За последние годы в результате комплекса технических, экономических и организационных мероприятий, направленных на сокращение потерь топлива в процессе использования его в теплогенерирующих установках, достигнут высокий технический уровень эксплуатации. Теплостанции, построенные за этот период по унифицированным типовым проектам, резко отличаются от теплостанций старой постройки. При хорошем качестве монтажа и квалифицированной эксплуатации современных теплостанций может быть достигнут достаточно высокий уровень использования топлива. Наряду с этим в теплостанциях имеются резервы экономии топлива за счет устранения потерь по следующим причинам: при хранении топлива на складе; из-за отсутствия систематического контроля за соблюдением норм расхода топлива и анализа его потерь; вследствие неудовлетворительной постановки учета выработки теплоты и расхода топлива; применение топлива, не соответствующего по фракционному составу, зольности, влажности, составу золы, конструктивным особенностям топочных устройств; потерь теплоты на собственные нужды; из-за неисправности или отсутствия измерительных приборов и теплотехнического контроля и устройств автоматики; вследствие неудовлетворительного ведения топочного процесса и потерь в связи с этим от механической и химической неполноты сгорания, а также вследствие зашлаковывания топки; ввиду больших присосов воздуха по газовому тракту теплогенерирующей установки, что приводит к большим потерям тепла с уходящими газами; наружного загрязнения поверхностей нагрева, связанного с несоблюдением установленного режима очистки или некачественной её наладки; внутренних отложений на поверхностях нагрева, связанных с нарушением водно-химического режима; неудовлетворительного состояния изоляции элементов котлоагрегата, газоходов и трубопроводов; неиспользование теплоты непрерывной продувки; несоблюдение оптимальных режимов работы источников теплоснабжения; нерационального режима теплоснабжения потребителей (перетоп) отапливаемых зданий; отсутствие регулирования расхода теплоты в рабочие дни и часы и т. д.; больших потерь конденсата; относительно невысокой квалификации обслуживающего персонала; недостаточной воспитательной работой с персоналом и неэффективного стимулирования персонала за экономию топлива.

Если в результате реконструкции или улучшения режима эксплуатации удаётся повысить КПД теплогенерирующей установки, то годовую экономию (т/год) рассчитывают по формуле:

где Q - установленная теплопроизводительность котельной;

уст - число часов использования установленной мощности;

Qнр - низшая теплота сгорания топлива;

1 и 2 - КПД установки до и после проведения мероприятий по его повышению в долях от единицы;

3600 - переводной коэффициент.

Наряду с устранением потерь, не менее важным в перспективе развития экономических источников теплоты систем теплоснабжения является решение следующих задач: 1) повышение централизации и концентрации производства пара и теплоты за счёт строительства крупных современных теплостанций и ликвидации при этом мелких устаревших; 2) ускорение разработки и внедрения в производство нового, более экономичного оборудования; 3) поставка паровых и водогрейных источников теплоснабжения в укрупнённых блоках, что значительно снизит стоимость монтажа и повысит КПД агрегата за счёт снижения присосов воздуха; 4) повышение качества топлива, предназначенного для сжигания в слоевых топках; 5) максимальное использование вторичных ресурсов теплоты, имеющихся на предприятии, для нужд теплоснабжения, а также ресурсов самой теплостанции; 6) разработка и внедрение экономических режимов отопления производственных и общественных зданий, предусматривающих снижение внутренней температуры помещений на 6-8С в выходные дни и, где допустимо - в ночные часы, с последующим восстановлением расчётной температуры до норм; 7) улучшение теплозащиты вновь строящихся жилых зданий с экономически оптимальными термическими сопротивлениями наружных ограждений; 8) расширение обмена опытом на теплостанциях путём проведения общественных смотров, организации соревнования за экономию топлива, улучшения информации персонала.

Мероприятия по снижению потерь твёрдого и жидкого топлива при хранении и на собственные нужды.

Для рационального проектирования сооружений и надёжной эксплуатации с минимальными потерями необходимо знать основные физические свойства твёрдого топлива, подлежащего хранению: влажность, склонность к самовозгоранию, смерзаемость, сыпучесть и т.д.

Для снижения потерь твёрдого топлива при хранении необходимо проводить следующие мероприятия: 1) исходя из местных условий, на основании технико-экономических расчётов, по возможности строить склад закрытого типа; 2) выбрать форму и размеры штабеля с наименьшей наружной поверхностью на единицу объёма, что обычно достигается устройством крупных штабелей; 3) производить послойное уплотнение штабелей для борьбы с самонагреванием; 4) обеспечивать организованный сток воды для предотвращения скопления атмосферных вод; 5) выполнять подштабельное хранение в соответствии с нормами и требованиями; 6) разные марки топлива хранить в раздельных штабелях; 7) перед загрузкой прибывшей партии свежего топлива очищать склад от старого топлива и посторонних предметов; 8) сокращать время между выгрузкой угля и завершением уплотнения штабеля; 9) постоянно вести контроль за температурой угля в штабеле.

Для достижения хороших экономических показателей целесообразно: 1) выбирать рациональный способ разогрева топлива в железнодорожных цистернах для быстрого и полного его слива в хранилище; 2) отказаться от хранения мазута в открытых ёмкостях, которые способствуют дополнительному обводнению атмосферными осадками и увеличению потерь, связанных с испарениями; 3) отказаться от использования открытых лотков для слива топлива; 4) обеспечивать на всех режимах работы котельного агрегата необходимый подогрев мазута перед сжиганием, что обеспечивает его хорошее распыление форсунками и не приводит к повышению потерь теплоты от механической (q4) и химической (q3) неполноты сгорания; 5) следить за состоянием тепловой изоляции стальных наземных резервуаров паро- и мазутопроводов, что предотвратит потери тепла в окружающую среду. При неправильном хранении потери жидкого топлива значительно могут превышать нормированные (0,003 - 0,006 кг/м2 с поверхности испарения резервуарной ёмкости).

Потери теплоты на собственные нужды неизбежны, однако для их снижения необходимо проводить следующие мероприятия: 1) заменять паровые форсунки механическими, с воздушным распылением, что позволит снизить расход пара на распыление топлива; 2) проводить наладку экономического режима паровой обдувки или заменять её дробеочисткой или виброочисткой, что также приведёт к экономии пара; 3) снижать расход теплоты на подогрев питательной воды за счёт максимального возврата конденсата; 4) использовать выпар деаэраторов для подогрева химически очищенной воды; 5) продувать котлы в соответствии с оптимальным режимом, усовершенствовать схему продувки и использовать теплоту продувочной воды и вторичного пара из расширителя непрерывной продувки; 6) снижать расход теплоты на мазутное хозяйство; 7) устранять неплотности во фланцевых соединениях, в арматуре, утечки из вентилей нижних точек и из предохранительных клапанов.

Снижение потерь теплоты за счёт оптимального топочного режима

Влияние топочного процесса на экономичность работы котла весьма велико в первую очередь за счёт изменения величины химической неполноты сгорания (q3) и механического недожога (q1). На их величину влияют: видимое теплонапряжение топочного объёма, коэффициент избытка воздуха а.

Для снижения потерь теплоты от химической (q3) неполноты сгорания можно рекомендовать проведение следующих мероприятий: 1) обеспечение достаточного количества воздуха для горения с интенсивным его перемешиванием с топливом; 2) поддержание оптимального напряжения в топке и расчётной температуры в топке; 3) перевод котлоагрегатов на автоматическое регулирование соотношения “топливо-воздух” (т.е. обеспечение оптимального избытка воздуха); 4) забор воздуха на горение из наиболее горячих зон котельного зала. При сжигании жидкого топлива следует обеспечить требуемую температуру подогрева мазута, хорошую фильтрацию, а также распыление и интенсивное его перемешивание с воздухом для горения. При сжигании твёрдого топлива в слое необходимо применять острое дутьё в топках для каменных углей, обеспечить механизированный непрерывный заброс топлива на решётку.

Для снижения потерь тепла от механической неполноты сгорания проводят следующие мероприятия: предварительную подготовку топлива (дробление крупных кусков угля и отсев мелочи); сжигают топливо с определённым ограничением содержания мелочи и постоянным содержанием зольности; обеспечивают правильное распределение воздуха и равномерное горение топлива на площади решётки; обеспечивают постоянное перемешивание слоя, не допуская прогаров и завалов; применяют в необходимых случаях острое дутьё.

Снижение потерь теплоты в окружающую среду.

В соответствии с правилами Гостехнадзора все элементы котлов, трубопроводов, перегревателей, экономайзеров и вспомогательного оборудования, расположенные в местах, доступных для обслуживающего персонала, должны иметь температуру наружной поверхности тепловой изоляции не выше 45С. При соблюдении этих условий потери теплоты в окружающую среду с 1м2 поверхности не будет превышать 350Вт/м2. Для снижения потерь в окружающую среду во время всего периода эксплуатации и во время ремонта необходимо: 1) постоянно следить за качеством тепловой изоляции; 2) использовать частично тепловыделения от оборудования путём забора теплового воздуха из верхней зоны котельного агрегата и подачи его на всос дутьевого вентилятора; 3) не допускать снижения разряжения меньше 10-20 Па в топке с целью предотвращения выбивания пламени и газов через неплотности топочной гарнитуры.

Снижение потерь теплоты с уходящими газами.

