CC BY
22
УДК 621.182
О ВОЗМОЖНОСТИ ЗАМЕНЫ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ МАЗУТА ТИПА ПМ ТЕПЛООБМЕННЫМИ АППАРАТАМИ СЕРИИ ТТ
В.В. БУДИЛКИН
В статье рассматриваются вопросы возможной замены установленных на электростанциях или в котельных подогревателей мазута типа ПМ на другие аппараты с достаточно высокой эффективностью.
К числу аппаратов с достаточно высокой эффективностью, прежде всего, следует отнести аппараты серии "труба в трубе” (ТТ).
Аппараты данного типа серийно выпускаются промышленностью и имеют весьма разветвленную и широкую номенклатуру, кроме того, как показано в работах [1, 2], они достаточно эффективны.
Замена аппаратов типа ПМ на аппараты ТТ легко осуществима, изготовление аппаратов типа ТТ возможно в условиях ремонтных предприятий энергосистем и даже в мастерских станций и крупных котельных.
При расчете вариантов замены подогревателей ПМ на любые секционные аппараты (в том числе на аппараты ТТ) следует предусматривать соединение аппаратов в ряды и комплексы.
Согласно [3], ряд теплообменных аппаратов состоит из последовательно расположенных аппаратов с их прямоточным, противоточным или параллельным включением.
Комплекс теплообменных аппаратов [3] включает несколько рядов, при этом соединение рядов по контуру одного из теплоносителей может быть самым различным.
Очевидно, что для более эффективного использования теплотворной способности пара и для лучшей организации сбора конденсата наиболее предпочтительным является вариант параллельного подключения аппаратов по линии подачи пара. По линии мазутного тракта комплекс аппаратов будет включать несколько параллельных рядов, внутри каждого из которых аппараты соединены последовательно.
В качестве объектов на замену подогревателей мазута ПМ в расчетах участвовали:
1) весь типоразмерный ряд разборных однопоточных гладкотрубных аппаратов ТТ: от ТТ-25-3 до ТТ-57-6. Этот ряд включает шесть основных типоразмеров по диаметрам внутренних труб (25, 38 и 57 мм) и по их длинам (3 и 6 м). Выпускаемые по стандарту варианты исполнения по диаметрам внешних труб для расчетов значения не имеют;
2) весь типоразмерный ряд неразборных однопоточных гладкотрубных аппаратов ТТн: от ТТн-25-1,5 до ТТн-108-12. Этот ряд включает 14 основных типоразмеров аппаратов в зависимости от диаметра внутренних труб (25, 38, 48, 57, 89 и 108 мм) и от их длин (1,5; 4,5; 6; 9 и 12 м). Все остальные типоразмеры отличаются также только диаметрами наружных труб, что для расчетов парожидкостных аппаратов не играет роли;
3) весь типоразмерный ряд разборных многопоточных гладкотрубных аппаратов ТТ: от ТТ7-48-6 до ТТ31-48-9. Этот ряд включает в себя также 14
© В.В. Будилкин Проблемы энергетики, 2003, № 3-4
основных типоразмеров аппаратов в зависимости от числа потоков (7, 12, 22 и 31), от диаметра внутренних труб (48 и 57 мм) и от их длин (6 и 9 м). Все остальные типоразмеры также отличаются только диаметрами труб, что не имеет в данном случае значения.
Таким образом, массив исходных данных по конструкциям и типоразмерам теплообменных аппаратов серии ТТ включает 34 позиции, причем каждый из аппаратов имеет равные приоритеты при расчетах вариантов размещения их как в каждом параллельном ряду, так и в последовательности аппаратов каждого ряда.
Все расчеты проводились при условии обеспечения номинальных значений основных характеристик подогревателей ПМ:
для ПМ-40-15: і2 м = 95 °С; вм = 15 т/ч; Рм = 4 МПа
для ПМ-40-30: і2 м = 95 °С; вм = 30 т/ч; Рм = 4 МПа
для ПМ-10-60: і 2 м = 115 °С; в м = 60 т/ч; Рм = 1 МПа
для ПМ-10-120: і2м = 115 °С; вм = 120 т/ч; Рм = 1 МПа.
При этом для конечной (номинальной) температуры мазута было поставлено условие
і
расч 2 м
< іТмм + 5%.
Более высокие значения *2м можно обеспечить увеличением числа аппаратов типа ТТ.
Ограничением и в тоже время критерием эффективности замены подогревателей ПМ комплексом аппаратов типа ТТ являлось условие
К
Р
IV/
эф
Р1
IV/
< 1,
где Рм - расчетное значение суммарного давления аппаратов серии 11 по линии
мазута; Р^ - номинальное значение давления по мазуту в аппаратах ПМ.
Очевидным смыслом этого условия является возможность использования установленных в схеме мазутного хозяйства насосов.
Основные результаты расчетов по замене подогревателей ПМ на аппараты серии ТТ приведены в табл. 1 - 4.
Как видно из результатов расчетов, приведенных в табл. 1, наиболее выгодными вариантами (исходя из условий минимума числа аппаратов и затрат мощности на прокачку мазута) оказались три варианта замены подогревателя ПМ-40-15 аппаратами серии ТТ. Это аппараты ТТ12 и ТТ7. Применение однопоточных аппаратов приводит к созданию комплекса из нескольких рядов (до 5-ти) и увеличения общего числа аппаратов как минимум до 15.
