Результаты исследований и рекомендации по модернизации гладкотрубных подогревателей мазута серии ПМ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ ГЛАДКОТРУБНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ МАЗУТА СЕРИИ ПМ

В.В. БУДИЛКИН, С.А. КОЛИН

В статье представлены результаты численного исследования уточненного теплогидравлического расчета подогревателей мазута серии ПМ.

Целью численного исследования является разработка рекомендаций по модернизации стационарных гладкотрубных подогревателей мазута серии ПМ [1-4]:

1) нахождение максимально достижимых для предложенного метода интенсификации теплообмена значений конечной температуры мазута *2м;

2) определение основных конструктивных характеристик и модернизация подогревателя в целом;

3) снижение параметров греющего пара до значений, при которых обеспечивается номинальная температура *2м;

4) определение оптимальных геометрических характеристик конкретных марок подогревателей серии ПМ.

Рассмотрены результаты исследований двух наиболее эффективных и технологичных методов интенсификации теплообмена - применения поперечной накатки с получением на внутренней стороне труб (со стороны мазута) плавно очерченных выступов, а на внешней стороне (со стороны пара) - канавок, и применения проволочных спирально-винтовых вставок.

Также представлены результаты расчетов гладкотрубных серийных стационарных подогревателей ПМ, которые позволили уточнить их теплогидравлические характеристики.

Подогреватели мазута. ПМ-40-15

I. Теплогидравлический расчет серийного гладкотрубного подогревателя ПМ-40-15 при подогреве мазута марки М 100 показал (табл.1):

Таблица 1

Уточненные значения основных характеристик серийного гладкотрубного подогревателя мазута ПМ-40-15

Максимально достижимое значение температуры подогреваемого мазута г 2 м, °С 131,4

Гидравлическое сопротивление мазутного тракта, МПа 5

Число ходов, на котором достигается номинальное (паспортное) значение температуры мазута г 2 м 0,203

Коэффициент энергетической эффективности Ео 4219,5

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 1,053

Тепловая производительность О, МВт 0,508

© В.В. Будилкин, С.А. Колин Проблемы энергетики, 2003, № 1-2

1) для номинальных (заложенных в паспортные данные) значений расхода (15 т/ч), начальной температуры мазута (*1м = 70° С) и давления греющего пара (Рп = 1,3 Мпа) возможно достижение значения конечной температуры мазута марки М 100 * 2 м = 131,4°С.

Значение номинальной (паспортной) температуры * 2 м =95°С достигается в серийном гладкотрубном варианте подогревателя ПМ-40-15 на 5-м ходе аппарата;

2) расчетное значение гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате при достижении * 2 м =131,4 °С составляет 0,203МПа;

3) коэффициент энергетической эффективности £"0=4819,5;

4) суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, ^1,053кВт;

5) тепловая производительность подогревателя составляет р = 0,508 МВт.

II. Расчет модернизированного подогревателя ПМ-40-15 в случае

применения в качестве метода интенсификации теплообмена плавноочерченной накатки показал (табл.2):

Таблица 2

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-40-15, модернизированного путем применения плавноочерченной поперечной накатки

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-40-15 Давление греющего пара Рп, Мпа, и температура насыщения пара гн , °С

1,3 (191,6) 1,1 (184,1) 0,7 (164,9) 0,5 (151,9) 0,3 (133,5)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения г2 м = г н 7 8 8 9 10

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального значения г 2 м 3(1) 3(2) 3(3) 4(4) 6(5)

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 0,321 0,342 0,368 0,375 0,384

Коэффициент энергетической эффективности Е 0 6530,4 6008,5 4842,6 4819,5 3830,7

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 2,076 2,420 2,639 2,720 2,808

Тепловая производительность О, МВт 1,022 0,961 0,784 0,674 0,521

1. При всех номинальных (паспортных) параметрах и при давлении греющего пара Рп =1,3 МПа можно достичь:

а) максимальной температуры подогрева мазута, равной температуре насыщения пара, * 2 м =191,6 0С уже на 7-м ходе аппарата;

б) требуемой номинальной температуры мазута *2м =950С на 3-м ходе аппарата;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 0,321 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е0=6530,4;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, N=2,076 кВт;

е) тепловой производительности подогревателя р =1,022 МВт.

