Принцип работы экономайзера котла | Назначение
Экономайзеры служат в качестве теплообменников в системах котельного отопления. Их используют для предварительного нагрева воды перед поступлением в котел с помощью выходящих дымовых газов. В результате снижается объем потребляемого топлива и уровень парообразования, повышается эффективность отопления и исключаются гидравлические удары в системе.
Назначение устройств зависит от типа: индивидуальные применяют для одного котла, групповые — для двух и более.
Экономайзеры изготавливают из стальных или чугунных труб длиной два или три метра с оребрением, которые соединяют между собой дугами и объединяют в пакеты. Сформированные пакеты устанавливают в каркас на расстоянии 65 см друг от друга и крепят калачами.
Крепление проводят фланцевым способом. Чтобы исключить перетоки газа, в канавки фланцев дополнительно устанавливают шнуровой асбест. Каркас с внутренней стороны обшивают теплоизоляционным материалом и металлическими листами.
Их устанавливают двумя способами:
- для котлов небольшой мощности используют одностороннее расположение;
- в системах с широкой лицевой стенкой крепят по двум сторонам симметрично или рядом с конвективной шахтой.
Снаружи стенки обкладывают кирпичами или обшивают стальными листами в два слоя с изоляцией. Для предотвращения преждевременного испарения всей воды предусматривают рециркуляционную линию, которая соединяет входной коллектор и барабан. Управление проводят с помощью регулировочного вентиля: открывают при отключении котла и его растопки, закрывают при работе.
Экономайзеры производят следующих видов.
- Контактные — используют в сетях гражданского и промышленного назначения для подогрева среды при организации горячего водоснабжения.
- Поверхностные разделяют на теплофикационные, которые применяют для подогрева воды в системах отопления, и питательные — для питания котлов.
Материал, из которого изготавливают устройства, зависит от максимального давления. При 2,4 МПа используют чугун, свыше 4,0 МПа — сталь.
Выделяют кипящие и не кипящие типы изделий. В первых допустимо закипание воды и ее испарение в объеме не больше 25%, а входная температура среды не должна опускаться ниже 65°С.
Монтаж
Блочные экономайзеры поставляют в виде отдельно собранных блоков, которые удобно транспортировать на большие расстояния. Их устанавливают на заранее подготовленное основание путем соединения калачами, сварки элементов и подключения системы очистки, газового короба, коллекторов.
Закрепляют на фундаменте путем приварки нижней рамы к закладным участкам. Предварительно прокладывают лист асбеста для обеспечения газоплотности, который фиксируют тонкой металлической лентой.
По завершению монтажа проводят гидравлические испытания и устраняют выявленные неточности и возможные участки разгерметизации.
По завершению осуществляют финишную теплоизоляцию по проекту котельной.
что это такое, устройство и принцип работы
Опубликовано: 13.08.2019
Время на чтение: 3 мин
25917
Экономайзер котла — это такое устройство, которое имеет большую историю эксплуатации. Название свое он берет от английского слова «economize» — «сберегать», а развитие получил в 1893 году месте с созданием в России первого водотрубного парового котла Шухова.
Сегодня такие агрегаты применяются повсеместно, когда вода подогревается в регенеративном цикле, начиная от индивидуального отопления до крупных энергетических систем генерации. Без использования этого простейшего устройства невозможно получить КПД котлоагрегатов на уровне 90-95 %.
Для чего нужен экономайзер
Экономайзер экономит расход топлива, за счет использования тепла уходящих газов из топочного пространства котлоагрегата, при этом они теряют свою температуру на нагрев воды поступающей в котел.
Чем больше температура питательной воды и меньше температура уходящих газов, тем выше КПД котла.
Рассчитывают поверхности нагрева экономайзера таким образом, чтобы температура газов на выходе из него была не ниже 55 С, во избежание образования конденсата в хвостовой части котла. Это очень негативное явление, поскольку при наличии воды из дымовых газов выделяется агрессивная серная кислота, разрушающая металлические поверхности нагрева.