Расчеты для подогревателя марки ПМ-40-30 показали, что наиболее выгодными являются варианты из рядов, состоящих из 2-х аппаратов серии ТТ7. Десять наиболее выгодных вариантов приведены в табл. 2, все остальные
варианты приводят к большему числу аппаратов в ряде. Использование однопоточных аппаратов также приводит к созданию комплексов, состоящих в минимальном варианте из 5-ти рядов по три аппарата в каждом.
Таблица 1
Рекомендации по замене подогревателя мазута ПМ-40-15 теплообменными аппаратами серии ТТ
Количество параллельных рядов Марки аппаратов и их расположение в ряде Коэффициент эффективности, Кэф
1 (ТТ12-48-6) 0,033
1 (ТТ7-57-9) 0,041
1 (ТТ7-48-9) 0,086
Таблица 2
Рекомендации по замене подогревателя мазута ПМ-40-30 теплообменными аппаратами серии ТТ
Количество параллельных рядов Марки аппаратов и их расположение в ряде Коэффициент эффективности, Кэф
1 (ТТ7-57-6), (ТТ7-57-6) 0,072
1 (ТТ7-57-6), (ТТ7-57-9) 0,082
1 (ТТ7-57-9), (ТТ7-57-6) 0,084
1 (ТТ7-57-6), (ТТ7-48-6) 0,106
1 (ТТ7-57-9), (ТТ7-48-6) 0,115
1 (ТТ7-57-6), (ТТ7-48-9) 0,128
1 (ТТ7-48-9), (ТТ7-57-6) 0,151
1 (ТТ7-48-9), (ТТ7-57-6) 0,151
1 (ТТ7-48-6), (ТТ7-48-9) 0,177
1 (ТТ7-48-9), (ТТ7-48-6) 0,183
Расчеты для подогревателя ПМ-10-60 показали, что есть только два варианта замены, состоящие из рядов по три аппарата ТТ12 или ТТ22, подключенных последовательно в различной комбинации.
Остальные случаи замены без образования комплексов состоят из 147 вариантов, каждый из которых представляет собой ряд последовательно подключенных четырех аппаратов серий ТТ7, ТТ12 и ТТ22 в различных комбинациях. Восемь наилучших из этих вариантов приведены в табл. 3.
Использование однопоточных аппаратов резко увеличивает их общее число, приводит к образованию комплексов, состоящих как минимум из 3-х рядов до 6-ти аппаратов в каждом.
Расчеты для подогревателя ПМ-10-120 (табл. 4) показали, что наилучшими вариантами замены являются два варианта (табл. 4), представляющие ряды из трех последовательно подключенных аппаратов ТТ12 и ТТ22 в каждом. Следующие наилучшие случаи (всего 147 расчетных вариантов) состоят из четырех аппаратов от ТТ7 до ТТ22 в каждом ряде. Восемь из этих вариантов приведены в табл. 4.
Рекомендации по замене подогревателя мазута ПМ-10-60 теплообменными аппаратами серии ТТ
Количество параллельных рядов Марки аппаратов и их расположение в ряде Коэффициент эффективности, Кэф
1 (ТТ12-57-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,191
1 (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,300
1 (ТТ7-57-6), (ТТ7-57-6), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,323
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-6), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,330
1 (ТТ7-57-6), (ТТ7-57-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,352
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-6), (ТТ22-48-9) 0,355
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-6) 0,356
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ12-57-9) 0,363
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,400
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ12-48-9), (ТТ12-48-9) 0,420
Таблица 4
Рекомендации по замене подогревателя мазута ПМ-10-120 теплообменными аппаратами серии ТТ
Количество параллельных рядов Марки аппаратов и их расположение в ряде Коэффициент эффективности, Кэф
1 (ТТ12-57-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,191
1 (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,301
1 (ТТ7-57-6), (ТТ7-57-6), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,323
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-6), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,330
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,352
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ12-57-9) 0,363
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ22-48-9) 0,365
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ12-57-9), (ТТ22-48-9) 0,366
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ22-48-9), (ТТ12-48-9) 0,401
1 (ТТ7-57-6), (ТТ12-48-9), (ТТ12-48-9), (ТТ12-48-9) 0,420
Применение однопоточных аппаратов также приводит к образованию комплексов и резкому увеличению числа аппаратов.
Как видно из приведенных в табл. 1-4 результатов расчетов, все возможные комбинации замены подогревателей мазута ПМ аппаратами ТТ более эффективны по затратам мощности на прокачку мазута, коэффициент Кэф << 1.
Таким образом, замена подогревателей ПМ на аппараты ТТ позволит не только обеспечить необходимый температурный режим подачи топлива к форсункам, но и значительно сократить расход электроэнергии на содержание мазутного хозяйства.
Summary
The article deals with the problem of necessity and ability for replacing “PM” type mazut
heaters installed on power plants and boiler houses by more efficient heat excahangers.
Литература
1. Милехин А.Н., Даверман Г.И., Соколов Л.К. Характеристика мазутных подогревателей типа "труба в трубе”// Теплоэнергетика.- 1979.- N12.- С. 44-48.
2. Верховский Н.И., Красноселов Г.К., Машилов Е.В., Цирульников Л.М. Сжигание высокосернистого мазута на электростанциях.- М.: Энергия, 1970.
3. Смитберг Е., Лэндис Ф. Трение и характеристики теплообмена при вынужденной конвекции в трубах с завихрителями из скрученной ленты// Теплопередача.- 1964.- N1.- С.84-96.
4. Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменные аппараты ТЭС.- М.: Энергоатомиздат, 1998.
5. Пермяков В.А., Левин Е.С., Дивова Г.В. Теплообменники вязких жидкостей, применяемых на электростанциях.- Л.: Энергоатомиздат, 1983.- 176 с.
