Оптимизация расходов на энергоресурсы, продление сроков эксплуатации оборудования, упрощение процессов обслуживания и внедрение передовых технологий имеют огромное значение как для крупных, так и для малых предприятий, а также для конечных потребителей.
Водяные экономайзеры в отопительных котлах
В водяных экономайзерах, являющихся ключевыми теплообменными элементами в системах отопления, используется теплотворная способность продуктов сгорания топлива для предварительного их подогрева или частичного испарения питательной воды, поступающей в барабан котла. Эти устройства подразделяются на два основных типа в зависимости от температуры подогрева воды: некипящие и кипящие. Некипящие экономайзеры осуществляют нагрев воды до температуры, которая на 20 °C ниже температуры насыщенного пара в паровом котле или температуры кипения в соответствии с рабочим давлением конкретного водогрейного котла. В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и её частичное испарение (до 15%). Это делается для увеличения общей эффективности отопительной системы.
Экономайзеры классифицируются также по материалу, из которого они изготовлены: они могут быть чугунными или стальными. Чугунные экономайзеры предназначены для эксплуатации при давлении в барабане котла не более 2,4 МПа, тогда как стальные могут использоваться при любых уровнях давления, что делает их более универсальными.
Чугунный водяной блочный одноколонковый экономайзер обычно изготавливается из оребренных труб (3) (см. рис. 18), которые соединяются между собой при помощи калачей. Процесс работы устройства таков: питательная вода движется по трубам снизу вверх, в то время как продукты горения проходят через зазоры между ребрами труб. Следует отметить, что в чугунных экономайзерах кипение воды строго запрещено, так как это приводит к гидравлическим ударам, способным вызвать разрушение самого устройства. Для эффективной очистки поверхности нагрева в экономайзерах предусмотрены обдувочные аппараты.
На схеме блочного одноколонкового чугунного водяного экономайзера приведены:
а — продольный разрез; б — поперечный разрез; 1 — заслонки; 2 — обдувочное устройство; 3 — чугунные оребренные трубы; 4 — газоход.
Согласно требованиям Ростехнадзора, экономайзеры некипящего типа должны быть снабжены отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов горения. Это означает, что экономайзеры должны иметь обводные линии (байпасы) для безопасного отключения в случае необходимости.
Необходимо отметить, что устройство обводного газохода в котле для отключения конкретного водяного экономайзера по тракту продуктов горения не обязательно, если имеется сгонная линия, которая обеспечивает возможность постоянного пропуска воды через экономайзер в деаэратор в случае повышения температуры после него. Обычно сгонной линией пользуются в процессе растопки котла. Схема подключения чугунного экономайзера с устройством сгонной линии представлена на рис. 19.
На входе воды в экономайзер и на выходе из него должны быть установлены два предохранительных клапана (5) и два запорных вентиля (2). Кроме того, необходимо наличие манометра, вентиля (б) воздушника для удаления воздуха при заполнении системы водой, дренажного вентиля (8), предназначенного для слива воды из экономайзера, а также обратных клапанов (3).
Экономайзеры, изготовленные из стальных труб диаметром 28-38 мм, закручиваются в змеевики (2), которые могут быть как ввальцованы, так и вварены в коллекторы (1) круглого или квадратного сечения, размещенные за пределами газохода.
Змеевики устанавливаются в шахматном порядке и подвешиваются с помощью специальных конструкций или опираются на опорные балки (3). Для обеспечения правильного расстояния между змеевиками используются дистанционные гребенки (4).
Схема подключения чугунного экономайзера включает:
1 — барабан котла; 2 — запорный вентиль; 3 — обратный клапан; 4 — вентиль на сгонной линии; 5 — предохранительный клапан; 6 — вентиль воздушника (стрелкой показано удаление воздуха в процессе заполнения экономайзера водой); 7 — чугунный водяной экономайзер; 8 — вентиль на дренажной линии.