2. Если снизить давление греющего пара до Рп =1,1МПа при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными, то можно достичь:

а) максимальной температуры подогрева мазута, равной температуре насыщения пара, *2 м =184,06 0С на 8-м ходе аппарата;

б) требуемой номинальной температуры мазута * 2 м =95 0С на 3-4-м ходах;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 0,342 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е0=6008,1;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, N=2,420 кВт;

е) тепловой производительности подогревателя р=0,961 МВт.

3. При снижении давления греющего пара до Рп =0,7МПа при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными можно достичь:

а) максимальной температуры подогрева мазута, равной температуре насыщения пара, *2 м =164,9 0С на 8-м ходе аппарата;

б) требуемой номинальной температуры * 2 м =95 0С на 3-4-м ходах;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 0,368 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е0=4842,6;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, N=2,639 кВт;

е) тепловой производительности подогревателя р=0,784 МВт.

4. При снижении давления греющего пара до Рп =0,5МПа при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными можно достичь:

а) максимальной температуры подогрева мазута, равной температуре насыщения пара, *2 м =151,9 0С, на 9-м ходе аппарата;

б) требуемой номинальной температуры мазута * 2 м =95 0С на 4-м ходе;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 0,375 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е 0=4819,5;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, N=2,720 кВт;

е) тепловой производительности подогревателя р=0,674 МВт.

5. При снижении давления греющего пара до Рп =0,3МПа при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными можно достичь:

а) максимальной температуры подогрева мазута, равной температуре насыщения пара, *2 м =151,9 0С на 10-м ходе аппарата;

б) требуемой номинальной температуры * 2 м =95 0С на 5-м ходе;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 0,384 МПа;

© Проблемы энергетики, 2003, № 1-2

г) коэффициента энергетической эффективности Е о =3830,7;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, N=2,808 кВт;

е) тепловой производительности подогревателя 0=0,521 МВт.

Основные результаты исследований для подогревателя ПМ-40-15 приведены в табл.1 и 2.

Оптимальными геометрическими характеристиками плавноочерченной накатки для подогревателя ПМ-40-15 являются: = 0,3 ; й/Б = 0,8 .

III. Расчет модернизированного подогревателя ПМ-40-15 в случае применения проволочных спирально-винтовых вставок показал (табл.3):

Таблица 3

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-40-15, модернизированного проволочными спирально-винтовыми вставками

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-40-15 Давление греющего пара Рп , Мпа, и температура насыщения пара Ін , °С

1,3 (191,6) 1,1 (184,1) 0,7 (164,9) 0,5 (151,9) 0,3 (133,5)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения І 2 м = І н не достигает ( . max (12 м = =184,7) не достигает ( . max (12 м = =177,7) не достигает ( . max (12 м = =159,2) не достигает ( . max (12 м = =146,2) не достигает ( . max (12 м = =126,6)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального значения І 2 м 4(1) 4(2) 6(6) 8(6) 10(8)

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 1,336 1,347 1,713 2,096 2,739

Коэффициент эксергетической эффективности Е 0 9222,1 3823,3 3378,6 2400,4 2139,9

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 7,096 7,993 8,894 10,871 14,416

Тепловая производительность О, МВт 0,976 0,608 0,534 0,481 0,466

1.При всех номинальных (паспортных) параметрах, в том числе давлении греющего пара Рп =1,3 МПа, можно достичь:

а) максимальной температуры прогрева мазута, равной *2м =184,7 0С на выходе из аппарата, если все трубы и ходы имеют интенсификаторы теплообмена;

б) требуемой номинальной температуры прогрева мазута *2м =95 С на 4-м ходе аппарата;

в) расчетного гидравлического сопротивления мазутного тракта в аппарате 1,336 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е0=9222,1;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, ^7,096кВт;

е) тепловой производительности подогревателя 0=0,976 МВт.

