какое существует ограничение для использования контактных экономайзеров
Для чего нужен экономайзер котла и можно ли сделать своими руками
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 %.
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:
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:
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:
Для выполнения монтажных работ используют сварочный агрегат и делают нарезку труб:
Порядок выполнения работ:
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.
Экономайзеры паровых котлов
За единицу паровой котельной установки принято считать установленное оборудование:
габаритов котельной установки;
— система воздуховодов первичного и вторичного воздуха;
— система подачи воздуха по зонам котла;
— система газоходов котла.
Для управления работой и обеспечения нормальных условий эксплуатации котлы, пароперегреватели и экономайзеры должны быть снабжены арматурой, контрольно-измерительными приборами и приборами безопасности, доступными для наблюдения и обслуживания.
Содержание
Виды экономайзеров
Водяные экономайзеры – устройства, предназначенные для подогрева воды или воздуха в котельной установке с помощью тепла уходящих продуктов сгорания топлива, которые для лучшего теплообмена двигаются сверху вниз, а вода – снизу вверх. Экономайзер повышает КПД котельной установки. Область применения экономайзеров – нагрев питательной воды паровых котлов и воды систем теплоснабжения. Экономайзеры котла выполняют либо из гладких, либо из ребристых чугунных труб; на более высокие температуру и давление – из стальных гладких труб.
Различают поверхностные и контактные экономайзеры. Поверхностные экономайзеры в свою очередь бывают – питательные (нагрев воды для питания котлов) и теплофикационные (нагрев воды для систем отопления).
По материалу конструкции различают чугунные и стальные экономайзеры. К основным характеристикам оборудования также относятся: схема присоединения и степень нагрева воды – экономайзеры «кипящего» и «не кипящего» типа; размещение относительно котлов – групповое и индивидуальное.
Контактные водяные экономайзеры используются для нагрева воды систем бытового и технологического горячего водоснабжения. Использование тепла, полученного в контактных экономайзерах (для бытового горячего водоснабжения) допускается при наличии промежуточных теплообменников. Устанавливаются контактные экономайзеры непосредственно за котлами или после поверхностных экономайзеров.
Чугунные экономайзеры используются для нагрева питательной воды паровых котлов и воды систем теплоснабжения с рабочим давлением до 2,4 МПа. Собираются они из чугунных ребристых труб длиной 2-3 метра, соединенных между собой чугунными коленами. К месту монтажа чугунные экономайзеры поставляют россыпью или блоками. Несколько горизонтальных рядов труб (до восьми) образуют группу, группы компонуют в колонны, разделенные металлическими перегородками. Группы собирают в каркасе с глухими стенками с теплоизоляционной обшивкой. Торцы экономайзеров закрывают съемными металлическими щитами. Экономайзеры оборудуются стационарными обдувочными устройствами, встроенными в блоки. Количество горизонтальных рядов, которые обдуваются одним устройством, не должно превышать четырех.
Преимуществом чугунных экономайзеров является их повышенное сопротивление к химическому и механическому разрушению. Использование чугуна значительно увеличивает срок службы оборудования по сравнению со стальными экономайзерами. Чугунные экономайзеры бывают только «не кипящего» типа. При этом температура воды на входе в экономайзере должна быть на 5-10°С выше температуры точки росы уходящих газов, а на выходе из экономайзера – на 40°С ниже температуры насыщенного пара, при соответствующем давлении в котле.
Стальные экономайзеры применяются для котлов с избыточным давлением пара выше 23 кгс/см², представляют собой несколько секций змеевиков, изготовленных из труб определенной длины и радиуса гиба. Змеевики стальных экономайзеров типовых конструкций изготавливают длиной 1820 мм. Отдельные пакеты змеевиков не должны иметь более 25 рядов и высоту более 1,5 м. Между пакетами должны быть предусмотрены разрывы для размещения обдувочных устройств.
Стальные экономайзеры бывают «не кипящего» и «кипящего» типа. В экономайзерах «кипящего» типа допускается вскипание и частичное испарение (до 25 %) питательной воды. Эти экономайзеры не отделяются от барабана котла отключающим устройством. При сжигании природного газа температура воды на входе в стальной экономайзер должна быть не ниже 65°С.
Контактные экономайзеры позволяют снизить затраты топлива на 10% и хорошо компонуются с котлами ДКВР и другими котлами.
По подсчетам специалистов, применение теплообменников уходящих газов (экономайзеров) позволяет экономить до 9% энергетического топлива, позволяет снижать эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу.
Могут быть предусмотрены самые различные технико-технологические варианты проектирования экономайзера котла. Возможно разнообразие вариантов исполнения экономайзера (встроенный, расположенный рядом, отдельно стоящий). Встроенные экономайзеры котла поставляются в стандартной комплектации с обвязкой и сопутствующей арматурой.