Для увеличения теплосъема с единицы площади экономайзера, его трубную часть располагают в шахматном порядке или в виде пакетов змеевиков. Такая конструкция замедляет скорость движения уходящих газов, в связи, с чем увеличивается теплоотдача и газовая среда лучше нагревает воду.
Принцип работы
Для того чтобы максимально забрать теплоту дымовых газов разработчики решают две задачи:
- Замедление скорости движения газов в межтрубном сечении поверхности нагрева.
- Увеличение контакт дымовых газов через развитую поверхность нагрева экономайзера.
Для этого конструкционно экономайзер выполняют из пакетов труб с продольным оребрением. Такие трубы соединяются между собой по движению воды дугами. Пакеты устанавливаются в металлическом каркасе на расстоянии, достаточном для прохода газов.
В барабанных паровых котлах питательная вода в экономайзер поступает при помощи питательного насоса с давлением выше рабочего давления пара в котле. Вход осуществляется через специальные коллекторы. Вода и дымовые газы движутся по принципу противотока, то есть навстречу друг другу. Вода идет по трубному сечению, а газы по межтрубному.
Во фланцах оребренных труб устроены специальные канавки, в которые закладываются шнуровой асбест для защиты от перетоков газа. Движение уходящих газов принудительное и обеспечено разряжением, создаваемое дымососом.
Виды экономайзеров и их конструкция
В теплоэнергетике применяют различные виды экономайзеров, которые различаются по виду нагрева среды, материалу поверхности и вариантами компоновки:
- Кипящего и некипящего типа.
- Газовые промышленные, установленные в паровых или водогрейных котлах.
- Изготовленные из стали или чугуна.
- По взаимодействию с дымовыми газами — контактные и поверхностные.
- По форме труб — ребристые и гладкотрубные.
Кипящие (стальные) и некипящие (чугунные) экономайзерные устройства различаются максимальной температурой нагрева питательной воды. Чугун отличается стойкими антикоррозионными и износостойкими качествами и способен вынести сильные гидроудары и механические усилия.
Но в нем нельзя нагревать воду до температуры кипения. Чугунные трубы при кипении воды лопаются. Процесс сопровождается резким снижением давления в паросиловом тракте котла, интенсивном парообразовании оставшейся воды, что приводит к взрыву парогенератора.
На практике такая система способно выдержать повышенное давление и высокие скорости среды. Единственным недостатком, мешающим повсеместному использованию — является, низкие антикоррозионные свойства стали.
Поэтому для этого типа используются дорогостоящие марки нержавейки, их применение выбирают только, когда это экономически оправдано.
Как сделать своими руками
Монтаж экономайзера в домашних условиях вполне оправдан, поскольку в индивидуальных отопительных устройствах не используют среды с высокими параметрами по давлению и температуре, а значит, нет жестких требований по материалам и конструкции установки.
Технические условия для устройства экономайзера для автономного отопления:
- Выбирают тип металла для конвекторной системы. Лучший вариант — пищевая сталь, которая увеличивается КПД и срок эксплуатации экономайзера. Не рекомендуется к использованию оцинкованной стали, поскольку при температуре свыше двухсот градусов, начинается процесс выделения токсических веществ.
- Учитывают диаметр трубы, который обязан соответствовать размерам дымоотвода.
- На внешней поверхности наваривают газовые карманы, для циркуляции. Их обычно выполняют из труб малого диаметра, пластин профиля.
Для выполнения монтажных работ используют сварочный агрегат и делают нарезку труб:
- Основная труба для корпуса, с диаметром равным дымоходу – 0.5 м;
- Труба вспомогательная диаметром 32-50 мм, длиною на 10 см короче основной, до 8 штук.
Порядок выполнения работ:
- Трубы с меньшим диаметром приваривают по кругу на равном расстоянии внутри основной трубы.
- Основную трубу термостойким герметиком соединяют с дымоходом и«надевают» для защиты базальтовый кожух.
- Поверхность обрабатывают чёрной жаропрочной краской, для повышения теплоотдачи.