2. Если снизить давление греющего пара до Рп =1,1МПа, при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными, можно достичь:

а) максимальной температуры прогрева мазута, равной *2м =177,7 0С, на выходе из аппарата;

б) требуемой номинальной температуры прогрева мазута *2м =95 0С на 4-м

ходе;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 1,347 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е0=3823,3;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, ^7,993кВт;

е) тепловой производительности подогревателя 0=0,608 МВт.

3. Если снизить давление греющего пара до Рп =0,7МПа, при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными, можно достичь:

а) максимальной температуры прогрева мазута, равной *2м =164,9 0С, на выходе из аппарата;

б) требуемой номинальной температуры прогрева мазута *2м =95 0С на 6-м ходе аппарата;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 1,713 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е0=3378,6;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, ^8,894кВт;

е) тепловой производительности подогревателя 0=0,534МВт.

4. Если снизить давление греющего пара до Рп =0,5МПа, при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными, можно достичь:

а) максимальной температуры мазута, равной *2м =146,2 0С на выходе из аппарата;

б) требуемой номинальной температуры мазута * 2 м =95 0С на 8-м ходе;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 2,096 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е0=2400,4;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, ^10,871кВт;

е) тепловой производительности подогревателя 0=0,481 МВт.

5. Если снизить давление греющего пара до Рп =0,3МПа, при одновременном сохранении всех остальных параметров номинальными, можно достичь:

а) максимальной температуры мазута, равной *2м =126,6 0С, на выходе из аппарата;

б) требуемой номинальной температуры мазута * 2 м =95 0С на 10-м ходе;

в) расчетного гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате 2,739 МПа;

г) коэффициента энергетической эффективности Е 0=2139,9;

д) суммарной мощности, необходимой для прокачки мазута, ^14,416кВт;

е) тепловой производительности подогревателя 0=0,466 МВт. Оптимальными геометрическими характеристиками проволочных

спирально-винтовых вставок для подогревателя ПМ-40-15 являются: = 3,0;

й/Б = 0,17.

Как видно из результатов расчетов, проволочные спирально-винтовые вставки менее эффективны во всем диапазоне изменения определяющих параметров.

Проволочные спиральные вставки не позволяют достичь максимально возможной температуры нагрева мазута, равной температуре насыщения пара. При снижении параметра греющего пара до 0,3 МПа трубы подогревателя ПМ-40-15 с проволочными спирально-винтовыми вставками могут достичь температуры

* та* =126,6°С, что меньше, чем максимальная расчетная температура

* 2 м =131,4°С для гладкотрубного серийного подогревателя ПМ-40-15.

Значительно возрастают гидравлическое сопротивление по мазутному тракту и затраты мощности, уменьшается, по сравнению с поперечной накаткой, тепловая производительность.

По отношению к гладкотрубному варианту применение проволочных вставок дает выигрыш в 2 раза по тепловой производительности.

Очевидно, что применение поперечной накатки более эффективно, но, учитывая технологичность изготовления и эксплуатации проволочных вставок, можно считать оба рассмотренных метода перспективными для внедрения на практике.

Подогреватели мазута. ПМ-40-30

I. Теплогидравлический расчет серийного гладкотрубного подогревателя ПМ-40-30 при подогреве мазута марки М100 показал:

1) для номинальных (заложенных в паспортные данные) значений расхода (30т/ч), начальной температуры мазута (*1м =70°С) и давления греющего пара (Рп =1,3 Мпа) возможно достижение значения конечной температуры мазута марки М100 *2м =161,7°С.