Наибольшими потерями теплоты котельного агрегата являются потери с уходящими газами. Например, по данным испытаний ЦКТИ им. И.И.Ползунова, для котлов КЕ - 6,5 - 14 потери с уходящими газами составляют 13, а для котлов КЕ - 4 - 15С -12. Кроме того, потери с уходящими газами значительно зависят от единичной паропроизводительности котельного агрегата. Для снижения потерь теплоты с уходящими газами в основном применяют развитые конвективные антикоррозионные поверхности нагрева, такие, как воздухонагреватели из стеклянных труб, керамические набивки в регенеративных вращающихся воздухонагревателях и т.п. Следует всегда помнить, что снижение температуры уходящих газов на 12 - 14С - это повышение КПД котла на 1.

Основными мероприятиями, позволяющими снизить потери тепла с уходящими газами, являются: 1) соблюдение минимального по условиям полного горения коэффициента избытка воздуха; 2) повышение газоплотности котлоагрегата и снижение присосов холодного воздуха; 3) борьба со шлакованием экранных и радиационных поверхностей нагрева путём отладки топочного режима; 4) регулярная качественная очистка наружных поверхностей нагрева конвективных пакетов труб; 5) поддержание качественного водяного режима с целью предотвращения внутренних отложений в трубах котельного агрегата; 6) поддержание в барабане котла номинального давления; 7) поддержание расчётной температуры питательной воды; 8) правильное конструктивное оформление конвективных поверхностей нагрева, обеспечивающее более полное омывание их газами со скоростью, обеспечивающей самоотдувку; 9) обеспечение плотности непроницаемости газовых перегородок, предотвращающих протекание газов мимо конвективных пакетов труб; 10) обеспечение марки и качество сжигаемого топлива, соответствующего расчётному; 11) установка развитых хвостовых поверхностей нагрева; 11) применение для котельных, сжигающих природный газ, вакуумных деаэраторов, позволяющих снизить температуру питательной воды до 65- 70С (по сравнению с температурой 104С при атмосферных деаэраторах), что позволит обеспечить более глубокое охлаждение газов.

Использование теплоты непрерывной продувки паровых котлов.

Существуют различные методы использования теплоты непрерывной продувки воды: 1) непосредственная подача воды в качестве теплоносителя в систему отопления; 2) подача продувочной воды для подпитки тепловой сети; 3) использование теплоты отсепарированного пара в деаэраторе со сбросом в дренаж отсепарированной воды; 4) использование отсепарированного пара в деаэраторе и теплоты отсепарированной воды в теплообменнике для подогрева сырой воды. При этих методах сокращение потерь теплоты с продувкой в каждом случае определяется расчётным путём.

Снижение потерь конденсата.

Конденсат в котельных с паровыми котлами - наиболее ценная составляющая питательной воды. При сокращении его потерь снижаются расходы теплоты на продувку, и повышается возможность более эффективного использования топлива. Все потери можно разделить на 4 основные группы: 1) потери вследствие несовершенства схем сбора конденсата; 2) потери от неплотностей оборудования линий трубопроводов; 3) потери вследствие чрезмерного слива (при пусках, остановках котлов с непрерывной продувкой, перелив конденсата в дренаж при отсутствии автоматического управления конденсатными насосами и т.д.); 4) потери пара на собственные нужды без возврата конденсата (с паровой обдувкой), на распыление мазута в паровых форсунках (при открытом подогреве цистерн с мазутом) и т.д.

Для снижения потерь конденсата необходимо: а) устранять испарения и утечки (через неплотности сечением 1мм2 теряется в зависимости от давления в паропроводе от 5 до 20 кг/ч пара и более; вследствие неплотностей в арматуре, фланцевых соединениях трубопроводов теряется основная масса конденсата от 20 до 70); б) заменять паровые форсунки механическими, паромеханическими или с воздушным распылением; в) снижать расход на собственные нужды (особенно где имеются питательные насосы с паровым приводом); г) для работы деаэратора обязательно устанавливать охладитель выпара. Внутрикотельные потери конденсата обычно поддаются ежедневному учёту и контролю. Для полной и точной их оценки проводят специальные исследования. Однако в эксплуатации ориентировочно они могут быть оценены по измерению добавки химически очищенной воды. Все места испарений и утечек, установленных на основании визуальных осмотров, устраняют.

Д.т.н. В.А. Бутузов, генеральный директор, ОАО «Южгеотепло», г. Краснодар;
д.т.н. Г. В. Томаров, генеральный директор, ЗАО «Геотерм-ЭМ», г. Москва;
д.э.н. В.Х. Шетов, директор, ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий», г. Краснодар

Анализ котельного парка Краснодарского края

Краснодарский край является динамично развивающимся агропромышленным рекреационным регионом России. При собственном населении численностью 5 млн чел. он ежегодно принимает на отдых до 15 млн гостей. Регион имеет развитую городскую инфраструктуру. Теплоснабжение городов и населенных пунктов обеспечивают 1824 котельных и 2290 км тепловых сетей (в двухтрубном исчислении). Годовая выработка тепловой энергии этими котельными в стоимостном выражении превышает 6 млрд руб.

Всего в крае в муниципальных котельных установлено 3920 котлов , из которых наибольшее количество составляют водогрейные, единичной тепловой мощностью менее 4 МВт, -3560 шт. (91%). Паровых котлов в крае работает 185 шт. (5%), а водогрейных, единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт, - 175 шт. (4%). Муниципальные котельные в основном работают на природном газе (73%).

На рис. 1 приведено распределение наиболее массового вида котлов (водогрейные, мощностью менее 4 МВт) по типам. Чугунные секционные котлы со сроками службы 20-30 лет («Универсал», «Минск», «Энергия», «Тула») составляют 37,8% от общего количества этого вида, стальные котлы устаревшей конструкции КС-1 со сроками службы 15-20 лет - 27,2%, а современные котлы - всего 23,4%.

Программа модернизации

По инициативе ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий» (г. Краснодар) разработана программа модернизации муниципальных котельных. В данной статье приведены результаты исследований по дооборудованию данных котельных когенерационными установками. Приоритетность данного подхода обусловлена следующими основными факторами:

Необходимость модернизации котельных при отсутствии финансовых ресурсов;

Наличие тепловых нагрузок, в т.ч. круглогодичного горячего водоснабжения (минимальная тепловая нагрузка когенерационныхустановок);

Возможность использования резервной пропускной способности подводящих газопроводов, емкостей мазутного хозяйства, сечений и высот дымовых труб.

Актуальность данной работы заключается в необходимости подключения новых городских потребителей тепловой и электрической энергии без существенного увеличения потребления топлива. Пропускная способность системы газоснабжения Краснодарского края исчерпана, ее модернизация потребует нескольких лет и больших средств.

На 2006-2010 гг. ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий» разработана краевая программа энергосбережения , утвержденная региональным законодательным собранием. В результате реализации этой программы при общем объеме вложенных средств 16,6 млрд руб. ожидается уменьшение потребления топлива на 35%. Высвободившееся от внедрения энергосберегающих мероприятий и использования возобновляемых источников энергии топливо планируется направить на строительство когенерационных установок муниципальных котельных .

При анализе характеристик водогрейных котельных с котлами единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт, в свою очередь, были выделены три группы котельных со следующими диапазонами установленной мощности: первая группа - 10-15 МВт, вторая группа - 15-20 МВт; третья группа - свыше 20 МВт (рис. 2).

Для каждой из указанных групп по известным методикам были подобраны газопоршневые установки (ГПУ) и газовые турбины (ГТ). Для котельных первой и второй групп определена целесообразность установки на их базе ГПУ общей электрической мощностью 60 МВт. Для третьей группы котельных обоснована установка ГТ общей электрической мощностью 188 МВт. Для паровых муниципальных котельных с котлами ДКВР,ДЕ (19 котельных; суммарная установленная тепловая мощность 521 МВт) высокоэффективным мероприятием является установка паровых противодавленческих турбин общей электрической мощностью 22 МВт.

Реализация программы модернизации муниципальных котельных Краснодарского края с их дооборудованием когенерационными установками обеспечит ввод в эксплуатацию 270 МВт электрических мощностей (рис. 3).

Для каждого из данных видов когенерационного оборудования выбраны котельные, для которых были разработаны бизнес-планы. Так, например, стоимость установки газовых турбин мощностью 12 МВт с котлами-утилизаторами в водогрейной котельной тепловой мощностью 60 МВт в г. Анапе составляет 230 млн руб. (в ценах 2006 г.), а расчетный срок окупаемости модернизации не превышает 5,5 лет. Другим примером является водогрейная котельная тепловой мощностью 25 МВт в г. Тимашевске, в которой планируется размещение ГПУ установленной электрической мощностью 2 МВт. Стоимость модернизации составляет 30 млн руб. и имеет расчетный срок окупаемости 4,5 года.

Наименьший расчетный срок окупаемости (2 года) получен при разработке бизнес-плана модернизации паровой котельной тепловой мощностью 29 МВт в г. Геленджике, в которой возможен монтаж паровых противодавленческих турбин мощностью 2 МВт. В этом случае стоимость модернизации составит 24 млн руб.

Реализованные проекты

Газопоршневые установки. В г. Новороссийске на территории муниципальной котельной «Южная» установленной мощностью 95,6 Гкал/ч (три водогрейных котла ПТВМ-50, два паровых котла ДКВР-4/13) в 2006 г. построена когенерационная станция установленной электрической мощностью 8,1 МВт и тепловой мощностью 8,4 МВт. В здании с размерами в плане 22×23 м размещены три газопоршневые установки фирмы «Jenbacher» (Австрия) (рис. 4). Электрическая мощность каждого модуля - 2,7 МВт, тепловая - 2,8 МВт. Численность персонала станции составляет 15 чел. С вводом в эксплуатацию данной электростанции котельная получила резервный источник электроснабжения, а городские электрические сети подключили к ней 4 микрорайона (15 тыс. квартир).

