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. Крышки и щиты крепят с помощью болтов по торцам оборудования с дополнительным уплотнением. Рабочая среда поступает в систему с помощью коллекторов, которые отвечают за прием и распределение воды.

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

21780

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 %.

СодержаниеПоказать

• 1 Для чего нужен экономайзер
• 2 Принцип работы
• 3 Как сделать своими руками
• 4 Установка экономайзера в системе

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:

1. Замедление скорости движения газов в межтрубном сечении поверхности нагрева.
2. 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:

1. Кипящего и некипящего типа.
2. Газовые промышленные, установленные в паровых или водогрейных котлах.
3. Изготовленные из стали или чугуна.
4. По взаимодействию с дымовыми газами — контактные и поверхностные.
5. 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.

Стальные пакеты формируются трубами с диаметрами от 32 до 40 мм, установленных в шахматном порядке на общем каркасе, который не только закрепляет пакеты с необходимым просветом для прохода дымовых газов, но и несет весовую нагрузку многотонной конструкции.

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:

1. 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.
2. Учитывают диаметр трубы, который обязан соответствовать размерам дымоотвода.
3. 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:

1. Основная труба для корпуса, с диаметром равным дымоходу – 0.5 м;
2. Труба вспомогательная диаметром 32-50 мм, длиною на 10 см короче основной, до 8 штук.

Порядок выполнения работ:

1. Трубы с меньшим диаметром приваривают по кругу на равном расстоянии внутри основной трубы.
2. Основную трубу термостойким герметиком соединяют с дымоходом и«надевают» для защиты базальтовый кожух.
3. Поверхность обрабатывают чёрной жаропрочной краской, для повышения теплоотдачи.
4. 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.
5. Устройство размещают у основания дымохода.
6. 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

3 марта 2021 г.

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.

Экономайзеры восстанавливают тепловую энергию, которая обычно теряется при выхлопе дымовой трубы. 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.

Основы работы с котлами 101: Экономайзеры для повышения эффективности — Блог о котлах | Национальная котельная, Inc.

Распечатать

3 минуты чтения
(511 слов)

Общая информация о котле.

Энергоэффективность

Челси Райкер

Среда, 27 ноября 2019 г.

4881 Просмотров

2 комментария

Цена на топливо постоянно колеблется, и вместе с этим появляются творческие способы экономии. Поиск методов повышения энергоэффективности никогда не будет пустой тратой времени. В котельной повышения эффективности можно найти по многим источникам, однако распространенным вариантом экономии энергии является использование экономайзера. Что такое экономайзер? Экономайзер представляет собой сборную конструкцию из оребренных труб, которая улавливает сбросное тепло, выделяемое из дымовых газов котла; выхлоп, покидающий трубу котла (или «дымоход»).

Все дело в принципе теплопередачи. В то время как низкотемпературная вода или питательная вода поступает в котельную систему, высокотемпературные дымовые газы выходят. Экономайзер улавливает тепло от дымовых газов, которое обычно уходит в отходы, и использует его для предварительного нагрева питательной воды. Делая это, экономайзер может повысить тепловую эффективность за счет уменьшения энергии, необходимой для нагрева воды до пара. Обычно это приводит к снижению стоимости топлива на 1% при повышении температуры питательной воды на 10 градусов. В целом, экономайзер может значительно сократить расходы владельцев котлов и быстро окупить вложенные средства.

Простая технология и статические детали экономайзеров обеспечивают долговечность и низкие эксплуатационные расходы, и они доступны в различных конструкциях и конфигурациях. Обычные экономайзеры имеют цилиндрическую или прямоугольную форму и бывают разных размеров как для жаротрубных, так и для водотрубных котлов. Прямоугольные конструкции чаще используются для крупных промышленных водотрубных котлов и могут быть сконфигурированы для вертикального или горизонтального потока газа, конструкции с ребристыми или голыми трубами и других дополнительных опций, если это необходимо. Конденсационный экономайзер может еще больше улучшить рекуперацию отработанного тепла за счет охлаждения дымовых газов ниже точки росы, рекуперации как явного тепла дымовых газов, так и скрытого тепла путем конденсации водяного пара дымовых газов.

При определении того, подходит ли экономайзер для вашего котельного оборудования, важно расположение экономайзера в дымовой трубе.