Значение номинальной (паспортной) температуры *2м =95°С достигается в серийном гладкотрубном варианте подогревателя ПМ-40-30 на 4-м ходе аппарата;

2) расчетное значение гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате при достижении * 2 м =161,7 °С составляет 0,301 МПа;

3) коэффициент энергетической эффективности ^0 =8054,8;

4) суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N=3,285 кВт;

5) тепловая производительность подогревателя составляет 0=1,542 МВт. Результаты уточненных расчетов подогревателя ПМ-40-30 приведены в

табл. 4.

Уточненные значения основных характеристик серийного гладкотрубного подогревателя мазута ПМ-40-30

Максимально достижимое значение температуры подогреваемого мазута і 2 м, °С 161,7

Гидравлическое сопротивление мазутного тракта, МПа 0,301

Число ходов, на котором достигается номинальное (паспортное) значение температуры мазута, і2м. 4

Коэффициент энергетической эффективности Е0 8054,8

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 3,285

Тепловая производительность О,МВт 1,542

II. Результаты расчета модернизированного подогревателя мазута ПМ-40-30 в случае применения в качестве метода интенсификации теплообмена плавноочерченной накатки приведены в табл. 5.

Таблица 5

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-40-30, модернизированного путем применения плавноочерченной поперечной накатки

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-40-30 Давление греющего пара Рп , МПа и температуры насыщения пара * н , °С

1,3(191,6) 1,1(184,1) 0,7(164,9)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения І2 м = Ін 5 5 5

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального 2(1) 2(1) 4(4)

значения і 2 м

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 0,401 0,403 0,444

Коэффициент энергетической эффективности Е 0 3795,1 4615,9 5555,2

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 5,179 6,367 9,548

Тепловая производительность модернизированного подогревателя О, МВт. 2,035 2,557 3,154

В табл. 5 не включены результаты расчетов с давлением греющего пара Рп =0,5МПа и 0,3 МПа, т.к. температура насыщения пара при этих давлениях меньше, чем максимально достижимое значение температуры мазута в гладкотрубном серийном подогревателе І2 м =161,7°С (табл. 4).

Оптимальными геометрическими характеристиками поперечной накатки для подогревателя мазута ПМ-40-30 являются: ^ Б = 0,6 ; й/Б = 0,8 .

III. Результаты расчетов для подогревателя мазута ПМ-40-30 в случае применения проволочных спирально-винтовых вставок приведены в табл. 6.

© Проблемы энергетики, 2003, № 1-2

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-40-30, модернизированного проволочными спирально-винтовыми вставками

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-40-30 Давление греющего пара Рп , МПа и температуры насыщения пара *н , °С

1,3(191,6) 1,1(184,1) 0,7(164,9)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения І 2 м = Ін не достигает ( і 2Т = 190,9) не достигает (І 2“мах = 183,4) не достигает (* 2Т = 164,3)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального значения І2м 4(3) 4(4) 10(10)

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 1,503 1,543 2,091

Коэффициент энергетической эффективности Е 0 5863,6 4300,7 3694,3

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 16,559 15,688 22,483

Тепловая производительность модернизированного подогревателя О, МВт. 2,058 1,677 1,572

Как и в предыдущем случае (табл. 5), в табл. 6 не включены результаты расчетов с давлением греющего пара Рп =0,5 МПа и 0,3 МПа, т.к. и в этих случаях температура насыщения пара меньше, чем максимально достижимое значение температуры мазута в гладкотрубном серийном подогревателе *2м =161,7°С (табл.

4).

Оптимальными геометрическими характеристиками проволочных спирально-винтовых вставок для подогревателя ПМ-40-30 являются: ^Б = 4,3 ; й/Б = 0,17.