Данный проект осуществлен фирмой «ТЕАМ» (г. Новороссийск) за счет собственных средств. Общая стоимость строительства составила 220 млн руб. За время эксплуатации подтверждены все проектные характеристики, в т.ч. удельный расход топлива на производство единицы электрической и тепловой энергии. Региональной энергетической комиссией Краснодарского края утверждены тарифы на отпуск электрической энергии - 1 руб./кВт.ч, тепловой энергии - 688 руб./Гкал. При годовом потреблении природного газа 16 млн м3 по цене 2315 руб. за 1000 м3 срок окупаемости станции превысит 10 лет.

Паровые турбины. В г. Сочи в котельной № 14 установленной тепловой мощностью 215 МВт (пять водогрейных котлов КВГМ-30, два паровых котла ДЕ-25/14ГМ) в 2002 г. введена в эксплуатацию паровая противодавленческая турбина «Кубань 0,75А/0,4Р13/2» установленной электрической мощностью 750 кВт. Давление пара перед турбиной составляет 15 кгс/см2 (рабочее давление котлов ДЕ-25/14ГМ), после турбины -2 кгс/см2 (направляется в теплообменники и в деаэратор). Номинальный расход пара - 14,4 т/ч. Напряжение генератора турбины - 0,4 кВ.

Турбины типа «Кубань» разработаны совместно Калужским турбинным заводом и Южно-русской энергетической компанией . Установка работает в автономном режиме для частичного покрытия собственных нужд, является резервным источником электроснабжения котельной. Среднегодовая наработка турбогенератора составляет 6235 ч, а выработка электрической энергии -2950 тыс. кВт.ч. При цене электроэнергии 2,1 руб./кВт.ч стоимость выработанной электроэнергии в год составляет 6,2 млн руб., а за все время эксплуатации - 37,2 млн руб. Срок окупаемости данной турбоустановки не превысил 1 года.

Литература

1. Бутузов В.А. Анализ котельного парка Краснодарского края // Промышленная энергетика. 2006. №5.

2. Шетов В.Х., Чепель В.В. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Куб. ГТУ. Краснодар. 2006.

3. Томаров Г.В., Чепель В.В., Шетов В.Х., Бутузов В.А., Никольский А. И. Программа обеспечения 30% энергопотребности Краснодарского края на основе использования ВИЭ / Материалы Международного геотермального семинара МГС-2004, Петропавловск-Камчатский, 9-14 августа 2004 г.

4. Бутузов В.А. Паровые противодавленческие турбины в котельных промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 2002. № 10.

Удельный вес котельных в теплоснабжении всех потребителей теплоты в нашей стране составляет около 45%. В перспективном периоде удельный вес котельных дополнительно возрастет.

Такая ситуация создалась в связи с повышением технических показателей котельных установок и, как следствие, повышением экономической целесообразной границы применения комбинированного теплоснабжения. Для промышленного теплоснабжения характерна весьма значительная потребность в паре: она составляет около 50% общей потребности промышленных предприятий в теплоте.

В перспективе существенно увеличится количество мощных котельных производительностью более 58 МВт(50Гкал/ч). Однако мелкие котельные все же будут иметь значительный удельный вес; в настоящее время в стране работает около 120 тыс.котельных с чугунными секционными котлами, которые обеспечивают до 40% потребности жилищно- коммунального хозяйства в теплоте. Значительно увеличится число котельных в сельской местности, в связи с улучшение социально- бытовых условий жизни на селе. Одним из этих условий является применение таких систем теплоснабжения, при которых резко уменьшились бы затраты труда жильцов на их обслуживание и обеспечивался бы более высокий уровень теплового комфорта в помещениях.

Увеличение мощности котельных экономически целесообразно, так как при наличии достаточного числа потребителей тепловой энергии увеличение единичной мощности и числа котлоагрегатов приводит к снижению себестоимости продукции и штатного коэффициента. Однако результат может быть иным, если котельные в течение длительного периода работают с низким коэффициентом использования установленной тепловой мощности- явление, характерное для новых городов и поселков, при строительстве которых тепловая нагрузка сначала весьма незначительна, а мощные котельные выходят в условие нормальной эксплуатации лишь через ряд лет. При таких условиях работы удельно (в рублях на единицу выработанной теплоты) возрастают многие слагаемые себестоимости тепловой энергии: амортизационные отчисления, затраты на электроэнергию, заработная плата обслуживающего персонала и др.

Степень экономической эффективности строительства мощных котельных зависит от темпов возведения города: чем эти темпы выше, тем скорее котельные выйдут на условие нормальной эксплуатации.

Расчеты показали, что в новых городах в связи с этим более целесообразно возводить газифицированные и диспетчеризованные групповые котельные, так как они обеспечивают наименьшие приведенные затраты за срок их службы при наличии сравнительно невысокого штатного коэффициента. Число таких котельных непрерывно растет. В созданных специализированных предприятиях объединенных котельных и тепловых сетей объединено около 5000 котельных, в которых число чугунных котлов составляет более 85% общего их числа.

Технико-экономические показатели универсальных чугунных котлов (при работе на твердом или жидком топливе) за последние 20 лет значительно улучшилось: единичная их мощность увеличилась с 0,35 до 0,76 МВт (с 0,3 до 0,65 Гкал/ч), а удельный расход металла снизился с 8,2 до 4,1 т/МВт (с 9,5 до 4,8 тч/Гкал). Однако серьезнейшим недостатком универсальных отопительных котлов является сравнительно низкий их эксплуатационный их КПД: при работе на рядовом угле – 0,55-0,6, а при сжигании газа-0,75-0,78. КПД котлов в групповых котельных можно повысить путем совершенствования конструкций котлоагрегатов, уменьшения температуры уходящих газов, выбора рационального топочного режима, автоматизации и диспетчеризации работы котельных.

Основным путем повышения КПД отопительных котельных является выпуск котлоагрегатов, имеющих более совершенную по эффективности сжигания в них топлива конструкцию.

Эффективность сжигания угля главным образом повышают путем комплексной механизации топочного процесса. Наибольший эффект (по данным НИИ санитарной техники ЦНИИЭП инженерного оборудования) обеспечивается при механической топке с шурующей планкой, достаточно простой и надежной в эксплуатации, которая позволяет механизировать подачу топлива на колосниковую решетку, его передвижении по площади решетки, шуровку горящего слоя и удаления образовавшихся шлаков.

Испытания котлов с такой топкой показали, что их эксплуатационный КПД повышается на 15-20% за счет уменьшения потерь теплоты с уходящими газами (больших при зарастании конвективных поверхностей нагрева универсальных котлов сажей и уносом, а также при повышенном избытке воздуха, поступающего в топку) и в результате химического и механического недожога топлива.

КПД механизированного котлоагрегата «Братск-1», снабженного такой топкой, достигает 87%, что позволяет окупить дополнительные капитальные вложения (колоагрегат дороже универсального котла той же мощности) всего за 3-4 года (в зависимости от мощности котельной и длительности работы в течение года).

Существенное значение для повышения КПД котлов имеет их газоплотность, с увеличением которой одновременно повышается и длительность работы котлов (переток горячих газов из топки в конвективные газоходы через зазоры между секциями нагревает металл). Как показали исследования, при допускаемой по ГОСТу ширине зазора до 2 мм коэффициент избытка воздуха достигает 1,5-1,7 вместо рекомендуемого 1,2 и соответственно увеличиваются потери теплоты с уходящими газами и снижается КПД котлов.

Уплотнение зазоров асбестовым шнуром не обеспечивает необходимой газоплотности. Рекомендуется использовать разработанную НИИ сантехники термостойкую герметизирующую мастику « Виксисант», изготовляемую

на основе кремнийорганических эластомеров с термостабилизирующими добавками и наполнителями и низкомолекулярного каучука. Эту мастику наносят из труб на поверхность стыкующихся ребер.

В настоящее время за рубежом широкое распространение получают чугунные котлы, работающие под наддувом. Достоинствами таких котлов являются постоянство коэффициента избытка воздуха и, следовательно, высокий КПД, высокий теплосъем с поверхности нагрева. Такие котлы разрабатываются и в нашей стране. Их работа без гермитизирующих мастик типа « Виксисант» невозможна.

Совершенствование конструкций котлов малой и средней мощности практически лишило перспектив внедрения в нашей стране форсуночно-насадочных контактных нагревателей ФНКВ, КПД которых в связи с наличием контактной теплопередачи был близок к единице. Недостаток таких аппаратов - затраты электроэнергии на подъем нагретой воды на необходимую высоту и на преодоление гидравлического сопротивления системы – не является решающим при сравнении с базовым вариантом - котлами, имеющими сравнительно низкий КПД. Теперь же эта новая техника оказалась экономически нецелесообразной.

Температуру уходящих газов обычно снижают с помощью экономайзеров, устанавливаемых за котлами. Чем дороже сжигаемое в них топливо, тем целесообразнее более глубокое охлаждение газов в экономайзере. Экономически целесообразная температура этих газов за экономайзером t`` эк.цел должна удовлетворять условию.

где t эк.кор -минимально допустимая температура газов в экономайзере, назначаемая исходя из недопустимости коррозии его поверхностей;

t` эк -температура газов, входящих в экономайзер.