Современные экономайзеры устанавливаются как на паровые, так и на водогрейные котлы многих фирм-производителей котельного оборудования.
Устройство и принцип работы
Поверхность нагрева экономайзера состоит из труб с дополнительным продольным оребрением. Трубы, соединенные между собой по воде дугами, объединяются в отдельные пакеты. Пакеты труб устанавливаются в каркасе с промежутками в 650 мм и соединяются между собой калачами.
В канавках фланцев ребристых труб прокладывается шнуровой асбест для предотвращения перетоков газа. Боковые стенки каркаса имеют внутреннюю и наружную металлические обшивки с теплоизоляцией из совелитовых плит или другого теплоизоляционного материала, равноценного по своим характеристикам совелитовым плитам. Торцевые стороны экономайзера закрыты щитами с крышками, установленными на прокладках с помощью болтов. Сплошные сварные швы листов обшивки и крышки с прокладками
обеспечивают газовую плотность экономайзера. Привод воды к экономайзеру осуществляется через коллекторы.
Подготовка к работе.
Блочный экономайзер поставляется собранным в отдельные транспортабельные блоки.
Сварные работы по монтажу экономайзера и элементов системы ГИО должны выполняться согласно подразделу 5.3 «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» (в дальнейшем «Правил»). Стыковые сварные швы, соединяющие между собой камеры импульсные с патрубками, пламенепроводами, демпфером и смесителем, при монтаже подвергаются внешнему осмотру, контролю неразрушающими методами и механическим испытаниям в соответствии с «Правилами». Исправление их дефектов должно соответствовать статье 5.12 «Правил».
При соединении блоков экономайзера калачами могут возникнуть несовпадения отверстий фланцев труб и калачей под болты или шпильки. Для устранения этого необходимо приподнять верхнюю или нижнюю секции труб с установкой под них прокладки соответствующей толщины.
При монтаже верхних и нижних коллекторов с двумя и тремя подводами может возникнуть непараллельность фланцев, коллекторов и выходных колен. Для устранения этой непараллельности необходимо использовать стальные конусные прокладки (с установкой с каждой стороны) и паронитовые прокладки.
При подготовке экономайзера к работе, в случае необходимости разъединения болтовых соединений труб с дугами, для предотвращения выпадения болтов при последующей сборке, необходимо закрепить болты М20Х85 стопорными кольцами. При использовании шпилек для соединения труб с дугами и калачами, стопорные кольца не используются.
Для обеспечения газоплотности между экономайзером и фундаментом должен прокладываться листовой или шнуровой асбест. В качестве упора, предотвращающего выбивание асбеста при работе ГИО, необходимо по контуру экономайзера приварить прерывистым швом стальную полосу.
Крепление экономайзера к фундаменту выполняется приваркой нижней рамы экономайзера к закладным элементам, установленным со стороны камер газоимпульсной очистки.
Верхний газовый короб приваривается к экономайзеру сплошным швом. У двухколонковых экономайзеров перегородки экономайзера и газового короба должны быть сварены между собой.
После окончания монтажа экономайзер должен быть подвергнут гидравлическому испытанию пробным давлением в соответствии с «Правилами». Все обнаруженные неплотности должны быть устранены. Верхний газовый короб, импульсные камеры, пламенепроводы и демпфер должны быть изолированы теплоизоляцией в соответствии с проектом котельной.
Чугунный экономайзер.
Недостатками чугунных экономайзеров является громоздкость, особенно при больших площадях нагрева, низкая теплопередача и большая чувствительность к гидравлическим ударам, что не позволяет нагреть в них воду до кипения. Наличие нестандартного газохода экономайзера увеличивает металлоемкость конструкции и затраты на его изготовление и монтаж, увеличивает присосы воздуха и потери тепла в окружающую среду; быстрое загрязнение чугунных ребристых труб золой и сажей снижают технико-экономические показатели чугунных экономайзеров.
Типы экономайзеров
Чугунные водяные экономайзеры выполняют только «не кипящими». Температура воды на выходе из чугунного экономайзера должна быть меньше температуры насыщения на 20 °С, так как закипание воды в чугунном экономайзере недопустимо. В стальном экономайзере допустимо закипание воды. Температура воды на входе всех экономайзеров должна быть выше температуры точки «росы» топочных газов на 5…10 °С для избежания низкотемпературной коррозии.