Подогреватели мазута. ПМ-10-60

I. Теплогидравлический расчет серийного гладкотрубного подогревателя ПМ-10-60 при подогреве мазута марки М100 показал:

1) для номинальных (заложенных в паспортные данные) значений расхода (60т/ч), начальной температуры мазута (*1м =60°С) и давления греющего пара (Рп =1,3 Мпа) возможно достижение значения конечной температуры мазута марки М100 *2м =154,8°С.

Значение номинальной (паспортной) температуры *2м =115°С достигается в серийном гладкотрубном варианте подогревателя ПМ-10-60 на 7-м ходе аппарата.

2) расчетное значение гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате при достижении * 2 м =154,8 °С составляет 0,384 МПа;

3) коэффициент энергетической эффективности равен Е0=7811,2;

4) суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N=7,965 кВт;

5) тепловая производительность подогревателя составляет 0=3,160 МВт. Результаты уточненных расчетов подогревателя ПМ-10-60 приведены в

табл. 7.

Таблица 7

Уточненные значения основных характеристик серийного гладкотрубного подогревателя мазута ПМ-10-60

Максимально достижимое значение температуры подогреваемого мазута і 2 м, °С 154,8

Гидравлическое сопротивление мазутного тракта, МПа 0,384

Число ходов, на котором достигается номинальное (паспортное) значение температуры мазута і2м. 7

Коэффициент энергетической эффективности Е0 7811,2

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута N кВт 7,965

Тепловая производительность 0,МВт 3,160

II. Результаты расчетов модернизированного подогревателя мазута ПМ-10-60 в случае применения в качестве метода интенсификации теплообмена плавно-очерченной накатки приведены в табл. 8, проволочных спирально-винтовых вставок - в табл.9.

Здесь также расчеты с давлением греющего пара Рп =0,5 МПа и 0,3 МПа, не включены в таблицы, т.к. и в этих случаях температура насыщения пара меньше, чем максимально достижимое значение температуры мазута в гладкотрубном серийном подогревателе І2м (табл. 7 и 9).

Оптимальными геометрическими характеристиками поперечной накатки являются Б/Б = 0,6; й/Б = 0,8 проволочных спирально-винтовых вставок -Б/Б = 3,5; й/Б = 0,17.

Таблица 8

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-10-60, модернизированного путем применения плавноочерченной поперечной накатки

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-10-60 Давление греющего пара Рп , МПа и температуры насыщения пара * н , °С

1,3(191,6) 1,1(184,1) 0,7(164,9)

1 2 3 4

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения І 2 м = І н 5 5-6 5-6

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального значения І2м 3(1) 3(1) 4(3)

1 2 3 4

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 0,378 0,401 0,587

Коэффициент энергетической эффективности Е0 3440,8 3670,3 3979,4

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута N кВт 14,613 18,332 90,580

Тепловая производительность модернизированного подогревателя О, МВт. 4,404 3,15 3,049

Таблица 9

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-10-60, модернизированного проволочными спирально-винтовыми вставками

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-10-60 Давление греющего пара Рп , МПа и температуры насыщения пара *н , °С

1,3(191,6) 1,1(184,1) 0,7(164,9)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения І2м = Ін не достигает ( і27 = 190,6) не достигает (І 2“мах = 183,0) не достигает (* 2Т = 164,1)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального значения і 2 м 5(3) 5(4) 6(6)

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 1,764 2,274 2,675

Коэффициент энергетической эффективности Е0 6759 4628,0 3949,6

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 37,126 47,585 35,486

Тепловая производительность модернизированного подогревателя О, МВт. 4,426 3,137 3,167

Подогреватели мазута. ПМ-10-120

I. Теплогидравлический расчет серийного гладкотрубного подогревателя ПМ-10-120 при подогреве мазута марки М100 показал:

1) для номинальных (заложенных в паспортные данные) значений расхода (120т/ч), начальной температуры мазута (*1м =60°С) и давления греющего пара Рп =1,3 МПа возможно достижение конечной температуры мазута марки М100 до значения *2 м =155,1°С.