Поверхностные экономайзеры не обе­спечивают снижения температуры уходящих газов до экономически целесообразной величины. Кроме того, в небольших по мощности котельных обычные экономайзеры устанавли­вать нецелесообразно, так как для их размещения не­обходима значительная дополнительная площадь, а для изготовления экономайзеров обычного типа требуется большое количество металла. Эти недостатки отсутст­вуют у контактных экономайзеров, использующих не только явную теплоту отходящих газов, но и скрытую теплоту парообразования, что обеспечивает высокий экономический эффект их применения.

В настоящее время серийно выпускаются контактные экономайзеры ЭК-БМ мощностью до 1,22 МВт (1,05 Гкал/ч), применяемые в котельных промышленных и коммунальных предприятий; в них осуществляется на­грев воды для технологических нужд. Достоинства кон­тактных экономайзеров: экономия металла, высокая ин­тенсивность теплообмена меж­ду газами и слоем насадки из керамических колец, боль­шая площадь поверхности теплообмена в единице объ­ема и резкое повышение ко­эффициента полезного дейст­вия котельных установок (на 10-15%).

Однако экономайзерам ЭК-БМ присущи и значительные недостатки: большие габариты блока (при мощности 1,22 МВт его длина 2,44, ширина 2 и высота 5 м; большая масса -5тв том числе масса металлических частей 2,2 т); невозможность использования для подъема нагретой воды к потребителям, давления, создаваемого в городской водопроводной сети (из-за разрыва струи воды внутри экономайзера); непригод­ность экономайзеров для бытового горячего водоснаб­жения, так как содержащиеся в отходящих газах кан­церогенные вещества, окислы азота и углерода при контактном нагреве переходят в воду.

Указанные недостатки исключены в двухконтурном контактном экономайзере,разработанномТ.П.Калашниковой.В первом его контуре происходит контакт­ный нагрев воды отходящими газами, во втором кон­туре нагретая вода передает свою теплоту в поверх­ностном теплообменнике воде, расходуемой на бытовые нужды.

" Газы из сборного борова котельной посту­пают в контактный экономайзер и, отдав свою теплоту с температурой около 30°С, удаляются дымососом в дымовую трубу. Вода поступает в экономайзер через водораспределитель, основной нагрев воды происходит в насадке, состоящей из керамических колец. Нагретая до температуры 65°С вода затем поступает в теплооб­менник, где отдает свою теплоту водопроводной воде и насосом подается в водораспределители, а нагретая примерно до 55°С водопроводная вода сливается в бак-аккумулятор системы горячего водоснабжения. Однако сроки службы теплообменника и насоса невелики из-за наличия в воде первого контура большого и непрерыв­но увеличивающегося количества свободной углекис­лоты и кислорода. В связи с этим устанавливают кис­лотоупорные канализационные насосы и применяют пластмассовые трубы и теплообменники.

Теплопроизводительность такого экономайзера для котельной с шестью котлами «Минск-1» теплопроизводительностью по 0,93 МВт (0,8 Гкал/ч) каждый была определена в 1 МВт (0,86 Гкал/ч), что позволило от­казаться от установки в котельной одного котла (КПД котлов повысился на 18%). При увеличивающихся затратах на топливо, срок окупаемости капитальных вложений не превышает 2 года.

Экономическая эффективность применения такого экономайзера в значительной степени зависит от плот­ности орошения его насадки водой, скорости газов в нем и принятой высоты насадки. При увеличении скорости газов снижается стоимость экономайзера и повы­шается уровень использования их теплоты, но возрас­тают затраты на электроэнергию. Одновременно повышаются эти затраты и уровень воды при увеличении плот­ности орошения или, высоты насадки.

Очевидно, что имеются какие-то сочетания величин перечисленных параметров, при которых приведенные затраты на установку были бы минимальными. Слож­ность нахождения такого оптимального сочетания зна­чительно уменьшается, если предварительно будет най­ден интервал высокой тепловой эффективности насадок, являющийся частным от деления объемного коэффи­циента теплопередачи k v , Вт/(м 3∙ К) [ккал/(ч∙м 3∙ С], на мощность N, затрачиваемую на преодоление сопро­тивления насадки. Сначала определяют коэффициент ее теплопередачи k н по формуле Н. М. Жаворонкова:

. (13.2)

Объемный коэффициент теплопередачи k v являет­ся произведением k н на площадь поверхности 1м 3 на­садки (для колец 25X25 мм эта площадь составляет ≈205м 2).

Требуемую мощность определяют по общеизвестным формулам. Средние скорости газов в экономайзере не должны превышать 1-1,2 м/с, а плотности ороше­ния-5- 10 м З /(м 2 ∙ч). При таких условиях можно до­статочно экономично вести процесс теплопередачи и избежать установки чрезмерно громоздкого и дорогого экономайзерного корпуса.

Экономическую эффективность экономайзерной установки можно также повысить путем при­менения иных видов насадки, сочетающих большую площадь поверхности теплообмена с более аэрогидродинамически обтекаемой формой. Выбор той или иной насадки определяется экономическим расчетом.

Экономически весьма эффективную схему приме­нения в котельных контактных теплообменников разра­ботал НИИ санитарной техники и оборудования зданий (Киев). Наличие в таких котельных не только кон­тактных экономайзеров, но и контактных воздухопо­догревателей позволяет одновременно уменьшить расход топлива и отказаться от применения химводоочистки для подпитки системы теплоснабжения. Такой резуль­тат достигается благодаря тому, что происходящий в контактном экономайзере процесс обра­зования конденсата (из содержащихся в дымовых газах водяных паров) усиливается за счет увлажнения возду­ха, поступающего в контактный воздухоподогреватель. Применение такой схемы в объединенной ко­тельной энерготехнологического комплекса Челябинс­кого завода оргстекла (два котла КВ-ГМ-50 и один котел ГМ-50) показало, что при нагреве поступающего в котлывоздуха может быть получено столько конденсата, что котельная может эксплуатироваться без химводоочистки (при возврате из системы тепло­снабжения более 66% конденсата). Дополнительным эффектом является сниженный в несколько раз выброс (из дымовой трубы в атмосферу) окислов азота.

Нагретая в экономайзере вода стекает в декарбонизатор и далее с помощью насоса направляется в промежуточный теплообменник и теплообменник си­стемы горячего водоснабжения, а затем возвращает­ся в экономайзер. Часть этой воды подается в бак, откуда она затем перекачивается в деаэратор и далее ею подпитывают систему теплоснабжения.

Вода, циркулирующая, в воздухоподогревателе смешивается с водопроводной водой, часть которой возмещает ее потери за счет испарения в воздухопо­догревателе, а ее остаток удаляется в канализацию, унося с собой содержащиеся в воде соли

Эксплуатация такой котельной установки на Челя­бинском заводе оргстекла позволила снизить себестои­мость вырабатываемой тепловой энергии на 15% и удельные капитальные вложения на 10% по сравнению с теми же экономическими показателями для обычной котельной такой же мощности.

Существенное повышение КПД групповых котель­ных достигается при разработке (в процессе их про­ектирования) рационального эксплуатационного режима работы котлов; при таком режиме КПД котлов при любой нагрузке на котельную должен быть близок к максимально возможному при данном типе котлов и виде топлива.

Известно, что с увеличением теплопроизводительности котла удельные потери в окружающую среду q 5 уменьшаются, а удельные потери, с уходящими газами q 2 , химическим недожогом q 3 и механическим q 4 недожогом увеличиваются. Сначала снижение потерь q 5 больше увеличения потерь q 2 + q 3 + q 4 и КПД котла возрастает, но затем потери q 2 + q 3 + q 4 растут скорее, чем снижа­ется q 5 ,и КПД начинает уменьшаться.

Зная зависимость КПД котлов от их тепловой на­грузки, можно установить и рациональный режим их работы.

По данным АКХ (академия коммунального хозяйства) наиболее экономична работа котлов Кч-3 и Кч-2, оборудованных форкамерными или инжекционными горелками для сжигания газа, при КПД не менее 85%, а при сжигании мазута - не ниже 82% для котлов Кч-2 и 85% для котлов Кч-3. С учетом этого ус­ловия составляют график работы каждого котла при следующих основных предпосылках: 1) число работаю­щих котлов в течение всего отопительного периода долж­но обеспечивать их работу с КПД не менее минимально допустимого; 2) в первую очередь пускаются в действие котлы с наибольшим КПД.

Исходя из этих условий,можно составить график работы четырех на­ходящихся в одной котельной котлов «Универсал-5» с теплопроизводительностью 1,58 МВт (1,36 Гкал/ч). Один котел должен работать при нагрузке котельной до 0,35 (0,3), два котла - в интервале нагрузок от 0,35 до 0,62 (от 0,3 до 0,53), три котла - от 0,62 до 0,87 (от 0,53 до 0,75) и четыре котла - при нагрузке более 0,87 МВт (0,75 Гкал/ч). Очевидно, что при расчетной теплопроизводительности котельной котлы будут работать менее экономично; этот небольшой период времени наступит тогда, когда нагрузка превысит 0,36∙4=1,44 МВт (1,24 Гкал/ч). При расчётных температурах наружного воз­духа - 32°С и внутреннего воздуха 18°С один котёл должен работать при температуре наружного воздуха выше 5°С, два котла - в интервале от 5 до -2°С, три котла.- в интервале от -2 до -10°С и четыре котла - при температуре ниже-10°С. Еще больший эффект будет получен, если помимо этих расчетов будут опреде­лены температуры воды, выходящей из каждого котла при разных t" H .

