Назначение и способы изготовления экономайзера для котла отопления. Для чего нужен экономайзер?

В практике различают два основных типа экономайзеров: поверхностные и контактные. Поверхностные экономайзеры можно подразделить на питательные экономайзеры, которые предназначены для нагрева воды, используемой в котлах, и экономайзеры, предназначенные для тепловых электрических станций (ТЭЦ), которые нагревают воду для систем отопления.

Назначение и способы изготовления экономайзера для котла отопления

Экономайзер котла отопления

Владельцы автономных котлов часто сталкиваются с реальностью, где заявленный коэффициент полезного действия (КПД) 90-95%, который возможен при идеальных условиях эксплуатации, в действительности часто оказывается в пределах 80-82%. Эта закономерность побуждает многих пользователей искать способы повышения эффективности работы своих отопительных устройств, одним из самых распространенных методов является установка экономайзера в систему.

Что из себя представляет экономайзер для котла

Экономайзер котла представляет собой теплообменный агрегат, задача которого заключается в повышении общей эффективности системы отопления путем утилизации ранее потребленной энергии.

Утилизатор теплового выхлопа

Этот устройство забирает тепло из дымовых газов, которые образуются в процессе работы практически всех типов котлов, включая твердотопливные и газовые. Экономайзер аккумулирует энергии и затем передает её в основной теплоноситель, что позволяет извлекать из топлива максимальную выгоду.

Простой экономайзер для бытового котла

Что это такое и для чего нужен

В сути своей экономайзер является дополнением к котлу, которое предоставляет возможность предварительного прогрева теплоносителя, не прибегая к основной тепловой энергии, выделяемой в процессе сгорания топлива. Это способствует более оптимизированной и эффективной работе всей системы:

  • уменьшение загрязнения атмосферы – предотвращение выбросов перегретых (угарных) газов помогает в поддержании экологической и гигиенической чистоты;
  • удлинение срока службы аппарата – быстрый нагрев и поддержка стабильно высокой температуры предотвращает резкие перепады, которые могут пагубно сказаться на котле;
  • снижение затрат на отопление – уменьшение расхода энергоносителей (в пределах 4–18%) ведет к значительной экономии пользовательских средств.

Таким образом, при использовании мощных индивидуальных котлов затраты на приобретение экономайзера обычно окупаются спустя 2-3 года непрерывной эксплуатации.

Конструкция и принцип работы

Базовая конструкция экономайзера включает в себя многоступенчатую систему труб, выполненную в виде змеевика или зигзага. Эти трубы, различающиеся по конфигурации и диаметрам, объединены в единый блок, который защищен специальным теплоизоляционным каркасом для повышения безопасности эксплуатации.

В нижней части блока расположена входная труба для подачи холодной воды, а в верхней части находится выходная труба, по которой уже подогретый теплоноситель возвращается в систему. Перед входной трубой установлен предохранительный клапан, который служит для защиты трубных соединений от резких перепадов давления, так называемых гидроударов.

  Система водостока кровли. Кровельный желоб что это.

Принцип работы экономайзера котла отопления

Принцип функционирования экономайзера основан на создании обратного потока между нагревательным элементом и отработанными газами, что обеспечивает оптимальный теплообмен: подача воды осуществляется вверх (с помощью насоса), в то время как продукты сгорания движутся вниз, что способствует максимальному нагреву воды.

Виды экономайзеров

Экономайзеры классифицируются по двум основным направлениям, исходя из их взаимодействия с теплоносителем:

  • поверхностные экономайзеры – нагревают воду либо перед её подачей в котел (питательные), либо в систему отопления (теплофикационные), обеспечивая передачу тепловой энергии через поверхности стенок каналов;
  • контактные экономайзеры – осуществляют нагрев теплоносителя за счёт прямого контакта с высокотемпературными дымовыми газами, которые обязательно редуцируются (деаэрируются) и могут использоваться для горячего водоснабжения, включая производственные нужды.

С учетом температуры окружающей среды экономайзер может выступать как дополнительный теплоноситель, либо служить полноценным нагревателем:

  • экономайзер кипящего типа – доводит температуру воды на выходе до точки кипения, соответствующей давлению в котле, что приводит к частичному (15–25%) парообразованию;
  • экономайзер некипящего типа – ограничивает входную температуру на 5-10°C выше уровня конденсации дыма, а на выходе поддерживает температуру ниже точки кипения на 20-30°C для индивидуальных систем и на 40-50°C для групповых.

Для данных устройств требуются различные дополнители: так называемый «неварочный» тип должен обязательно дополняться коллекторами, термометрами, реле контроля, манометрами и прочими устройствами, тогда как «варочный» тип оснащается дымоходом и обводными линиями, необходимыми для безопасной эвакуации продуктов горения в корпус котла.

Экономайзеры также классифицируются в зависимости от материала труб, что определяет их устойчивость к высокотемпературным условиям:

  • стальной экономайзер – подходит для установок с любым давлением и может быть как «кипящим», так и «некипящим». Он изготовлен из гладких змеевиков (dH=20–40 мм), которые обычно размещаются в шахматном порядке (реже – в коридорном). Основным их недостатком является предрасположенность к коррозии;
  • чугунный экономайзер – отличается высокой устойчивостью к физическому и химическому воздействию, но может использоваться только на котлах с давлением до 2,4 МПа и является исключительно «некипящим», поскольку при возникновении кипения материал может быть поврежден. Его конструкция обычно предоставляет собой оребрённые трубы (dH=60–80 мм), которые образуют одну или две колонки на поверхности нагрева.
  Теплообменник для бассейна. Как подобрать теплообменник для бассейна?