Экономайзеры «не кипящего» типа собирают из чугунных, ребристых труб с квадратными фланцами, торцевые стороны этих фланцев имеют канавки с четырех сторон, в которые укладывается шнуровой асбест для уплотнения. Отдельные чугунные, ребристые трубы (длиной 1,5; 2; 2,5; 3 м) соединяют между собой калачами. В целях проведения очистки от внешних отложений, особенно от тех, которые образуются между ребрами, чугунные трубы в свою компоновку включают блоки, причем так, чтобы число горизонтальных рядов было не более 8 (4 + 4), между которыми устанавливается обдувочный аппарат. При растопке котла, пока котельная установка не имеет достаточной паровой производительности, нагретая в чугунном экономайзере вода сливается в деаэратор или бак с питательной водой по «сгонной» линии. Жидкость, которая располагается в экономайзере котельной установки, должна перемещаться только снизу вверх, делая это со скоростью 0,3 м/с, так как при нагревании воды выделяется воздух, который потом в верхней части экономайзера удаляется воздушником.
Дымовые газы в экономайзере могут двигаться в любом направлении со скоростью 6…10 м/с. Чугунные экономайзеры могут иметь обводной газоход для топочных газов. Если будет зафиксировано чрезмерный рост уровня температуры воды, которая выходит их экономайзера, находящегося в не кипящем состоянии, то следует перевести газы, частично или же полностью, на обводной боров, а также открыть сгонную линию и усилить питание.
На экономайзере «не кипящего» типа устанавливается арматура: на входе –обратный клапан, обводная линия с вентилем, вентиль запорный, регулятор питания, манометр, термометр, предохранительный клапан; на выходе –вентиль для выпуска воздуха (вантуз), манометр, предохранительный клапан, термометр, сгонная линия, запорный вентиль. Кроме того, на нижнем коллекторе должны быть проведена установка трубопроводов, необходимых для спуска воды (сливной вентиль), а в удобных местах следует разместить устройства для отбора проб воды и измерения температур и давления, а на верхнем коллекторе котельной установки – вентиль для удаления воздуха.
Экономайзеры кипящего типа выполняются из стальных труб диаметром 28…42 мм и устанавливаются горизонтально в шахматном порядке на каркасе. Они способны перенести высокие давления, в них может произойти частичное закипание воды (до 15 %), но они имеют большую предрасположенность к образованию коррозии и не отключаются от котла (т.е. остановка экономайзера влечет остановку котла).
На входе экономайзера «кипящего» типа устанавливается такая же арматура, как можно наблюдать на приборах «не кипящего» типа. Исключение здесь составляют обводная и сгонная линии и вантуз. На выходе же арматура не устанавливается. Делается это для обеспечения свободного прохода пароводяной смеси в барабан котла. Питательные экономайзеры предназначены для пропуска питательной воды, а теплофикационные –сетевой воды. Через теплофикационный экономайзер воду пропускают параллельными потоками, ввиду большего расхода воды, чем в питательном экономайзере.
Порядок работы и техническое обслуживание.
Эксплуатация экономайзера должна производиться в соответствии с инструкцией, разработанной на основании требований «Правил», типовой инструкцией для персонала котельных и настоящей инструкцией, утвержденной руководством предприятия-изготовителя. Инструкция по эксплуатации экономайзера может быть включена в общую инструкцию по эксплуатации котлов.
Периодичность циклов очистки может уточняться и устанавливаться по явным изменениям температуры уходящих за экономайзером газов и его газового сопротивления.
См также
Список использованных источников:
2) Паровые котлы.Конспект лекций. Бойко Е.А. 2005 г.
Работа экономайзера
При использовании автономной системы отопления вы имеете много преимуществ по сравнению с отопительной централизованной системой. Например, вы можете самостоятельно регулировать температуру воздуха в помещении и устанавливать дополнительные приборы. В такой системе расход ресурсов намного меньше.
Для того чтобы повысить КПД устанавливают экономайзер. Хоть такое устройство стоит недешево, но оно окупается через несколько лет. Но для устройства экономайзера потребуется много свободного места, так как он обладает большими габаритами.
Для чего нужен экономайзер
Экономайзер экономит расход топлива, которое требуется для подогрева воды, которая используется для отопления дома. А также заранее предусматривает расход энергии отходящих газов. При том, что до его устройства они не использовались.
Водогрейные и паровые котлы являются современными. Раньше все модели были примитивными. Не было известно, как увеличить коэффициент полезного действия прибора, а также не был предусмотрен отвод пора. Со временем стало возможным подключать к котлам воздухоподогреватель, экономайзер, пароперегреватель и др.
За счет экономайзера котла подогревается вода еще до подачи в котел отопления. В топке есть трубы, по которым проходит газ. Именно в этом и заключается принцип подогрева. Для того чтобы увеличить теплообмен устраивают трубы в шахматном или змеевидном расположении. На электростанции котел работает так же. Единственным отличием является забор пара, который происходит при помощи паровой мощной турбинной установки.
Если вы установите паровую турбину, то КПД повысится от 10 до 15%. Все продукты сгорания имеют разную влажность. Связано это с содержанием серной кислоты и углекислого газа. Поэтому в зависимости от вида топлива будет выделяться разное количества газов. Такие газы используются для подогрева воды экономайзером. Таким образом, происходит увеличение КПД устройства, а также уменьшается количество выбросов в атмосферу.