Значение номинальной (паспортной) температуры * 2 м =115°С достигается в серийном гладкотрубном варианте подогревателя ПМ-10-120 на 8-м ходе аппарата;

2) расчетное значение гидравлического сопротивления всего мазутного тракта в аппарате при достижении І2м =155,1 °С составляет 0,378 МПа;

3) коэффициент энергетической эффективности равен Е0=7974,1;

4) суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N=15,688 кВт;

5) тепловая производительность подогревателя составляет О=6,341 МВт.

Результаты уточненных расчетов подогревателя ПМ-10-120 приведены в

табл. 10.

II. Результаты расчета модернизированного подогревателя мазута ПМ-10-120 в случае применения в качестве метода интенсификации теплообмена плавноочерченной накатки приведены в табл. 11.

Здесь также расчеты с давлением греющего пара Рп =0,5 МПа и 0,3 МПа не включены в таблицу, т.к. и в этих случаях температура насыщения пара меньше, чем максимально достижимое значение температуры мазута в гладкотрубном серийном подогревателе І2м (табл. 10 и 11).

Оптимальными геометрическими характеристиками проволочных спирально-винтовых вставок для подогревателя ПМ-10-120 являются: Б/Б = 0,6; й/Б = 0,8.

III. Результаты расчета модернизированного подогревателя мазута ПМ-10-120 в случае применения в качестве метода интенсификации теплообмена проволочных спирально-винтовых вставок приведены в табл. 12.

Результаты расчетов для Рп =0,5 МПа и 0,3 МПа здесь также не включены в таблицу, т.к. и в этих случаях температура насыщения пара меньше, чем максимально достижимое значение температуры мазута в гладкотрубном серийном подогревателе І2м (табл. 10).

Оптимальными геометрическими характеристиками плавноочерченной накатки для подогревателя ПМ-10-120 являются: Б Б = 3,5 ; й/Б = 0,17.

Таблица 10

Уточненные значения основных характеристик серийного гладкотрубного подогревателя мазута ПМ-10-120

Максимально достижимое значение температуры подогреваемого мазута і 2 м, °С 155,1

Гидравлическое сопротивление мазутного тракта, МПа 0,378

Число ходов, на котором достигается номинальное (паспортное) значение температуры мазута І2м. 8

Коэффициент энергетической эффективности Е 0 7974,1

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 15,688

Тепловая производительность 0,МВт 6,341

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-10-120, модернизированного путем применения плавноочерченной поперечной накатки

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-10-120 Давление греющего пара Рп, МПа и температуры насыщения пара * н , °С

1,3(191,6) 1,1(184,1) 0,7(164,9)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения І 2 м = І н 5 5-6 6-7

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального значения І2м 3(1) 3(1) 4(3)

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 0,467 0,495 0,537

Коэффициент энергетической эффективности Е0 3488,7 4508 5643

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 12,075 16,441 18,831

Тепловая производительность модернизированного подогревателя О, МВт. 8,740 6,327 6,315

Таблица 12

Основные расчетные характеристики подогревателя мазута ПМ-10-120, модернизированного проволочными спирально-винтовыми вставками

Характеристики модернизированного подогревателя ПМ-10-120 Давление греющего пара Рп , МПа и температуры насыщения пара *н , °С

1,3(191,6) 1,1(184,1) 0,7(164,9)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения І2м = Ін не достигает ( і 2“мЯХ = 190,7) не достигает (І 2тмаХ =183) не достигает ( і 2тмаХ = 164,2)

Число оребренных ходов аппарата, необходимое для достижения номинального значения І2м 5(3) 5(4) 7(5)

Расчетное гидравлическое сопротивление по мазуту, МПа 1,733 2,234 2,645

Коэффициент энергетической эффективности Е 0 3868,1 4671,2 4854,4

Суммарная мощность, необходимая для прокачки мазута, N кВт 62,988 63,535 69,809

Тепловая производительность модернизированного подогревателя О, МВт. 8,854 6,889 6,586

Оценивая в целом проведенные исследования по возможности модернизации серийных гладкотрубных подогревателей серии ПМ, можно сделать следующие выводы.

