Применение экономайзера для увеличения КПД энергосистемы

Использование экономайзера для увеличения эффективности теплогенерирующих установок

Конструкция современных паровых и водогрейных котлов должна обеспечивать высокий КПД теплогенерирующих приборов, определяющего, какое количество полученной энергии удалось передать теплоносителю для дальнейшего ее полезного использования, при этом сохранив эксплуатационные качества оборудования на приемлемом уровне. Такие элементы, как воздухоподогреватель, экономайзер, пароперегреватель предназначены для повышения эффективности работы отопительного оборудования.

С помощью экономайзера обратная вода поступает в котел предварительно уже подогретой. Это достигается за счет прохождения ее по теплообменнику, помещенного в область отработанных отходящих газов или пара (в паротурбинных установках). Смысл экономайзера в том, чтобы дополнительно снять некоторое количество тепла, находящегося в отводимых наружу продуктах сгорания топлива.

Большинство современных экономайзеров имеют вертикальное расположение. Горизонтальные компоновки имеют недостатки, связанные со склонностью закупоривания трубных проходов, более низким коэффициентом теплопередачи. Из-за агрессивного воздействия на материал трубы со стороны жидкости и газа, для предотвращения истончения стенки, при изготовлении экономайзера применяют стойкие к коррозии материалы, легированные нержавеющие стали, чугун.

Чугунные экономайзеры изготавливаются литьем и имеют увеличенные габариты. При эксплуатации к ним применяются существенные ограничения по рабочему давлению, они не защищены от гидравлических ударов. Коэффициент теплопередачи у них невысок, соответственно эффективность низкая. Чугунные экономайзеры быстро засоряются и трудны в обслуживании.

Оптимальнее использовать экономайзеры из стали. Они более эффективны. Гладкие стальные стенки способствуют беспрепятственному прохождению жидкости и меньше засоряются. Стальные экономайзеры обладают хорошей ремонтопригодностью и более удобны в обслуживании. По типу они делятся на кипящие, когда по ним движется вода с паром и не кипящие, когда в жидкости пара нет (под действием высокого давления в системе или других факторов). По исполнению стальные экономайзеры делятся на гладкотрубные, ребристые, плавниковые и мембранные.

Для ухода от большого количества сварки, что неизбежно может повысить риск потери герметичности, а также значительно увеличить стоимость изготовления оборудования, технология производства предусматривает применение только бесшовных труб.

Экономайзеры поверхностного теплообмена или поверхностные экономайзеры распространены более широко и разделяются на питательные и теплофикационные. Питательные экономайзеры подогревают обратную воду перед повторной подачей в котел, теплофикационные – греют теплоноситель, несущий тепловую энергию к отопительным приборам.

Экономайзеры, применяемые в паротурбинных установках теплоэлектростанций (ТЭС), должны быть рассчитаны по объему и температуре дымовых газов, максимальному перепаду их давления в дымоходе, типу топлива и количеству энергии, которую необходимо извлечь. Когда вода кипит в паровом котле, образуется пар, далее он перегревается и поступает в турбины. Проходя по ним, отработанный пар, отдавая энергию, конденсируется, переходя обратно в воду. Затем эта вода, перед повторной подачей в котел, предварительно подогревается в питательном экономайзере, имеющим вид большого количества тонкостенных труб малого диаметра, расположенных в канале проходящих дымовых газов или на участке парообразования.

Экономайзеры, в основном, применяются в промышленности или в газовых водогрейных котлах. Экономайзер можно изготовить самостоятельно, но необходимо оценивать все «за» и «против». При неудачной модификации имеющегося отопительного оборудования можно испортить всю систему отопления. Например, если слишком сильно охладить дымовые газы твердотопливного котла, то они неминуемо достигнут точки росы и произведут обильный конденсат на внутренних стенках дымовых каналов. Полученный же эффект от удачно установленного экономайзера в быту может не оправдать ожиданий.