- Можно для корпуса использовать трубу — 1 мм и лист металла — 0,5 мм. К трубе прикрепляют карманы из листа, сформировав равные волны и закрепив их клёпками. Работы проводят без использования сварочного агрегата.
- Устройство размещают у основания дымохода.
- Рядом с экономайзером не должны находиться легковоспламеняющиеся предметы.
Установка экономайзера в системе
Поставка заводских экономайзеров происходит блоками. Перед монтажом изготавливают усиленный фундамент, способный нести нагрузку не только от трубных пакетов, но и от водяной среды. Блоки соединяют между собой по водному потоку калачами, а каркас закрепляется сваркой.
Импульсные камеры соединяются приваренными патрубкам. Безопасность газового короба усиливают взрывными предохранительными клапанами. Системы импульсной очистки устанавливается согласно проекту и расчетным схемам обвязки.
Во время монтажа между фундаментом и корпусом прокладывают асбест для плотности конструкции от поступления дымовых газов. Сверху приваривают по контуру стальную полосу, для противодействия выдувания уплотнений.
Порядок крепления экономайзера. Нижнюю раму приваривают к закладным элементам, установленным от камер газоимпульсной очистки.
По окончанию монтажа устройства, проводят гидравлическое испытание.
Параметры давления в МПа и технология испытаний регламентируются заводом-изготовителем и должны соответствовать государственным нормам и правилам безопасной эксплуатации, предъявляемых к подобным сосудам.
Таким образом, подводя итог, можно отметить, что экономайзер служит для повышения эффективности котлоагрегата, конструкционно он не является сложным для изготовления его своими руками в домашних условиях.
Небольшие экономайзеры получили широкое распространение в отопительных бытовых системах бань, прачечных комплексах, больницах и общественных учреждениях.
Повысьте производительность вашего котла I РасМех
Котел
Райан Уолдрон
Что такое экономайзер котла?
Экономайзер котла или установка утилизации тепла дымовых газов представляет собой теплообменник, который устанавливается на дымовой трубе котла.
Он предназначен для рекуперации тепла, которое в противном случае было бы потрачено впустую. Экономайзеры могут быть установлены при установке нового котла или при модернизации существующей системы.
Как правило, размер экономайзера подбирается для конкретного применения котла, поэтому здесь нельзя использовать один размер. Кроме того, размер этого блока может значительно повлиять на производительность вашей системы. Таким образом, не все экономайзеры одинаковы. Получите прогнозную производительность нового экономайзера на основе реальных температур дымовых газов вашего котла. Затем сравните экономайзеры на основе гарантированной производителем производительности или гарантированной температуры дымовой трубы. Более низкая температура дымовой трубы означает, что было рекуперировано больше тепла. Более низкая температура стека и более высокая нагрузка лучше. Имейте в виду, что каждые 40 градусов по Фаренгейту (4,44 °C) вы можете снижать температуру дымовой трубы, экономя примерно 1% топлива.
Чтобы эффективно использовать это потерянное тепло в экономайзере, должна быть жидкость, которая может эффективно использовать это количество тепла. Жидкость, использующая тепло, также должна иметь более низкую температуру, чем дымовой газ. Для большинства паровых котлов такой жидкостью является питательная вода котла.Как работают экономайзеры котлов?
Температура дымовой трубы парового котла высокого давления часто колеблется от 400 до 650 градусов по Фаренгейту. Этот высокотемпературный выхлоп тратит энергию впустую. Именно здесь вступают в действие экономайзеры котлов, чтобы уменьшить потери тепла. Помните, нам нужна жидкость, которая может используют тепло И имеет более низкую температуру , чем дымовой газ.
Сухой экономайзер
Питательная вода, выходящая из деаэратора на 225, может быть на 100 F холоднее, чем температура кипения в котле, поэтому питательная вода может поглощать тепло.