Производственная компания Спецгазпром готова провести комплексную модернизацию Ваших котлов с установкой высокоэффективных экономичных газовых горелок SF, а также новейшей автоматики регулирования и безопасности котла.
Свяжитесь с нами, и мы предложим Вам конкретные варианты модернизации с указанием стоимости, сроков выполнения работ и ожидаемого экономического эффекта:
- Звоните по телефону — 8 (343) 380 23 40
- Пишите на почту —
Экономайзер в паровых котельных
Экономайзер, находящийся в паровых котельных установках, позволяет значительно снизить расход топлива. Это достижимо благодаря использованию тепла газов, уходящих из топки, температура которых используется для нагревания воды, поступающей в котел. Коэффициент полезного действия (КПД) системы увеличивается с повышением температуры питающей воды и снижением температуры уходящих газов. При расчете необходимых параметров поверхности нагрева экономайзера важно учитывать выходную температуру уходящих газов, которая не должна опускаться ниже 55 °C. Это необходимо для предотвращения образования конденсата в нижней части котла. Пренебрежение данным аспектом может привести к выделению серной кислоты из дымовых газов, что, в свою очередь, будет способствовать разрушению металлических элементов нагрева. К основным преимуществам экономайзера можно отнести снижение выбросов угарного газа в атмосферу и уменьшение потребления энергоресурсов на 18%. Однако среди недостатков следует отметить значительные размеры устройства, требующие достаточно много пространства для его установки.
- Кипящие экономайзеры — в таких устройствах температура воды на выходе достигает точки кипения, что приводит к частичному образованию пара;
- Некипящие экономайзеры — температура воды на выходе на 5-10 °C выше температуры конденсации дыма, что обеспечивает вывод пара.
В зависимости от применяемого материала, различают следующие виды экономайзеров:
- Стальные — имеют высокую устойчивость к гидроударам, гладкий змеевик, однако могут подвергаться коррозии;
- Чугунные — обладают высокой стойкостью к агрессивной среде, но могут выдерживать давление не более 2,4 МПа.
В зависимости от способа взаимодействия с теплоносителем устройства разделяются на:
- Поверхностные — вода нагревается перед подачей в котел или систему отопления путем передачи тепловой энергии от поверхности стен агрегата;
- Контактные — нагрев воды производится в результате непосредственного контакта с дымовыми продуктами.
Экономайзер в газовой котельной паровой за счет повторного применения газов, выделяемых в процессе сгорания угля, мазута или природного газа, значительно снижает выброс вредных веществ в атмосферу и одновременно повышает КПД системы.
Принцип работы и обслуживание
При проектировании паровой котельной желательно предусмотреть установку экономайзеров, которые обеспечивают экономию топлива. Принцип работы данного устройства схож с работой как водогрейной, так и паровой котельной — происходит нагрев воды в замкнутом контуре. Особенность заключается в том, что в традиционном котле нагрев производится за счет сгорания топлива, тогда как экономайзер осуществляет нагрев теплоносителя, используя продукты горения, уходящие из топки.
Обслуживание экономайзера является важным этапом, за который отвечает оператор котла. Для внешней очистки агрегата применяются обдувочные установки, а загрязнение внутренних поверхностей устраняется с помощью продувки водой.
Процесс очистки включает в себя следующие шаги:
- Подача горячей питательной воды в барабан котла, позволяющая выработать пар.
- Подвод продувочной воды по трубопроводу к обмывочному агрегату.
- Направление продувочной воды на внутреннюю поверхность нагрева для очистки.
- Очищение поверхности от отложений, образовавшихся в процессе работы.
Для обеспечения скоординированной работы экономайзера и парового котла настоятельно рекомендуется организовать систему безопасности и контроль.
Для чего нужен экономайзер?
