertikal installierte Heizrohre 3, Distanzrohre 4, in horizontalen Etagen 5 auf gerade liegen vertikale Abschnitte der beheizten Rohre 4 und sind paarweise fest miteinander entlang der Peripherie der Konvektionsfläche befestigt, und ein Paar Abstandsrohre 4 deckt nur eine Reihe von beheizten Rohren 3 ab.

STOFF: Erfindung bezieht sich auf Wärmekrafttechnik und kann im Dampferzeugerbau eingesetzt werden. Beim Betrieb des Dampferzeugers, insbesondere an verschlackendem Brennstoff oder hochschwefelhaltigem Heizöl, an den vertikalen Heizflächen, die sich in der Regel in einem horizontalen Kamin befinden, große Menge Schlacke. Die Zentren intensiver Verschlackung sind Stellen, an denen die Querstufen zwischen senkrechten Rohren aufgrund ihres Austritts aus der Konstruktionsebene (out of range) reduziert sind. An diesen Stellen werden die Strömungsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit der Rauchgase stark reduziert, was weiter zur Verschlackung der Heizflächen beiträgt. Darüber hinaus verschlechtert die äußere Anordnung von Rohren, insbesondere in Querrichtung der Bewegungsrichtung der Heizgase, die Bedingungen für eine Reinigung mit Gebläsen oder anderen Geräten. Derzeit verwendete verschiedene ungekühlte Geräte aus hitzebeständigen Materialien brennen schnell unter dem Einfluss von hohe Temperaturen und aggressive Bestandteile (Schwefel, Vanadium) von Heizgasen. Anwendung von eigenen, dh. parallel zu den beheizten Rohren der Heizfläche geschaltete, abstandsbeheizte Rohre führt zu ungleichmäßigen Bedingungen für deren Betrieb, weil. Abstandsrohre unterscheiden sich notwendigerweise in Länge und Konfiguration von den Hauptrohren, was die Zuverlässigkeit der Heizfläche verringert. Bekannte Ausführung der Konvektionsheizfläche, bei der die Beabstandung von beheizten Rohren durch ungekühlte Abstandshalter aus hitzebeständigem Gusseisen erfolgt. Zum Beispiel beim Kessel TGMP-204 Der Nachteil dieser Konstruktion ist die Zerbrechlichkeit der Abstandshalter, da sie bei hohen Temperaturen von Gasen und aggressiven Bestandteilen der Verbrennungsprodukte des Brennstoffs schnell brennen und zusammenbrechen, was dazu führt zu einer Verletzung der Abstände zwischen den beheizten Rohren der Heizfläche, trägt zu deren Drift mit Asche und Schlacke, einer Verschlechterung der Wärmeübertragung und einer Verringerung der Zuverlässigkeit des Dampferzeugers bei. Am nächsten an der beanspruchten ist die Konstruktion der Konvektionsheizfläche, die die Einlass- und Auslasskollektoren, vertikal angeordnete beheizte Rohre und horizontale Reihen von Abstandsrohren enthält, die vom Arbeitsmedium gekühlt und mit Spikes ausgestattet sind, die Zellen bilden, von denen jede beherbergt ein vertikales Rohr. Im Allgemeinen bilden alle mit Spikes verbundenen Distanzrohre ein horizontales starres Gitter, durch das die beheizten Rohre der Heizflächen geführt werden. Dies gilt auch für die mit Spikes versehenen Abstandsrohre selbst. Um einen beschädigten Bereich zu erreichen, ist es notwendig, eine große Anzahl unbeschädigter Rohre an zugänglichen Stellen mit ihrer anschließenden Wiederherstellung zu schneiden. Die Erfahrung mit dem Betrieb dieser Oberfläche auf TGMP-204-Kesseln bestätigt das Obige. Ziel der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen sowie die Montage- und Reparaturherstellbarkeit zu verbessern. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass in der konvektiven Heizfläche, die die Eintritts- und Austrittskollektoren enthält, vertikal installierte beheizte Rohre und in horizontalen Etagen angeordnete Distanzrohre, Distanzrohre in Form von horizontalen Etagen auf geraden vertikalen Abschnitten von beheizten Rohren angeordnet sind, paarweise entlang der konvektiven Umfangsfläche starr verbunden, und jedes erwähnte Paar bedeckt nur eine Reihe von beheizten Rohren. Das Wesen der Erfindung wird durch Zeichnungen veranschaulicht, die zeigen: in Fig. 1 generelle Form konvektive Heizfläche, in Abb. 2 Schnitt entlang A-A von Abb. 1 in FIG. 3 ist ein Schnitt entlang B-B in Fig. 2 in FIG. 4 ist ein Schnitt entlang B-B von FIG. 2. Die konvektive Heizfläche enthält Kollektoren am Einlass 1 und am Auslass 2, vertikal montierte beheizte Rohre 3, Abstandsrohre 4 in Form von horizontalen Reihen 5, die auf geraden Rohrabschnitten 3 entlang der Höhe der Oberfläche parallel zur Bewegung angeordnet sind von Heizgasen und paarweise jede Reihe dieser Rohre bedeckend. Die Rohre 4 sind starr durch Schweißen 6 entlang des Umfangs der Heizfläche miteinander verbunden. Die konvektive Heizfläche funktioniert wie folgt. Wenn es sich ändert thermischer Zustand In dem Dampfgenerator halten Abstandsrohre 4 jede Reihe von beheizten Rohren 3 in der gleichen Ebene, die aufgrund ungleichmäßiger Erwärmung dazu neigen, außerhalb des Bereichs zu liegen. Die Beibehaltung der Anordnung der Rohre 3 gewährleistet gleichmäßige Gasgeschwindigkeiten über die gesamte Breite des Rauchzugs, verringert die Möglichkeit, dass Asche in seine einzelnen Abschnitte wandert, und verbessert auch die Reinigungsbedingungen unter Verwendung von Gebläsen oder anderen Vorrichtungen. Die Anordnung der beheizten Rohre 3 verbessert die Bedingungen für ihre Inspektion und Reparatur erheblich.,

 

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