Различают поверхностные и контактные экономайзеры. Поверхностные экономайзеры делятся на питательные экономайзеры (нагрев воды для питания котлов) и экономайзеры ТЭЦ (нагрев воды для систем отопления).
Назначение и способы изготовления экономайзера для котла отопления
Для пользователей автономных котлов реальность такова, что номинальный КПД 90-95%, который применяется в идеальных условиях эксплуатации, на практике часто не превышает 80-82%. Именно поэтому многие люди пытаются повысить эффективность работы приборов различными способами, в том числе путем установки экономайзера.
Что из себя представляет экономайзер для котла
Экономайзер котла — это теплообменный блок, который повышает эффективность системы за счет использования уже потребленной энергии.
Он забирает тепло из дымовых газов, выделяемых при работе практически всех котлов (включая твердотопливные и газовые котлы), накапливает его и добавляет в исходный теплоноситель для дополнительного использования.
Что это такое и для чего нужен
По сути, экономайзер — это дополнительный компонент для котла, который обеспечивает возможность предварительного нагрева теплоносителя без использования основной тепловой энергии (выделяемой при сгорании топлива) прибора, помогая максимально оптимизировать его работу:
- избежать загрязнения воздуха – предотвращение выброса перегретых (угарных) газов способствует сохранению экологической и гигиенической чистоты;
- продлить срок службы оборудования – быстрый нагрев и поддержание тепла позволяет не допускать пагубных для котла резких перепадов температуры;
- уменьшить затраты на отопление – снижение потребления энергоносителей (на 4–18 %) в конечном итоге приводит к заметной экономии денежных средств.
Поэтому в сочетании с мощными индивидуальными котлами стоимость экономайзера окупается уже через 2-3 года непрерывной работы.
Конструкция и принцип работы
В своей базовой конструкции экономайзер состоит из многоступенчатой змеевидной или зигзагообразной системы труб. Эти трубы в разных секциях (общая конфигурация) объединены в один блок, который в целях безопасности покрыт теплоизоляционным каркасом.
В нижней части конструкции находится входная труба для подачи воды, а в верхней — выходная труба для ввода теплоносителя. Непосредственно перед входной трубой устанавливается предохранительный клапан, который служит в основном для защиты трубных соединений от скачков давления (гидроударов).
Принцип работы экономайзера заключается в создании обратного потока между нагревательным элементом и выхлопными газами: вода подается вверх (с помощью насоса), а продукты сгорания — вниз, что обеспечивает лучший теплообмен.
Виды экономайзеров
Процесс взаимодействия с теплоносителем, который отличает различные модели экономайзеров, позволяет классифицировать их по двум основным направлениям:
- поверхностные экономайзеры – нагревают воду перед её поступлением в котёл (питательные) или воду, попадающую, непосредственно, в систему отопления (теплофикационные), через передачу энергии тепла от поверхности стенок каналов;
- контактные экономайзеры – нагревают теплоноситель за счёт прямого контакта высокотемпературных дымовых продуктов с водой, которая обязательно деаэрируется и применяется для горячего водоснабжения, в т. ч. технологического.
В зависимости от внутренней температуры окружающей среды экономайзер может быть либо дополнительным теплоносителем, либо полноценным нагревателем:
- экономайзер кипящего типа – доводит температуру воды на выходе вплоть до точки полного насыщения, т. е. кипения (соответствующей уровню давления в котле), по достижению которой происходит частичное (15–25 %) парообразование;
- экономайзер некипящего типа – ограничен температурой воды при входе на 5–10°C выше точки конденсации дыма, а также при выходе ниже точки кипения на 20–30°C для индивидуального оборудования и на 40–50°C для группового.
Для этих устройств требуются разные функции: Так, «неварочный» тип обязательно дополняется коллекторами, термометрами, реле контроля, манометрами и другими подобными устройствами, а «варочный» тип оснащается дымоходом и обводными линиями, открывающими пути эвакуации в корпус котла.
Экономайзеры также классифицируются в зависимости от материала трубы, который определяет их способность выдерживать высокие температуры:
- стальной экономайзер – устанавливается на котлы с любым давлением и может быть как «кипящим», так и «некипящим». Изготавливается из гладких змеевиков (dH=20–40 мм), размещаемых, обычно, в шахматном порядке (реже – в коридорном). Единственный существенный недостаток – склонность к коррозии.