Аналогичные графики должны быть составлены и для котельных с более крупными котлами. Во всех слу­чаях наличие таких графиков в составе проектов соответствующих котельных позволит сэкономить значитель­ное количество топлива без дополнительных капитальных вложений.

Практика показала, что при ручном регулирований теплопроизводительности котлов их КПД значительно меньше расчетного. При использовании автоматически действующих регуляторов КПД газифицированных кот­лов значительно повышается. При этом теплопроизводительность котельной регулируется путем поддержания температуры воды, выходящей из котлов, в соответствии с расчетным отопительным графиком. Одновременно пу­тем изменения количества воздуха, подаваемого в зону горения (при отрегулированном расходе газа), обеспе­чивается качественное его сжигание.

Повышение КПД котельных установок достигается также при диспетчеризации их работы и наличии в гази­фицированных котельных приборов автоматического регулирования горения газа. По данным Санкт-петербургского научно-исследовательского института АКХ, при исполь­зовании таких приборов расход газа снижается на 7% от расчетной его величины при регулировании процес­са горения вручную. Диспетчеризация работы котельных обеспечивает дополнительную экономию теплоты, так как она позволяет своевременно обнаружить и устра­нить все нарушения процесса горения. Одновременно решается и вторая, весьма важная задача - уменьшение числа рабочих, обслуживающих котельные. Во многих случаях это достигается за счет вывода всего эксплуатационного персонала из котельных и периодического обслуживания их слесарями, находящимися в штате дис­петчерского пункта.

Так, в ряде городов страны осуществлена, в част­ности, диспетчеризация работы групповых котельных, организованная по одно- или двухступенчатой схеме. При первой схеме все котельные присоединяют непос­редственно к центральному диспетчерскому пункту, при второй схеме центральный пункт связан с местными диспетчерскими пунктами, получающими сигналы о ра­боте каждой котельной, присоединенной к данному пунк­ту. Одноступенчатая схема более проста, но требует са­мостоятельных линий связи для каждой подключенной котельной. При двухступенчатой схеме стоимость этих линий, меньше, но увеличиваются затраты на устройство диспетчерских пунктов.

Экономическую целесообразность диспетчеризации работы котельных определяют путем сопоставления при­веденных затрат, руб., на обычные котельные П н.д и на диспетчеризованные П д :

где З ко т и З д - заработная плата персонала, обслуживающего недиспетчеризованные и диспетчеризованные котельные (с начисления­ми); К о - капитальные вложения в оборудование и контрольно из­мерительные приборы;

К п,К зд , К л - затраты на проектные рабо­ты, на строительство помещений диспетчерского пункта и на линии связи;

Р о, Р л, Р а - затраты на ка­питальный ремонт оборудования системы диспетчеризации линий связи и на аренду помещения;

∆T - уменьшение затрат на теплоту, расходуемую в системах отопления и горячего водоснабжения, при­соединенных к данным диспетчеризованным котельным;

У – коэффициент затрат.

Урок службы системы диспетчеризации котельных в настоящее время может быть определен только ориенти­ровочно, так как еще неясны перспективы технического прогресса в этой области жилищно-коммунального хозяйства. Однако можно предполагать, что он будет близок к среднему сроку службы инженерного оборудования жилых домов, который в настоящее вре­мя, с учетом морального износа, принимают равным 30-35 лет; при этом У≈ 12.

Значительное снижение КПД производственно-отопи­тельных котельных наблюдается из-за резких колебаний нагрузок, больших по величине и непродолжительных по времени (в тех случаях, когда тепловые нагрузки на технологические нужды значительно превышают отопительно-вентиляционные и они неравномерны). В связи с переменным расходом теплоты изменяется режим ра­боты топки, которая в силу своей инерционности не сра­зу приспосабливается к изменившейся нагрузке, и котел работает в условиях неустановившегося состояния; при этом КПД вертикально-водотрубных котлов снижается на 4-8%.

Применение тепловых аккумуляторов обеспечивает работу котлов с постоянной нагрузкой при высоком КПД в тех случаях, когда колебания ее у потребителей весьма значительны. Кроме того, аккумуляторы воспри­нимают, часть пиковой нагрузки, что часто позволяет уменьшить число устанавливаемых котлов или их единичную мощность.

При наличии в производственно-отопительной котельной паровых котлов целесообразно применять пароводяные аккумуляторы переменного давления. При понижении в них давления вода перегреется и частично прев­ратится в пар, дополнительно поступающий потребите­лям. При снижения нагрузки часть вырабатываемого пара поступает в аккумуляторы, где он конденсируется, повышая энтальпию воды, находящейся в аккумуляторах.

Подобные аккумуляторы широко применяются за рубежом. Целесообразность их установки определяют экономическим расчетом, в котором учитывают повыше­ние КПД котельной в среднем на 10%. Область эконо­мически целесообразного применения аккумуляторов за­висит от отношения аккумулирующей их способности L, т пара, к средней нагрузке котельной Д ср, т/ч. По данным Ю. Л. Гусева и И. И. Павлова при L/Дср до 4,2 при сопоставлении приведенных зат­рат на котельную с четырьмя газифицированными котлами ДКВР-10 и котельной с тремя такими же котлами и аккумулятором.

Наибольший эффект от применения аккумуляторов достигается в котельных, работающих на твердом топ­ливе, так как в таких случаях из-за высокой тепловой инерции топки и слоя топлива вывод котлов на режим работы с высоким КПД (после пиковых или резко сни­женных нагрузок) происходит после значительного ин­тервала времени.

На многих предприятиях потери пара иногда дости­гают 15-20% всей его выработки. Наиболее частыми причинами этих потерь являются неисправность конденсатоотводчиков, образование вторичного пара в конденсатосборных баках и продувка паровых котлов.

Для нормальной работы конденсатоотводчика необходимо, чтобы давление пара у входного его штуцера было не менее 35 КПа (0,35 кгс/см 2) и чтобы он был способен выжать конден­сат в конденсатопровод, если последний расположен вы­ше конденсатоотводчика. При наличии меньшего давления устанавли­вают подпорные шайбы, однако при изменении давле­ния пара ими нельзя соответственно отрегулировать ко­личество отводимого конденсата. Этих недостатков ли­шена регулируемая подпорная шайба, се­чение проходного отверстия которой может изменяться с помощью винта.

Шайбу устанавливают между двумя флан­цами. Для ее ремонта, а также для быстрого пропуска большого количества конденсата образующегося в нача­ле работы паропровода, у шайбы монтируют обводную линию с запорным вентилем на ней.

Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы повышения эффективности работы котельных установок"

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРШКАЦЙИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский научно-исследовательский теплоэнергетический институт

твенное объединение "Минскэнерго"

ТЕОРЕТИФСКИЕ основы ПОШПЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ

КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК.

05.14.01 - Энергетические системы и комплексы

На правах рукописи

БАЙРАПЕВСКИЙ Борис Аыуратович

Работа выполнена в Белорусском научно-исследовательбком теплоэнергетическом институте Республики Беларусь.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор СЕДЕЛКИН В.М.

доктор технических наук, профессор БУБНОВ В.П.

доктор технических наук, профессор БОКУН И.А.

Ведущая организация - БЕЗШШИЭНЕРШПРШ, г.Минск.

Защита состоится " Э 1993 г. в час.

П заседании специализированного совета ИГО АН Б ДО06.03.01 по 7!репу: 220109, Минск - Сосны, Шститут проблем энергетики АН Б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПЭ АН Б.

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью учреждения, в л пух экземплярах просим направлять в адрес специализированного совета при ИПЭ АН Б: 220Ю9, Минск - Сосны, Институт гроблем энергетики АН Б, Специализированный совет ИПЭ АН Б.

Ученый секретарь специализированного совета, д"-ктор технических наук ^

Б.Е.Тверковкин

ОЩА.Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Переход народного хозяйства нашей страны на рыночные отношения в условиях нехватки электрических мощностей, возросших требований к охране окружавшей среды и кризисных явлений в плане поставки топлива ставит серьезные задачи в -области теплоэнергетики, как одной из ведущих отраслей промышленности. Опыт показывает, что осуществление природоохранных мероприятий в ряде случаев требует коренного пересмотра утвердившихся ранее конструкций горелок и режимов работы поверхностей нагрева котлов. В условиях эксплуатации бывают случаи, когда высокая температура воды.за котлом, а следовательно и температура уходящих газов, может быть снижена режимными мероприятиями до потребного температурного уровня в теплосети, установленной графиком. Исследования показали, что здесь большую роль играют соотношения массовых потоков теплоносителей: расходов воды через котлы, в теплосети и от бойлеров ТЭЦ. Выявление закономерностей этих потоков позволяет организовать рациональное распределение их, что в свою очередь способствует уменьшению до минимума, а в ряде случаев и до нуля разрывов между температурами воды в теплосети и на выходе из котлов. Низкотемпературная коррозия конвективных поверхностей нагрева водогрейных котлов в ряде случаев является результатом несовершенства конструкции и схемы циркуляции воды в "них. В основе решения этой проблемы лежат особенности процессов лучистого и конвективного теплообмена через, поверхности нагрева котла. Выпускаемые заводами трубчатые воздухоподогреватели (ТВП) холодной ступени являются наиболее консервативными элементами котлов в плане своей конструкции и нерациональности температурных режимов работы.