Виды экономайзера
Экономайзеры разделяются по степени подогрева воды, материалу, принципу действия, типу нагрева поверхности и условиям компоновки:
Каждый вид имеет много моделей. Это связано с технологией применения и свойствами материала. Он позволяет взаимодействовать с паром.
Конструктивные особенности экономайзера котла
Устроен экономайзер котла следующим образом:
Но при устройстве дополнительного оборудования необходимо учитывать особенности системы. Чтобы избежать различных поломок. Расчет может произвести только квалифицированный мастер.
Купить экономайзер котла можно уже в готовом виде. Или же сделать индивидуальный чертеж, по которому вам изготовят оборудование. Таким образом, можно добиться высокого значения КПД. В промышленных целях это поспособствует уменьшению стоимость экономайзера.
Принцип работы
Самыми простыми и доступными являются поверхностные экономайзеры. Но они ограничиваются малым коэффициентом полезного действия и имеют ограничения по температуре использования.
Такие экономайзеры разделяют на теплофикационные и питательные. Первый вид нагревает воду для системы отопления. А питательные греют воды для отопительных котлов. Но первый вид является более затратным, так как расходует большее количество воды.
Для того чтобы обеспечить баню или прачечную водой част используют контактный экономайзер. Но для их работы необходимо установить промежуточные теплообменники. Такие экономайзеры устанавливают как дополнительный к поверхностному.
Чугунные экономайзеры отличаются своей стойкостью к механическим и химическим повреждениям, а также долговечностью. Но давление в трубах должно быть не более 2,4 мПа. К недостаткам такого устройства можно отнести:
Но, тем не менее, они широко применяются благодаря своей долговечности и практичности. Но в последнее время более востребованными стали стальные экономайзеры, так как они имеют большой диапазон применения.
Такие экономайзеры используют в отопительных котлах, которые работают на газе с избыточным давлением пара не более 23 кгс/см2. А также на входном коллекторе температура должна быть определенной. Зависит она от типа топлива.
Если чугунные экономайзеры не могут быть кипящими, то стальные бывают двух типов. В кипящих устройствах вода на 20% превращается в пар. Именно поэтому такие экономайзеры быстрее подвергаются коррозии. Скорость движения воды в трубах должна быть более 1 м/с.
В некипящем экономайзере пар выводится из системы из-за высокого давления. Это является главным отличием от кипящего устройства.
Работа экономайзера зависит от условий эксплуатации и вида оборудования. В газовых водонагревальных котлах в роли экономайзера выступает газоплотная топочная камера.
С каждым годом производители совершенствуют технические характеристики экономайзеров.
Экономайзеры
Назначение и область применения
Чаще всего водяные экономайзеры выполняют из труб, согнутых в вертикальные змеевики и скомпонованных в пакеты. Для удобства эксплуатации и ремонта поверхность экономайзера разделяют на пакеты высотой до 1 м, делая между ними разрывы 65-80 см. Расположение труб экономайзера, как правило, шахматное; коридорное расположение по условиям теплообмена нецелесообразно.
На электростанциях питательную воду до поступления в котел подогревают в регенеративном цикле за счёт отбора пара из турбины до 215-270° C, что уменьшает величину поверхности экономайзера.
Виды экономайзеров
Различают поверхностные и контактные экономайзеры.
Поверхностные экономайзеры в свою очередь бывают – питательные (нагрев воды для питания котлов) и теплофикационные (нагрев воды для систем отопления).
Поверхностные экономайзеры
По своему назначению поверхностные экономайзеры бывают: питательные (с индексом П), предназначенные для нагрева воды, идущей на питание паровых котлов, и теплофикационные (с индексом Т) – для нагрева воды, поступающей в систему теплоснабжения.
Теплофикационные экономайзеры допускается переключать с нагрева воды для закрытых систем теплоснабжения на нагрев питательной воды, но питательные экономайзеры переключать на нагрев воды для открытых систем теплоснабжения не допускается.
Контактные водяные экономайзеры
Контактные экономайзеры используются для нагрева воды систем бытового и технологического горячего водоснабжения. Использование тепла, полученного в контактных экономайзерах (для бытового горячего водоснабжения), допускается при наличии промежуточных теплообменников. Устанавливаются контактные экономайзеры непосредственно за котлами или после поверхностных экономайзеров.
По материалу конструкции различают чугунные и стальные экономайзеры.
К основным характеристикам оборудования также относятся: схема присоединения и степень нагрева воды – экономайзеры «кипящего» и «не кипящего» типа; размещение относительно котлов – групповое и индивидуальное.
Осуществляем доставку оборудования различных габаритов и любыми видами транспорта по всей России и странам СНГ.