Кроме того, горячий дымовой газ с температурой 400-600 F может легко нагревать питательную воду, выходящую из деаэратора, до температуры 225 F из-за большой разницы температур. Это приложение иногда называют сухим экономайзером, потому что продукты сгорания не конденсируются. Как правило, эти агрегаты имеют более низкую температуру выхлопных газов до 275-350F, в зависимости от применения и используемого топлива.
Конденсационный экономайзер
Бытовая холодная вода, умягченная вода или пермеат (после обработки обратным осмосом) часто имеют температуру грунтовых вод 50-70F или близки к ней. Питательный бак котла нагревается до 190 F. Деаэратор обычно составляет 225-230 F. Вода для промывки обычно составляет 140F. Бытовая горячая вода обычно 120F. Все эти приложения требуют добавления значительного количества тепла, поэтому эта вода может использовать тепло .
Правильно, экономайзер котла может очень эффективно нагревать промывочную воду.
Кроме того, температура этой холодной воды значительно ниже температуры дымовых газов даже после сухого экономайзера. Однако вот в чем загвоздка. Дымовой газ из котла, работающего на природном газе, работающего с 15% избытком воздуха (обычно), начнет конденсировать влагу при температуре ниже 130-140 градусов по Фаренгейту. Так что, как стакан чая со льдом в летний день, экономайзер «потеет». Однако, поскольку этот дымовой газ содержит CO2, этот пот является КИСЛОТНЫМ и разрушает углеродистую сталь. Чтобы решить эту проблему, конденсационные экономайзеры изготавливаются из нержавеющей стали и предназначены для обработки конденсата, образующегося из дымовых газов. Это сильно отличает конденсационный экономайзер от сухого экономайзера. Зачем возиться с конденсационным экономайзером из нержавеющей стали? Потому что конденсация влаги в дымовых газах восстанавливает НАМНОГО больше энергии за счет скрытого тепла в этой влаге.
Резюме
Экономайзеры снижают расход топлива при заданной потребности в паре.
Они также снижают тепловое напряжение в котле и увеличивают площадь поверхности теплообмена в котловой системе.
«За счет рекуперации отработанного тепла экономайзер часто может снизить потребность в топливе на 5–10 % и окупить себя менее чем за 2 года».
— Министерство энергетики США
Пример реального мира
Давайте внимательнее посмотрим на цифры. Рассмотрим следующую норму экономии для жаротрубного котла мощностью 1200 л.с. при следующих условиях:
- Эксплуатация 8000 часов в год
- 100% скорострельность
- 100% подпиточная вода.
8000 часов. Х 16,00 долларов/час. $128 000 годовой экономии и $640 000 за 5-летний период
Реальная установка экономайзера
1. Труба снята с котла
2. Предусмотрено размещение экономайзера над котлом.
3. Экономайзер поднят.
4. Экономайзер установлен на котел и дымовая труба снова присоединена.
Важные особенности экономайзера котла
Важно, чтобы конденсат не стекал обратно по дымовой трубе в котел. Вместо этого конденсат следует улавливать, отделять и безопасно сливать. По этой причине конденсационные экономайзеры должны изготавливаться из коррозионно-стойких материалов, чтобы предотвратить повреждение от конденсата.
Компактная конструкция также важна для предотвращения беспорядка над котлом. Легко доступный и ремонтопригодный, предпочтительно со съемными элементами теплообменника, имеет важное значение для простоты обслуживания. Наконец, хорошо иметь индикаторы температуры дымовых газов и воды на входе/выходе. Это позволяет легко отслеживать производительность и устранять неполадки.
Нужна помощь по экономайзеру котла?
Узнайте больше о том, как экономайзер Heatmizer переносит отработанное тепло от выхлопных газов котла и использует эту энергию для предварительного нагрева питательной воды котла.
Общий эффект заключается в снижении потребления энергии топлива при заданной потребности в паре, поэтому вы получаете максимальную годовую экономию.
Что такое экономайзер? Назначение, классификация, преимущества
В этой статье вы узнаете об экономайзере котла на электростанциях, его назначении, принципе работы, классификации и преимуществах.
Что такое экономайзер?