1. Учитывая, что парк подогревателей мазута серии ПМ очень велик и что в общем объеме затрат энергии на содержание мазутного хозяйства подогреватели используют подавляющую часть этой энергии, проблема повышения их эффективности не только существует, но и весьма актуальна.

2. Замена подогревателей мазута серии ПМ на более эффективные подогреватели ПМР, во-первых, достаточно дорогая процедура, во-вторых, выигрыш по экономии тепловой энергии будет весьма небольшим.

3. Более дешевый и реально осуществимый путь - это модернизация подогревателей серии ПМ за счет применения методов интенсификации теплообмена, в частности методами, предложенными выше.

Как видно из результатов численных исследований, для получения на выходе из аппарата требуемой номинальной температуры мазута *2м достаточно

всего несколько оребренных ходов. Для номинальных параметров греющего пара это, обычно, 2-3 хода. И тогда, с учетом гладких труб, общее количество труб и ходов, требующих оребрения, резко снижается. В указанных таблицах первые цифры вторых по вертикали граф указывают число оребренных ходов аппарата, необходимых для получения требуемой номинальной температуры *2м. Это

случай, когда остальные трубы в теплообмене уже не участвуют.

Цифры в скобках - это число необходимых оребренных ходов для получения требуемой номинальной температуры мазута *2м с учетом теплообмена во всех остальных гладких ходах и трубах.

Таким образом, как видно из результатов расчетов, оребрение одного или двух первых ходов аппарата позволяет достичь номинальной температуры *2м и при этом еще иметь резерв по тепловой производительности аппарата. В сочетании с заменой мазутных насосов на более производительные, можно реально воспользоваться этим резервом и сократить общее число подогревателей в теплотехнологической схеме мазутного хозяйства.

Другой вариант сокращения затрат на содержание мазутного хозяйства -это уменьшение числа ходов в подогревателях. В этом случае уменьшаются затраты электроэнергии на прокачку по мазутному тракту подогревателей.

В расчетах также рассматривался вариант использования резервов тепловой производительности модернизированных подогревателей за счет снижения параметров греющего пара. Для электростанций, на которых возможно получение пара более низких параметров, это мероприятие может оказаться выгодным.

Актуальной является проблема повышения эффективности подогревателей мазута с использованием методов интенсификации теплообмена. Требуемую температуру мазута *2м *160°С и выше достаточно трудно обеспечить серийным оборудованием, заложенным в типовые проекты. Например, уменьшение расхода топлива с целью увеличения степени подогрева или понижение давления после насосов 1-го подъема приводит к срыву насосов 2-го подъема. Модернизация серийных подогревателей методами интенсификации теплообмена снимает эти проблемы и позволяет оребрением соответствующего числа ходов аппарата получить необходимую температуру мазута.

Summary

The article deals with the research results and reference for upgrading mazut heaters, installed on power plants and boiler houses. Methods of analysis technique used in this paper described in the last article “Amended thermal hydraulic analysis technique of mazut heaters with the heat transfer augmentation methods.

Литература

1. Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменные аппараты ТЭС.- М.: Энергоатомиздат, 1998.

2. Геллер З.И. Мазут как топливо.- М.: Недра, 1965.

3. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селивестров В.М. Справочник по теплообменным аппаратам.- М.: Машиностроение. 1989.

4. Справочник по теплообменникам. В 2-х т. /Пер. с англ. Под ред. Мартыненко А.Г. и др.- М.: Энергоатомиздат, 1987.

5. Дрейцер Г.А. Проблемы создания компактных трубчатых теплообменных аппаратов / Теплоэнергетика.- 1995.- N3.- С. 11-18.