Решение указанных проблем требует углубления знаний в вопросах теплообмена и распространения струйных потоков в топках и горелках котлов. Значительная часть таких задач решается путем модельных исследований. Поэтому вопросам усовершенствования практических методов моделирования в диссертационной работе уделено большое внимание.

Цельнаботы. Разработка комплексных мероприятий по стабилизации надежности и повышению экономичности теплоэнергетического оборудования на практике, внедрение которых примем шло к любой энергосистеме и ряде промышленных предприятий. Не исключено применение этих разработок к нетрадиционным конструкциям теплоэнергетического оборудования, которые утвердятся ь бпи:кайгаем будущем.

На основании выполненных исследований шш постижения указанной цели решены следующие задачи:

Разработаны практические метопы модельных исследований, доступные к осуществлению как силами НИИ, так и в условиях про-извопства;

Разработана модель процессов тепло- и массообмена в ст~. руйных потоках, образованных взаимодействием коаксиальных встречных и.спутных ограниченных струй, характерных для форкамерных горелок;

Выявлен ряд закономерностей в отношении распределения разнотемпературных потоков в пределах котельной и определено их влияние на. режимы работы котлов;

Разработаны варианты модернизации водогрейных котлов с традиционной (а.с.СССР М» 943493, 1010409) и каскадной (а.с.СССР Jf 992940) схемами питания, метопы расчета оптимальных режимов работы котла и котельной в целом;

Определены основные закономерности процессов теплообмена

и разработаны инженерные меиоды расчета трубчатых воздухоподогревателей холодной ступени разных модификаций: с неравномерным подогревом воздуха за калориферами, с трубами разных диаметров (o.e. СССР Ш& 699837, 821843, 966419), с ребристыми трубами и с электрообогревом труб (а.с. СССР ОТ 800497, 8I95I3).

Научную новизну представляют:

Результаты исследований в области моделирования теплофи-зических процессов при работе топок котлов, горелочных устройств, смесительных и струйных камер горения, воздуховодов и пр.;

Результаты экспериментальных исследований режимов работы циклонной камеры и рециркуляционных форкамерных горелок при сжигании газа и мазута;

Результаты анализа структуры струйных потоков в рециркуляционных камерах при холодных продувках и в условиях горения топлива. Разработка метопа расчета процессов распространения струй в форкамерной горелке и теплообмена их с ограждающими стенками;

Результаты исследования закономерностей распределения ра-знотемпературных потоков воды в пределах котельной и влияние этого ({актора на экономичность работы водогрейных котлов;

- "введение показателя, характеризующего степень загрязнения

поверхностей нагреса котлов в сравнении с их номинальным состоя*

Нием и применение этого показателя для расчета оптимального распределения нагрузок между водогрейными котлами; ■

Результаты исследования общего принципа каскадной схемы питания Са.с. СССР № 992940) и режимов работы водогрейных котлов по этому принципу;

Результаты анализа процессов теплообмена в трубчатых воздухоподогревателях традиционной конструкции, с трубами разных

диаметров, с ребристыми трубами и в случае электрообогрева труб.

Практическая ценность материалов исследования заключается в следующей:

Разработана система инженерных формул, позволяющих определить оптимальный масштаб модели и осуществить расчеты тепловых и аэродинамических характеристик объекта исследования, а именно: температур газов и ограждающих стенок камеры горения, коэффициентов Теплообмена, тепловосприятий и теплонапряжений в зоне горения, скоростей потоков газов и воздуха, сопротивлений каналов и устройства в целом;

Разработан метод расчета тепловых и аэродинамических характеристик рециркуляционных камер горения;

Высокотемпературный подогрев мазута рассматривается кан альтернативное мероприятие, компенсирующее затраты, вызванные ухудшением экономичности работы котла в связи с осуществлением мер по подавлению оксидов азота: двухступенчатого сжиганий, введения газов рециркуляции, увлажнения мазута, сжигания замазучен-ных вод и т.д.;

Разработан метод расчета оптимальных режимов работы котельной на основании фактических показаний штатных приборов с применением, вычислительной техники;

Обоснована целесообразность применения каскадной схемы питания теплообменников любых типов с целью передачи тепла с малыми перепадами температур теплоносителей на входе и выходе;

Разработаны принципы каскадной схемы питания водогрейных котлов разных типов с целью увеличения их надежности и экономичности;

ного подогрева воздуха в калориферах.

Методы исследования основаны на результатах:

Обобщения фактических режимов и опытных данных о работе оборудования и сопоставления их с установленными нормами, теоретическими предпосылками и опытными данными других исследователей с учетом сложившихся концепций по тому или иному вопросу на уровне мировых стандартов;

Анализа причин отклонения режимов работы оборудования от установленных норм;

Анализа принципиальных и фактических возможностей усовершенствования существующих конструкций оборудования и соответствующих технологий, контроля за качеством и производством электроэнергии и теплоты.

Достоверность научных результатов п выводов, полученных в работе определяется:

Правомерной последовательностью теоретического анализа, в частности при изучении процессов моделирования теплообмена и распространения струй в форкемерных.горелках, при изучении особенностей рекимов работы поверхностей нагрева водогрейных котлов, трубчатых воздухоподогревателей и т.д.;

Опытными данными и удовлетворительными результатами анализа их погрешностей (порядка 10-20$ при исследовании циклонной камеры и 4-12$ при исследовании работы форкамерных горелок на котле), что позволило разработать метод выбора и расчета конструктивных характеристик форкаыерных горелок в процессе их проектирования;

Обоснованной оценкой недостатков фактических режимов работы оборудования, его конструкций.и методов контроля за эффективностью технологических процессов. Например, при исследовании, оптимальных режимов работы котельных, схем питания и циркуляции котлов, вопросов модернизации воздухоподогревателей и контроля за эффективностью работы Тс)Ц, котельных и теплосетей.

Автор защищает: материалы исследования, собранные в единый комплекс, которые могут быть использованы в порядке намечаемых программ по пути дальнейшего усовершенствования технико-экономических показателей в области теплоэнергетики, а именно:

Теоретические разработки в области молельных исследований; нетрадиционные методы анализа результатов опыта; инженерные формулы расчетов по определению режимов работы моделей, взаимосвязей между техническими характеркотиками модели и оригинала;

Методы оценки эффективности работы смесительных камер и вариантов компоновки вихревых горелок в топке котла в плане защиты ограждающих стен от попадания факела;

Результаты теоретических исследований в области процессов тепло- и массообмена при распространении потоков в смесительных форкамерах горения со спутными и встречными коаксиальными струями;

Результаты теоретических исследований по выявлению оптимальных режимов работы водогрейных котельных;

Варианты модернизации водогрейных котлов;

Принцип каскадной схемы питания водогрейных котлов традиционных и вновь создаваемых конструкций;

конструкции различных модификаций трубчатых воздухоподогревателей (ТШ) и результаты теоретических исследований особенностей процессов теплообмена в таких ТЕП;« методы их.расчета.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались: ..

На научно-техническом совещании Оптимальное использование ^теплогенерирующих источников, осуществляющих теплоснабжение городов"-в г.Минске 12 июня 1981 г.;

На Всесоюзном научно-техническом совещании "Повышение на-аекнссти водогрейных котлов типа ПТВМ и КВ-ГМ и схем теплоснабжения" в г.Риге 19-21 октября 1982 г.;

На научном семинаре лаборатории энергопереноса ИТМО АН ЗССР в г.Минске в июне 1965 г.;

На заседаниях теплотехнических секций НЮ Белэнергоремма-ггадки 18.05.84 г., 20.05.85 г., 24.01.86 г. и областного правления НТО Э и ЭП Минской области в мае 1986 г.;

На заседании технико-экономического совет? Минскэнерго от /го соответствует" объемам продуктов сгорания на входе в топку.

Равенство масштабов А/т_= Mo можно достигнуть путем подогрева рабочего воздуха.. 7Z в модели, поступающего из амб-рпзуры горелки. В сравнении с температурой рабочей среды в топ-_ ко (Ц) омэ определяется так: То Vre

Тт -У4 4„Тт

На основании dwitob установлено, что при изучении температурных полей в модели топки в качестве рабочего тела целесообразно использовать воздух, в для визуализации потоков рекоменяует-п " чп.пн^я" модель со ипуЕями воздуха через амбразуры горегоч-|п" у"-тррПстт.!. Рлсширемие ргбочей среды в топке имитируется об-

разованием воздухо-водяной смеси. Организация вдува воздуха в "водяной" модели приводит к разным значениям плотностей ^ и

*г, что в свою очередь позволяет постигнуть равенства масштабов/^, и Мт » а также свести к минимуму различия между аэродинамикой взаимодействующих потоков модели и оригинала.

Выбор масштабов Мт и Мо определяется также запачами исследования, необходимостью соблюдения равенств критериев Рос-сби (/?о), характер изуюших интенсивность крутки потоков, и техническими возможностями при изготовлении модели. Выполненные исследования позволили разработать рабочие формулы по определению конструктивных размеров закручивавшего аппарата при изготовлении модели горелки..

Математическое моделирование взаимодействия вихревых потопов на выходе из горелки с потенциальной средой в топке представляется в виде относительных постоянных составляющих скоростей Ух = их/и01 И Уу = Цч/и.о1 ■

1х ¿Г % (Х-ЭС^2+ (У-УсУ "

Г7 _ -г- ¿¿у1 _ -г- (Х-- 2о1_

где Гс/(2 // Д0i) - тангенциальная скорость враще-

ния на границе потенциального потока плоского вихря в амбразуре С -ой горепкм с радиусом, /2 циркуляция скорости; ^¿/¿о, ¿О - ширина топки, Ус~ - координаты размещения центра вихря ¿"-ой горелки, СС-Х/1, У=„y/¿ - текущие координаты, П - число-вихревых горелок на стене топки.