Кроме того, стальные экономайзеры обладают более компактной конструкцией, что позволяет увеличить мощность теплоотдачи и минимизировать занимаемое пространство:

  • плавниковый экономайзер – собирается из труб с плавниковым профилем или стандартных гладких труб, к которым приварены прямоугольные плавники;
  • мембранный экономайзер – производится вручную из гладкотрубных змеевиков, где ровные участки закрыты сплошными стальными листами.

У этих типов имеются свои преимущества: трапециевидная поверхность нагрева на 25-30% меньше, чем круглая, что позволяет уменьшить габариты и вес экономайзера на 40-50%. Более того, использование полосовой стали обходится дешевле, чем трубы, что создает дополнительную экономическую выгоду.

Для чего используют экономайзеры в паровых котельных

Котельные установки, в которых используются паровые котлы, часто задействуются в системах отопления различных объектов. Достижение более высокой эффективности работы системы возможно через установку экономайзера котла, который представляет собой тепловой обменник, осуществляющий предварительный нагрев воды перед её подачей в котел, используя для этого тепло, выделяемое дымовыми газами. Конструкция данного агрегата состоит из труб, изогнутых в вертикальные змеевики и разделённых на секции, а на его верхней части установлен предохранительный клапан, который защищает подключения от возможных гидроударов при внезапном повышении давления. В дополнение, для контроля рабочих параметров и индикации отклонений, могут быть установлены различные измерительные устройства.

Паровая котельная - иллюстрация

В промышленности паровые котлы зачастую используются для производства пара и используются в технологических процессах различных отраслей, таких как нефтехимическая, пищевая, целлюлозно-бумажная, фармацевтическая и других.

Экономайзер в паровых котельных

Экономайзеры в паровых котлах играют важную роль в экономии топлива. Это достигается за счет использования тепла, выделяемого газами, выходящими из печи, что позволяет нагревать воду, поступающую в котел, и тем самым увеличивать её КПД. Увеличение КПД зависит от повышения температуры питательной воды и понижения температуры дымовых газов. При проектировании поверхности нагрева экономайзера важно, чтобы температура утилизируемых дымовых газов на выходе была не ниже 55 °C для предотвращения образования конденсата на дне котла. Невыполнение данного условия может привести к выделению серной кислоты из дымовых газов, что может нанести вред металлическим нагревательным элементам. Преимущества установки экономайзеров включают сокращение выбросов угарного газа и снижение потребления энергии до 18%. Однако недостатком является относительно большой размер устройства, что требует наличия достаточного пространства для его инсталляции.

  • кипящие экономайзеры — производят воду на выходе, нагревая её до точки кипения, что приводит к частичному образованию пара;
  • некипящие экономайзеры — температура воды на выходе составляет 5-10 °C выше уровня конденсации дымовых газов, что обеспечивает подъем пара соответственно.
  Как избавиться от клопа-солдатика: отличительные особенности, причины появления и профилактика. Чем питаются солдатики насекомые?

Экономайзеры также классифицируются по материалу, из которого они изготовлены:

  • стальные – характеризуются способностью выдерживать гидроудары, имеют гладкие змеевики, но предрасположены к коррозии;
  • чугунные – устойчивы к агрессивным средам, но могут выдерживать давление только до 2,4 МПа.

В зависимости от взаимодействия с теплоносителем устройства делятся на:

  • поверхностные – в которых нагрев воды осуществляется перед подачей в котел или отопительную систему путем передачи тепловой энергии от поверхности стен агрегата;
  • контактные – где нагрев жидкости происходит от непосредственного контакта с дымовыми газами.

Экономайзер газового парового котла не только помогает снизить загрязнение атмосферы за счет повторного использования дымовых газов, образующихся в процессе сжигания угля, мазута или природного газа, но и значительно повышает общую эффективность отопительной системы.

Принцип работы и обслуживание

При определении размеров парового котла стоит рассмотреть возможность установки экономайзера на топливо. Принцип его работы схож с функционированием водогрейного или парового котла – вода нагревается в замкнутом контуре, однако, в отличие от обычного котла, теплоноситель здесь подогревается за счет отработанных газов от горения топлива.

Значительное внимание уделяется регулярному обслуживанию экономайзера. Эта обязанность возлагается на оператора, который отвечает за котел. С внешней поверхности устройства накапливающиеся загрязнения могут быть удалены с помощью воздуходувки, в то время как внутренние поверхности очищаются другим способом – путем продувки водой.

Процесс очищения осуществляют следующим образом:

  1. образуется пар в системе;
  2. расширительная вода подается через трубу в устройство для промывки;
  3. расширительная вода направляется на внутренние поверхности нагрева для их очищения;
  4. удаляются остатки топлива с поверхностей.

Для эффективного функционирования экономайзера в связке с паровым котлом рекомендуется интегрировать систему безопасности и управление для более надежной работы всей установки.

Оцените статью
Ремонт до и после