Экономайзер выполняет ряд критически важных функций. Во-первых, он способствует эффективной экономии топлива. Путем предварительного нагрева воды экономайзер снижает объем необходимого топлива для поддержания заданной температуры в котле, что в конечном итоге ведет к сокращению затрат и повышению экономической эффективности всей системы.
Во-вторых, использование экономайзера значительно увеличивает КПД котельной. Процесс утилизации остаточного тепла значительно повышает коэффициент полезного действия, что имеет особую важность для крупных промышленных объектов и тепловых электростанций.
Третий ключевой момент заключается в экологичности. Охлаждение дымовых газов приводит к уменьшению их температуры при выходе в атмосферу, что уменьшает количество вредных выбросов в окружающую среду и делает работу котельной более экологичной.
И наконец, понижение температуры дымовых газов уменьшает износ дымоходов и других компонентов системы, что приводит к увеличению срока службы оборудования и снижению затрат на его обслуживание и ремонт.
Экономайзер представляет собой важный компонент котельной системы, который обеспечивает эффективное использование энергии и сокращение затрат на топливо. Благодаря утилизации остаточного тепла отработанных газов, экономайзер не только повышает эффективность работы котельной, но и способствует улучшению экологической ситуации.
Проблемы с экономайзерами паровых котлов низкого давления
Оребренные трубы в экономайзерах соединяются в пакеты с использованием фланцев и калачей. Периодически требуется проводить ремонт уплотнений.
Также общей проблемой, с которой сталкиваются многие экономайзеры, является отсутствие должной деаэрации питательной воды. Наличие растворенного кислорода в питательной воде приводит к активной коррозии внутренней поверхности труб. Особенно сильно это проявляется у стальных экономайзеров. Если нет уверенности в надежной работе деаэратора, более целесообразно использовать чугунные экономайзеры, так как они меньше подвержены внутренней коррозии.
Приведенные выше проблемы, касающиеся экономайзеров паровых котлов, также актуальны и для экономайзеров, используемых в системах теплофикации.
Природный газ представляет собой наиболее чистое топливо, но существует проблема с возможной конденсацией влаги из продуктов сгорания. При температуре стенок трубы около 57 °C и ниже на наружной поверхности труб может образовываться конденсат. Содержимое конденсата в этом случае может иметь кислую реакцию — показатель рН может составлять 4,0 и ниже.
В результате этого, кислый конденсат выделяется из продуктов сгорания и может вызывать коррозию наружных поверхностей труб. Поэтому для предотвращения коррозии важно поддерживать температуру питательной воды на входе в экономайзер не ниже 60–70 °C. Если обеспечить стабильную работу котла с подобной температурой воды невозможно, целесообразно устанавливать чугунные экономайзеры.
При сжигании мазута
В качестве топлива в промышленных и отопительных котельных часто используется сернистый мазут, содержание серы в котором колеблется от 2 до 3,5 %. Основная часть серы в процессе сгорания окисляется до сернистого ангидрида (SO2), но очень небольшая доля окисляется до серного ангидрида (SO3). Когда водяной пар конденсируется на наружной поверхности труб, может образоваться серная кислота, которая негативно влияет на срок службы стальных экономайзеров. Поэтому для работы на сернистом мазуте рекомендуются чугунные экономайзеры. Тем не менее чугунные экономайзеры также могут подвергаться значительной коррозии при длительной эксплуатации на мазуте. Обычно кислотное воздействие приводит к разрушению ребер труб, снижая эффективность теплообмена и увеличивая расход топлива.
Таким образом, по вышеизложенным причинам, чугунные экономайзеры чаще всего предпочтительнее, несмотря на их габариты и возросшие требования к обслуживанию и ремонту по сравнению со стальными змеевиковыми экономайзерами.
Что такое экономайзер в котельной?
Так что же такое экономайзер в котельной? В зависимости от принципа действия, материала, степени подогрева воды и условий компоновки, а также типа нагрева поверхности, экономайзеры классифицируются следующим образом:
- Чугунные и стальные;
- Кипящие и некипящие;
- Водогрейные и паровые;
- Поверхностные и контактные;
- Гладкотрубные и ребристые.