Нерациональные направления крутки горелок относительно друг друга приводят к набросан факела на близлежащие экраны.Расчетные формулы (16) позволяют построить эпюры скоростей в любых горизонтальных и вертикальных сечениях топки, включая и плоскости ограждающих стен. На рис.Зв порядке примера показаны восемь произвольных вариантов направления круток потоков в амбразуре горелок котла ПТВМ-50. Расчеты выполнены по формулам (16) при условии, что диаметр ядра вихря равен диаметру амбразуры горелки, т.е. 0,33 м. Ширина топки ¿0 = 4,2 м. Вертикальные составляющие скоростей Уу вычислены только плп

сечения топки на уровне 3 м от пола.

Моделирование процессов массообмена при влиянии сил конвекции и гравитации основано на■дальнейшем исследовании модифицированного комплекса

упоминаемого в работах Повха И.Л., Батурина В.В., Дудинцева Л.М., Талиева В.П. и пр. Установлено, что при исследовании таких потоков необходимо строго разграничивать расчетный (инд. "Р") и фактический (инд."Ф") масштабы перепадов температур на входе (вх) и выходе (вых) исследуемого объема: (,-

~~ ¿ех). ®т0 вызвано затруднениями при расчете теп-лопотерь через ограждающие стенки модели в окружающую среду.При неудовлетворительной теплоизоляции модели.измерения могут выполняться при значениях Сл^^С^ , что практически не сказывается на точности результатов. При пересчете локальных температур" с модели на натуру следует также исходить из фактического Сл1 значения масштаба перепадов температур. Расчетное значение С^ используется в процессе отлаживания модели по расходу рабочей среды и уровню фактических теплопотерь через ограждающие стенки.

При изучении смесеобраоовательных процессов практический интерес представляют значения скоростей и концентраций компонентов, имеющих постоянные источники в разных точках исследуемого объема и вентилируемых потоком рабочей среды. Метод исследования основан на измерении скорости падения концентрации одного вещества/? при замещении его другим В. Положим, нзчи-" ноя с некоторого момента времени 2 - 0,состав исследуемой среды Осм, подаваемой в пространство 14м, резко изменил концентрацию компонента от

Замещение компонента Д другим компонентом В произошло таким, образом, что суммарный объемный расход

не изменился. Что

касается локальных значений концентраций Сс компонента Л, то нечиная с момента I = О они с течением времени I > 0 уменьшаются. В данном случае механизм замещения одного компонента другим В аналогичен механизму мономолекулярной химической реакции типа /)-*■ В В данном случае по аналогии с законом дей-стьуюшиг мпсс, учитывал падение концентрации Сг во ■ времени, гмргм:

где Мь - константа.

На основании пальней-ших исслепо-ваний определено выражение, характе-ризуюзее степень вентиляции элементарных объемов АД в двух сравниваема точках М и А/ о потоками вентиляции

соответственно:

Ргз.З, ..Гмпрдаямяа рмугтхутая еацтвЕясё» Смрмгерэх.. " екорое*г,1 .е^генио Тйпга гст.м ПТЕМ - 50 п5 уртвяз 3:1 Н

Гфиэаигалыяк еоет?вг.Фя;гх \"л евйяз» етги еЗ при рьггг^ж

лгах: тпрайлгийй кгрткл г.отвгов возят** е р®Гйвтра*торг»к.„

ашчения й.^гП{ й: раСот»-0-я герммц &",--оч<М№тм Кг" I -Уц йря ОТГЛОЧЗШЦК КргйЖЯС ГврвЛЕП. "; "■„.■......".. ■■"*

где Со, С/ч, £v - концентрации рабочей срепы (вещества fí) в начальный момент времени 7 = 0 (в среднем по всему объему ис-слепуемого пространства), и спустя некоторое время Т в точках М и /V ; " \Л/м,ы ~ условные- скорости потоков рабочей срепы в точках М ■ и /V ; СТ - концентрации примесей, выделяе-

мых стационарно в адекватных точках /У и Л/ оригинала.

Локальные концентрации примесей C¿ в оригинале по лонным испытаний модели определим так:

Ci пр_ Ti Ар " его)

СсТ" Ve, горения со спутио-иольчеси«

¡потоками воздуха. Пунктирша яяник - дадьыз лрГгорении топлива, применительно ¡штрихпуият"ирщэ - при холодных ррэдувка*. Спяорпдсл ляшяш по- гя зтЬиКаШЮННОЙ

" «ллями У.тп^игчтч 1» .1" гти г" п г 1 гпПРНая. ТйЯ"и ППИ * . -

(двухступенчатой) камере горения; ■ - сделан ена-

"казаки криви«, зсарактершз клк.для условия горении, так к при холодщх- продувках. 2 - 3 4 г-& /0 .

5 - и)х\ 6 -Юа». 7-Ь7Р, О 9 -"¿л"/^Г, 10 Ъ -Вх/Вр. К, .13М гЛ. К

лиз расширения струй в исследуемом объеме и разработан метод расчете распределения средних скоростей, температур" и массовых потоков рециркуляции вдоль камеры как при холодных продувках,та к "и в условиях горения;

Разработан метод расчета тепловых и аэродинамических- характеристик исслеяуеиш: горелочних устройств;

В Евстдй глаРе.рассмотрены пути обеспечения надежности, повышения зконимичности и экологического эффекта котельных устано-

вок, На основании исследований установлено, что влияния на экологический эффект обоих факторов - расхода, топлива В с одной стороны и перепадов температурДТ между газами и окружающей средой с другой - равнозначны и противоположны, т.е.: ЗС^/дВ = Г ДО ¿^у» ~ концентрация рассеиваемых выбросов в

приземном слое ат-

о о,2 о.ч о,а о.! /.о х*

1.0 /.е ■ ".г

0.2 О,Ц Цб /¿>

мосферного воздуха. Таким образом, всякое мероприятие по- снижению температуры уходящих газов за котлом следует рассматривать с точки зрения влияния этого мероприятия на технологический процесс подогрева воды и генерации пара в нем..Если снижение температуры уходящих газов приводит к соответствующему ро-

1.1С"1"Т1ПП дичг.1» кттри горения со встречт-колмигы-

"571ГЛ--,! ! > ¡¿ XI. Ку>«Т*Г№« ЛИНИИ - Д1НН4» В|И ГОргНЛИ ТОП-

птяхяууктигн!« - г т и холоечкх пр07у?ктх. СПХ01М1ГЧ1 лиге- с ту КПД СруТТО КО-ята крч!», л"-г:-"К7срч1.г тк Д1Ч уе*0»я3 горения, так и: ТТО (Т.О. ВЛНЯеТ

гчи /010дкл грояугклх. I - Гхя^ЯГ. 2 - Тр "УК, 3 -Л-/0. "

л -р. 5 -¿Л, с,-ирг. 7 С-ю... э - ю - т звено,учоствую-

¿,-/Э->°С, II -В,/В, 1П -Рг-,%

шее в техпологиче-ском процессе теплообмена рабочих сред в котле), то в этом случае увеличения концентраций вредных выбросов, т.е. экологического "ущерба" за счет снижения эффективности работы дымовой трубы, не будет. В противоположность этому всякая утилизация дымовых газов за последней поверхностью нагрева котла путем включения теплообменных аппаратов и прочих звеньев, но участвующих в технологическом процессе теплообмена в котле и не способствует?* уменьшения расхопя топлива, чревата увеличением вредных выбросов за счет снижения эффективности работы дымовой трубы (с пониженной темперртурой газов и неизменном их массовом расходе).

Одним из ьажных резервов экономии топлива в котельных является освоение их оптимизационных режимов. Установлено,что оптимизация режима работы водогрейной котельной может осуществляться по двум направлениям одновременно: по пути оптимального распределения нагрузок между "котлами и по пути уменьшения до минимума разрывов между значениями температур воды на выходе из котлов и в прямой теплосети. В отличие от известного цетода "относительных приростов" задача оптимального распределения нагрузок в ванной работе основана на анализе фактических показателей работы котла и сравнении их с номинальными. При выполнении соответствующих расчетов вводится комплекс f , характеризующий влияние загрязнения поверхностей нагрева (с помощью коэффициента ^) за период эксплуатации на рост температуры уходящих газов в сравнении с номиналом. Из сравнительного анализа процессов теплообмена через чистую и загрязненную поверхности нагрева следует, что производная дбух/З^ для того или иного состояния котла является константой, т.е. Э^ух/д?~ ~ - (¿ух~ ¿еР),К0"^£опи; здесь ¿УК) -температура уходящих газов и воды в поверхностях нагреЕа, К0 - коэффициент теплопередачи. Величину этого комплекса можно вычислить путем сравнения значений при фактических и номинальных условиях на основании известной формулы Я.Л.Пеккера для ^ и анализа функций: ¿ух, с/ул, ¿хв)> /("¿т^ f) ; здесь ¿т, Окт - температура воды на входе в котел и ее расход; - коэфф)ициент избытка воздуха в уходящих газах. В. конечном итоге замкнутая система уравнений., позволяющая вычислить нагрузку Ос с -го котла при общем числе их / имеет вид:

_/7____^ _/___(25)

где fc (Ql) - функция изменения от нагрузки фактического значения кпд брутто котла. Она определяется из учета аналогичной исходно-нормативной зависимости -ff&J путем корректировки последней на фактические отклонения балансовых потерь теплоты: В гсиомамтнон когле rax;

где ^ и можно установить по формуле Пеккера Я.Л.,

Исследования второго пути оптимизации работы котла позволили установить три категории режимов работы комплекса. теплоснабжения, кржпый из которых (ь расчете на опин котел) характеризуется определенными соотношениями расходов поды в сети (jci , через бойлера ТЭЦ Gr^ni и через котел -Gutni , а именно: по 1-й категории Gci^($ктс, по 2-ой категории u£s"&K"nt"^ßcc\

Сравнительный"анэлиз показал, что эффект за счет экономии топлива б результате оптимизации нагрузок колеблется в пределах от 0 до 0,373. В то же время аналогичный эффект зе счет оптимального распреголения потоков воды в пределах котельной в 3-5 раз больше, т.е. в пределах от 0 до 1,48$.