- чугунный экономайзер – обладает устойчивостью к физическому и химическому воздействию, но подходит для котлов с давлением не более 2,4 МПа и бывает только «некипящим», т. к. кипение разрушит его. Состоит из оребрённых труб (dH=60–80 мм), которые компонуются на поверхности нагрева в 1 или 2 колонки.
Кроме того, стальной экономайзер имеет более компактную конструкцию, что позволяет увеличить теплоотдачу и сделать его более компактным:
- плавниковый экономайзер – собирается изначально из труб плавникового профиля или обычных гладких труб с приваренными прямоугольными плавниками;
- мембранный экономайзер – изготавливается вручную из гладкотрубных змеевиков, ровные участки которых закрываются сплошными стальными листами.
У этих типов есть свои преимущества: Трапециевидная поверхность нагрева на 25-30% меньше круглой поверхности нагрева, что позволяет уменьшить габариты и вес экономайзера на 40-50%, кроме того, полосовая сталь дешевле трубной, поэтому экономия очевидна.
Для чего используют экономайзеры в паровых котельных
Котельные с паровыми котлами часто используются в системах отопления. Более высокая эффективность системы может быть достигнута путем установки экономайзера котла. Это теплообменник, который предварительно нагревает воду перед тем, как она попадает в котел, нагревая ее за счет тепла дымовых газов. Конструкция экономайзера включает трубы, согнутые в вертикальные змеевики и разделенные на секции, а также предохранительный клапан, который защищает соединение от гидроударов в случае внезапного повышения давления. Для контроля рабочих параметров и индикации отклонений от стандарта могут быть установлены измерительные приборы.
Промышленные котлы для производства пара для технологических нужд. Для обеспечения технологических процессов в различных отраслях промышленности: Нефтехимическая, пищевая, целлюлозно-бумажная, фармацевтическая и другие отрасли промышленности. Читать далее
Экономайзер в паровых котельных
Экономайзер в паровых котельных установках экономит топливо. Это достигается за счет использования тепла газов, выходящих из печи. Их температура используется для нагрева воды, поступающей в котел. КПД увеличивается пропорционально повышению температуры питательной воды и снижению температуры дымовых газов. При расчете поверхности нагрева экономайзера температура дымовых газов на выходе должна быть не ниже 55 °C. Это предотвращает образование конденсата на дне котла. Если это не соблюдается, из дымовых газов выделяется серная кислота, которая может повредить металлические нагревательные поверхности. Основными преимуществами котла являются сокращение выбросов угарного газа в воздух и снижение потребления энергии до 18 %. К недостаткам можно отнести большие размеры устройства, что требует достаточного пространства для установки.
- кипящие — температура воды на выходе доведена до кипения, благодаря чему достигается частичное образование пара;
- некипящие — температура воды на выходе на 5-10 C выше уровня конденсации дыма, что обеспечивает выведение пара.
Экономайзеры классифицируются в зависимости от используемого материала:
- стальными — отличаются способностью выдерживать гидроудары, имеют гладкий змеевик, подвержены коррозии;
- чугунными — характеризуются устойчивостью к агрессивным средам, но могут выдержать давление не более 2,4 МПа.
По признаку взаимодействия с теплоносителем агрегаты делятся на:
- поверхностные — вода нагревается перед подачей в котел или отопительную систему посредством передачи тепловой энергии от поверхности стен агрегата;
- контактные — нагрев воды осуществляется от контакта с дымовым продуктом.
Экономайзер газового парового котла не только снижает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу за счет повторного использования газов, образующихся при сжигании угля, мазута или природного газа, но и повышает эффективность системы.
Принцип работы и обслуживание
При определении размеров системы парового котла рекомендуется рассмотреть возможность установки топливного экономайзера. Принцип работы аналогичен принципу работы водогрейного или парового котла — вода нагревается в замкнутом контуре. Разница лишь в том, что в обычном котле вода нагревается за счет сгорания топлива, а теплоноситель — за счет выхлопных газов из камеры сгорания.
Особое внимание уделяется обслуживанию экономайзера. Это делает оператор, обслуживающий котел. Внешняя поверхность устройства очищается с помощью воздуходувки, а внутренние поверхности очищаются особым способом — продувкой водой.
Это делается следующим образом:
-
1. 1. образуется пар.
-
2. подача расширительной воды по трубе в устройство для промывки.
-
3. направление расширительной воды на внутреннюю поверхность нагрева.
-
4. удаление остатков топлива с поверхности.
Для синхронной работы экономайзера и парового котла рекомендуется установить систему безопасности и управления.