Каждый вид имеет разнообразные исполнения, что связано с технологией их применения и свойствами материала, что дает возможность взаимодействовать с паром и учитывать физику различных сред.
Экономайзеры представляют собой змеевидные оребренные трубы, которые включают в себя фланцы для соединения с другими трубами с помощью стальных калачей, а также увлажняющие и дренажные коллекторы, установку на подставки, датчики уровня воды, предохранительные клапаны и вентили, термометры, манометры и другие компоненты для контроля.
Устройство разбивается на пакеты высотой до 1 м, при этом расстояние между пакетами составляет 55–60 см.
Принцип работы и особенности применения
Поверхностные экономайзеры представляют собой наиболее простые устройства с ограничениями по температуре применения и довольно низким КПД.
Контактные экономайзеры применяются для обеспечения водоснабжения в общественных местах, таких как бани и прачечные. Эти устройства обычно устанавливаются в дополнение к поверхностным экономайзерам и требуют монтажа промежуточных теплообменников.
Поверхностные устройства могут быть питательными и теплофикационными. В первом случае вода нагревается непосредственно для котлов, во втором — для систем отопления. Теплофикационная система требует большего объема воды по сравнению с питательной.
Чугунные экономайзеры славятся своей долговечностью и стойкостью к различным видам разрушений — как механическим, так и химическим.
Однако давление внутри их труб не должно превышать 2,4 МПа, следовательно, они не могут осуществлять процесс кипения. Кроме того, существуют и другие особенности, которые необходимо учитывать при проектировании таких устройств.
Недостатками чугунных экономайзеров являются низкая теплопередача, значительные размеры по сравнению с другими типами (что влияет на габариты самой конструкции и учитывается в производственных затратах), а также даже при высокой механической прочности низкая защищенность от гидравлических ударов и сложность в обслуживании из-за быстрой засоряемости сажей и золой, что, в конечном счете, также ухудшает экономические и тепловые характеристики.
На российском рынке впервые представлен электрический настенный отопительный котел от Vaillant!
Больше информации об электрических котлах можно найти здесь.
Чугунные экономайзеры широко применяются благодаря своей практичности и долговечности, но в настоящее время они постепенно отступают на второй план, уступая место стальным, которые имеют более широкий диапазон применения.
Стальные экономайзеры применяются в котлах, работающих на газообразном топливе, где избыточное давление пара может превышать 23 кгс/см².
Существуют особые требования к температуре воды на входе в коллектор такого устройства: она не должна быть ниже определённого критического значения, различного для разных типов топлива.
Стальные экономайзеры, в отличие от чугунных, могут быть кипящими. В них питательная вода в процессе эксплуатации превращается приблизительно на 20% в пар. Однако из-за большого давления пара кипящие экономайзеры подвергаются большему риску коррозии, поэтому скорость движения воды в трубах этих устройств должна составлять не менее 1 м/с.
Некипящие экономайзеры не работают при высоком давлении, что подразумевает вывод пара из системы. В остальных аспектах они не имеют каких-либо существенных отличий по сравнению с кипящими.
Принцип работы экономайзеров зависит от их типа и условий эксплуатации, что крайне важно учитывать при проектировании и расчетах.
Газовые водогрейные котлы обычно имеют газоплотную топочную камеру, и конвективная часть выполняет функции экономайзера.
Подробности о паровом котле ДКВр можно найти здесь.
В настоящее время ведутся исследования и разработка новых технических решений, направленных на усовершенствование экономайзеров для котлов.
Ассортимент исполнений экономайзеров весьма разнообразен, и их практическое применение включает множество неотъемлемых преимуществ, таких как увеличение КПД, улучшение экологической безопасности окружающей среды и снижение уровня эмиссии вредных газов в атмосферу.