Экономайзер является разновидностью теплообменного устройства . Экономайзеры — это механические устройства, предназначенные для экономии энергии или выполнения определенных функций, таких как предварительный нагрев технологической жидкости.
Экономайзер может иметь вертикальную, горизонтальную или цилиндрическую ориентацию, в зависимости от размера котла и доступного пространства, и устанавливается непосредственно на котле возле выхода дымовых газов.
Для чего нужен экономайзер?
Добавление экономайзера увеличивает КПД котла на 10-12%.
Кроме того, поскольку для обогрева требуется меньше энергии, расход топлива и затраты снижаются.
Как следует из названия, экономайзер на теплоэлектростанции используется для экономии энергии в процессе производства электроэнергии.
Конструкция и принципы работы экономайзера котла
Конструкция и принцип работы экономайзера котла просты и понятны. Он имеет горизонтальную подводящую трубу внизу, через которую мы подаем воду в экономайзер нормальной температуры. Еще одна горизонтальная труба установлена в верхней части экономайзера.
Эти две горизонтальные трубы, нижняя и верхняя, соединены серией вертикальных труб. Для подачи горячей воды в котел на верхнюю горизонтальную трубу устанавливается выпускной вентиль. Дымовые газы из топки котла проходят по вертикальным патрубкам экономайзера.
Когда вода поднимается по вертикальным трубам к верхней горизонтальной линии, дымовые газы передают остаточное тепло воде через поверхность вертикальной трубы.
Таким образом, тепло дымовых газов используется экономайзером для нагрева воды перед подачей в котел для производства пара.
Дымовые газы будут содержать частицы золы, которые осядут на вертикальных поверхностях труб. Если не принять специальных мер предосторожности, на поверхностях будет образовываться толстый слой копоти, препятствующий попаданию тепла в воду.
Для удаления сажи к каждой вертикальной трубе прикреплен скребок, который перемещается вверх и вниз с помощью системы цепных шкивов. Сажа соскребается в сажевую камеру в нижней части экономайзера. Затем собирается сажа из сажевой камеры. Это работа экономайзера котла. Это очень простой тип экономайзера котла.
На тепловых электростанциях экономайзер нагревает жидкости или рекуперирует остаточное тепло продуктов сгорания, т. е. дымовых газов, прежде чем они будут выпущены через дымоход.
Дымовые газы – это выхлопные газы сгорания, образующиеся на электростанциях, и они в основном состоят из азота, двуокиси углерода, водяного пара, сажи и окиси углерода.
Восстановленное тепло затем используется для предварительного нагрева питательной воды котла, которая затем превращается в перегретый пар.
В результате мы значительно сокращаем расход топлива и экономим процесс, так как фактически собираем отработанное тепло и направляем его туда, где оно необходимо. Тепло от выхлопных дымовых газов может быть экономично утилизировано с помощью подогревателя воздуха, который требуется во всех котлах, работающих на пылеугольном топливе.
Функция экономайзера котла
Экономайзер в котле работает по принципу теплопередачи. Теплопередача обычно происходит от высоких к низким температурам.
В котлах дымовые газы или выхлоп на выходе из котла горячие, а вода, которую необходимо подогреть, холодная. В результате разница температур воды и дымовых газов способствует повышению температуры питательной воды. В зависимости от типа работы, конструкция экономайзеров может быть дымотрубной или водотрубной.
Дымовые газы находятся внутри труб дымогарного типа, а вода находится на межтрубном пространстве.
В водотрубном типе вода находится внутри трубы, а дымовые газы со стороны кожуха.
Функция экономайзера на теплоэлектростанции заключается в рекуперации части тепла, уносимого дымовыми газами в дымоход, и использовании его для нагрева питательной воды котла. Это просто теплообменник с горячими дымовыми газами со стороны кожуха, водой со стороны трубы и расширенной поверхностью нагрева, такой как ребра или жабры.
Экономайзеры на электростанциях
Размер экономайзеров должен соответствовать
- Объему и температуре дымовых газов.
- Максимальный перепад давления в дымовой трубе.