На основании анализа теплового режима работы поверхностей нагрева и топок водогрейных котлов следует, что их необходимо модернизировать:

Улучшить топочные процессы путем организации исполнения минимально-допустимого уровня гор елочных устройств в топке котла и увеличения объема топки за счет ликвидации больших откосов холодной воронки;

Увеличить коррозионную стойкость котлэ, не снигая его оконаличности, путем организации последовательного подогрева воды сначала в экранях топки, затем в конвективных поверхностях ногревя котла, расположенных в газоходе и перевопя режичо работы конвективного пучка с противоточного на прямоточный;

Повысить надежность работы котла при резких колебаниях гидравлического режима путем исключения нисходящих потоков ьо-ды в экранных трубах и исключения подачи и отвода воды через коллектора по схеме „2Г " с целью замены ее"но схему„/7" , обеспечивающую меньшую гидравлическую разверку труб;

Увеличить производительность котла и защитить от коррозии поверхности нагрева его, расположенные в зоне уходящих газов путем организации дополнительного ввода холодной или горячей (после насосов рециркуляции) воды в промежуточный трпкт котла и организации двух независимых контуров от насосо рециркуляции при работе котла по 2-х ходовой схеме: один поток направлять в контур, позволяющий выдерживать меньшую темперртуру воды на входе, другой - в контур, требующий более высокого температурного уровня. При этом общая темперптурр воды поело смече-

ния на выходе из обоих контуров котла должна соответствовать заданному графику в теплосети.

Задача по снижению температуры воды на выходе из котла до заданной величины решается также путем организации каскадной схемы питания (КСП). Принципиальная схема подогрева воды таким способом показана на рис.8а на примере котла, включенного в теплосеть. Здесь один котел, способный передавать тепло &= -С6к(Ь~£ц) " разбит на J секций. Каждая из них способна генерировать, положим.//^" часть теплоты от суммарной величины 0=^1 йс = С"6к£. (-¿я -¿а) , т. е. ¿? , причем,

£ -< ¿£ -¿7/ " Эпюры изменения температур теплоносите-

ля в случае организации КСП (линия 3) и без нее (линия 4) показаны на рис.8б. Такой результат постигается путем соответствующего распределения потоков воды, указанных на рис.8а. Изменение расходов эт^х потоков (при условии, что тепловые и гидравлические режимы всех секций одинаковы) и уменьшение степени подогрева волы в таком секционном котле в зависимости от числа секций J можно выразить так:

Gh j а „-¿о) + ¿¿-¿л

G,< ~ ¿(¿x<-io)+ ¿л~1н ■

где = Od - расход воды через каждую t -ую секцию котла, Sp - поток рециркуляции.

Кривые (27) показаны на рис.Бв. Расчеты выполнены при значениях ¿а = 70°С, {и = Ю4°С, ¿2 = 150°С.

Таким образом, основной особенностью КСП водогрейного котла является возможность снижения среднего температурного уровня циркулирующей воды в поверхностях нагрева со всеми вытекающими из этого последствиями. В частности, более низкий температурный уровень воды в котле позволяет иметь некоторый запас в отношении предельных норм"качества котловой воды, что очень важно при частом попадании в теплосеть сырой воды. Кроме того,открываются возможности снижения температуры уходящих газов путем

уменьшения

5) OS" 0.4 -0.20

температуры волы на выходе из котла. Такая схема питания может быть использована не.только при разработке котлов новой конструкции,но и при модернизации старых. Организация КСП котлов, работающих в базовом режиме. по 4-х ходовой схеме-позволяет увеличить их производительность, не уменьшая температуру воды на входе ниже Ю0-104°С. Известные отличия между процессами теплообмена в топке и газоходе котлэ открывают возможности по организации с помощью КСП ра-знотемпературных режимов подогрева вопы в его.секциях с целью стабилизации температуры уходящих газов. на допустимом уровне в широком дгапазоне нагрузок. К СП котла позволяет загружать его в пиковом, базовом и соответственно промежуточном (смешанном) режимах по мере необходимости ь оперативном порядке путем соответствующих переключений,не меняя циркуляции воды ь се-

Т>ис.8. . Каск»дная Схема.и тодогрей }(чго уотла с организацией четирсх (^«4) одинаковых секций нагреяа. & - схем» циркуляции потоков: I - сетевой насос; 2 - на-соо рециркуляции. б - опяри течлерптур соды по тракту котла: 3-е организацией 1-ЕЛ; 4-е традиционной схечой питания, в - зарис;"мсст»! иугененяя потоков Gp , Sie и степени подогг«""" годы п котле ¿jJ - i/t от числа секций/ : 5 - ¿ij - In)/ (¿i - ///); С - fy/Gr-,

ти и котле. Организация КСП облегчает задачу оптимизации режима котельной в целом из учета загрузки насосов рециркуляции и повышения надежности, и экономичности котлов, способствует осуществлении оптимизации комплексе теплоснабжения в целом.

излагаются результаты исследования режимов работы трубчатых воздухоподогревателей холодной ступени (ТШ). Одно и то же количесюо труб в ТШ традиционной конструкции* может располагаться о разными шагами по фронту движения воздуха и глубине куба. Исследования показали, что в связи с этим меняются тепло-технические характеристики куба (его сопротивление по воздуху и тепловосприятие). На рис.9 в порядке примера показаны изменения некоторых характеристик куба в зависимости от." числа рядов по глубине его » конструктивного параметра

-.¡о но, последний определяется значениями ша-. ГОВ Роп, Рсу- и числом рядов = 39 в ТШ, с которым производится.сравнение ■ (инп."О"). На оси ординат (рис.9) в виде безразмерных комплексов указаны: К= (..¡о; 0„=(0г»-0оу

Го -/00 0^О)

АРоУ/ооЖ1

чина я от некоторого чи-; ела рядов (V як в

0,2 0,4ОА 0,6 0,7 "Т

Рис.® . Теплотехнические характеристики ТТЛ трздшгаом- СТОРОНу УМеНЬШеНИЯ СО-

но» конструкии» в зависимости от параметра т.е. от" ПрОТиВЛвНИе ДР ТШ вариантов коипоновк» тру« » доске с разними числами:; возоастяет » В радов/..Безразмерные комплексы: I -_коз«иииент теп- . УВс,ко возрастает» а в

«передач* Ш х г - тепловосприятие См; 3,4 - темпера- СТОрОНу уменьшения Тй-

»да воздуха * ка»и*оде ¿Л»ГГ1Ь - сопротив- т возпветявт МП нн_ лени, по воздуху/}? : 6 - >змекен«о параметра У/СЬт возрастает, НО Нв-

1ЧЖНМ1 радо» / 4 значительно. Пр-И этом

рост температуры газов т£г за ТШ (т.е. снижение тепловосприя-тия ТВП) практически невелико. Оптимальное значение параметра в ТШ традиционной конструкции определяется в процессе разработки конструкции котла. . "

Исследования показали, что эффективными средствами увеличения надежности работы ТШ холодной ступени и экономичности котла в целом являются: установка по ходу подогреваемого воздуха рядов труб с постепенно или ступенчато убывающими диаметрами и дифференцированный подогрев воздуха в. секционном калорифере.Эта задача решена на основании анализа критериальных уравнений теплообмена в ТШ, где в качестве аргументов взяты диаметры и шаги труб. Принцип решения поставленной задачи следующий. По заданным значениям температур воздуха и газов на входе в ТШ и за калорифером определяются диаметры труб в первом и последнем рядах куба. Затем по полученным расчетным формулам устанавливается кривая распределения диаметров труб по рядам ТШ от первого до последнего. Вывод этих формул основан на анализе изменения тепловосприятия куба ТШ в каждом ¿"-ом ряду» что можно представить в виде уравнения:

К< 6вСв¿и = & ¿„с = - Япс, (28)

где Кг - коэффициенты пропорциональности; ЭС-Х/Х^ с началом отсчета (Л = О, I - I) от осей первого ряда; Ау - расстояние между первым (= I) и последним (¿V) рядами труб; Ое - массовый расход воздуха; ^ - поверхность и пла-

тность теплового потока труб С -го ряда; На основании (28) при установленных граничных условиях"определяем общие выражения по распределению диаметров труб и температуры воздуха по глубине куба модернизированного ТШ: /

&Хр(К, -X)] .

¿е;-1е< ~2)Гв-2>Г ехр(- ъ) " (30)

где константы ^

-\££1-, I (32)

/-ехр(-кл) " 2) -Ыа /с}