- Тип топлива, используемого котлом.
- Сколько энергии необходимо восстановить?
Вода кипятится в котле для получения перегретого пара, который затем подается на турбины. Затем отработавший пар с лопаток турбины проходит через конденсатор пара турбины, где пар конденсируется, и эта конденсированная вода затем предварительно нагревается в подогревателе питательной воды перед повторной подачей в котел.
Экономайзеры устанавливаются в тракте дымовых газов между выходом из котла и входом в дымоход. В этой конфигурации между двумя коллекторами размещается большое количество тонкостенных труб малого диаметра. Вне труб дымовые газы обычно текут в противоположных направлениях.
Классификация экономайзеров
Экономайзеры подразделяются на различные категории
В зависимости от конструкции
Экономайзеры подразделяются на две категории в зависимости от конструкции. их
- Гладкие трубчатые экономайзеры
- Ребристые трубчатые экономайзеры
Гладкие трубчатые экономайзеры
Скребки для сажи, которые перемещаются вверх и вниз по трубкам экономайзера, очищают внешнюю поверхность трубок от сажи. В противном случае увеличивается сопротивление теплопередаче и снижается эффективность экономайзера.
Ребристые трубчатые экономайзеры
На голых стенках труб предусмотрены прямоугольные ребра для увеличения поверхности теплообмена.
В зависимости от части выработки пара
Экономайзеры подразделяются на две категории в зависимости от части выработки пара. Это
- Экономайзеры парового типа
- Экономайзеры непарового типа
Экономайзеры парового типа
При прохождении через экономайзер часть воды (около 5-7%) преобразуется в пар.
Непаровые экономайзеры
В непаровых экономайзерах питательная вода нагревается до 75% температуры насыщения котла.
В зависимости от расположения экономайзеров
Экономайзеры подразделяются на две категории в зависимости от части выработки пара.
- Экономайзеры независимые
- Экономайзеры интегральные
Экономайзеры независимые
Экономайзер устанавливается вне котельной в любом удобном месте
Экономайзеры интегральные
90 002 Экономайзер установлен рядом с котломВ зависимости от КПД котла
Экономайзеры подразделяются на две категории в зависимости от части выработки пара.
Это
- Экономайзер без конденсации
- Экономайзер конденсационного типа
Экономайзер без конденсации
Тепловая электростанция без конденсации является наиболее распространенным типом экономайзера, используемого на тепловых электростанциях. Они представляют собой трубы теплообменника со спиральными ребрами вокруг них, расположенные внутри канала на выходе из котла.
Этот экономайзер используется для снижения потребности котла в дымовых газах за счет передачи тепла от дымовых газов питательной воде внутри труб.
Они используются на тепловых электростанциях, работающих на угле, где температура дымовых газов может быть снижена до 120 градусов Цельсия или ниже. Этот тип экономайзера повышает эффективность на 3-6%.
Экономайзер конденсационного типа
Используются на тепловых электростанциях, работающих на природном газе. Они понизили температуру дымовых газов ниже температуры конденсации до 25 градусов Цельсия.
Повышают КПД котла на 10-15%.
Топливо, используемое в конденсаторе, не должно содержать серы.
Концепция рекуперации отработанного тепла экономайзера котла
Котлы обычно используются для получения пара из воды. Передавая как явную, так и скрытую теплоту, вода превращается в пар.
Количество теплоты, необходимое для повышения температуры воды при постоянном давлении без изменения ее жидкого состояния, называется явным теплом, тогда как количество теплоты, необходимое для перехода из жидкого состояния в парообразное при постоянной температуре и давлении, называется скрытой нагревать.
Температура выхлопных газов котлов обычно находится в диапазоне 200°C – 250°C, поэтому если после него не установлены устройства рекуперации тепла, из котла возникают значительные потери.
Тепловая нагрузка на котел снизится в большей степени, если отработавшие газы, выходящие из котла при таких высоких температурах, будут проходить через экономайзер для получения явного тепла, необходимого для нагрева питательной воды для повышения ее температуры.