Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Назначение и способы изготовления экономайзера для котла отопления

Водяной экономайзер — кипящий тип

Водяной экономайзер кипящего типа состоит из двух экономайзеров — гладкотрубного стального змеевикового и чугунного. Гладкотрубный экономайзер имеет два пакета змеевиков, разделенных в средней части вертикальной перегородкой из стального листа. Перегородка придает газам U-образное движение. Из гладкотрубного экономайзера газы по перепускному газоходу поступают в газоход с чугунным экономайзером, набранным из 96 ребристых чугунных труб.

Водяной экономайзер кипящего типа с поверхностью 151 м2 состоит из восьми змеевиков, изготовленных из труб 32 X 3 мм, разделенных по вертикали на три секции для облегчения осмотра и очистки поверхностей нагрева. Газоход водяного экономайзера разделен перегородкой на две части, что позволяет при перекрытии заслонкой любой из них осуществлять самообдувку поверхностей нагрева.

Схемы включения водяных экономайзеров.

Между водяными экономайзерами кипящего типа, которые изготовляют только из стали, и котлами не устанавливают никаких запорных устройств и не делают никаких обводов ни для воды, ни для газообразных продуктов сгорания. Такой экономайзер и котел представляют собой единое целое: остановка экономайзера влечет за собой остановку котла.

В водяном экономайзере кипящего типа до 20 % воды превращается в пар.

На водяных экономайзерах кипящего типа устанавливают два предохранительных клапана — при входе и при выходе воды из экономайзера.

В водяных экономайзерах кипящего типа, вода из которых выходит с некоторым содержанием пара, иногда имеет место значительная гидродинамическая разверка ( различные скорости воды) между параллельно включенными змеевиками: количество воды, поступающей в разные змеевики, сильно различается и соответственно ухудшается охлаждение отдельных змеевиков.

Чем отличается водяной экономайзер кипящего типа от экономайзера некипящего типа.

Если котлы имеют водяные экономайзеры кипящего типа и рециркуляционные линии, соединяющие водяное пространство барабана с нижними коллекторами экономайзера, то перед растопкой необходимо открыть вентили на этих линиях.

Если котлы имеют водяные экономайзеры кипящего типа и ре циркуляционные линии, соединяющие водяное пространство барабана с нижними коллекторами экономайзера, то перед растопкой котла необходимо открыть вентили на этих линиях.

Если котлы имеют водяные экономайзеры кипящего типа и рециркуляционные линии, соединяющие водяное пространство барабана с нижними коллекторами экономайзера, то перед растопкой котла необходимо открыть вентили на этих линиях.

Если котлы имеют водяные экономайзеры кипящего типа и рециркуляционные линии, соединяющие водяное пространство барабана с нижними коллекторами, экономайзера, то перед растопкой котла необходимо открыть вентили на этих линиях.

Если котлы имеют водяные экономайзеры кипящего типа и рециркуляционные линии, соединяющие водяное пространство барабана с нижними коллекторами экономайзера, то перед растопкой котла необходимо открыть вентили на этих линиях.

Если котлы имеют водяные экономайзеры кипящего типа и рециркуляционные линии, соединяющие водяное пространство барабана с нижним коллекторами экономайзера, то перед растопкой котла необходимо открыть вентили на этих линиях.

Если котлы имеют водяные экономайзеры кипящего типа и рециркуляционные линии, соединяющие водяное пространство барабана с нижними коллекторами экономайзера, то перед растопкой котла необходимо открыть вентили на этих линиях.

Экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ)

Рассматривая автомобильный экономайзер, нельзя обойти стороной и такое устройство, как ЭПХХ. У него совсем другое назначение, чем у обычного экономайзера.
Если последний, как мы только что рассмотрели, обогащает топливную смесь при значительных нагрузках, то ЭПХХ, наоборот, обеспечивает экономию топлива. Режим принудительного холостого хода – особый вариант движения.

Как правило, это связано с торможением двигателем при движении на спуске или накатом, когда скорость включена и газ отпущен. ЭПХХ дополняет имеющуюся в карбюраторе систему холостого хода. Она выполняет подачу топлива в двигатель при закрытой заслонке. В этом случае за счет разрежения, создаваемого под ней, горючее по специальному каналу холостого хода проходит через жиклер и поступает в мотор, что и обеспечивает его работу в таком режиме.

Однако если при этом машина двигается накатом или с горки, то коленчатый вал вращается с большей частотой, чем свойственно режиму холостого хода, что вызывает повышенное потребление бензина и снижает эффективность торможения двигателем. Для исключения этого срабатывает ЭПХХ, и поступление топлива прекращается. В режиме принудительного холостого хода поступление бензина прерывается с помощью электромагнитного клапана, управляемого достаточно простым электронным блоком.

Исходными данными для срабатывания ЭПХХ (электромагнитного клапана) являются сигнал датчика о закрытой заслонке и повышенное число оборотов коленвала. Такой режим ЭПХХ поддерживает пока:

  • скорость движения при отпущенной дроссельной заслонке не уменьшится;
  • не будет выключена передача и автомобиль начнет двигаться в режиме обычного холостого хода;
  • водителем не будет нажата педаль газа и движение продолжится с повышенной скоростью, экономайзер выключится по положению заслонки.

Работа экономайзера в составе карбюратора обеспечивает обогащение ТВС при повышенной нагрузке, а также экономию топлива и лучшую эффективность торможения мотором в режиме принудительного холостого хода.

Характеристики котельного оборудования совершенствуются в разных направлениях. Одни производители делают упор на расширение функциональности, другие осваивают новые системы управления, а третьи занимаются физической эргономикой. Но самым перспективным направлением считается оптимизация конструкции и процессов теплообмена. И в этом контексте особое значение имеет экономайзер. Что это такое? Это уже ставшая обязательной часть паровых котлов, которая позволяет экономить тепловую энергию, по сути, за счет вторичного использования. Впрочем, этот процесс следует рассмотреть подробнее.

Принцип работы экономайзера

Свое название это устройство получило от английского «economize» — «экономить, сберегать». Впервые экономайзер был применен в 1893 году, когда устройством предварительного нагрева был оснащен паровой котел. С тех пор экономайзер стал почти обязательным элементов водогрейной установки.

Принцип работы этого прибора идентичен принципу работы парового или водяного котла – нагрев проточной воды в замкнутом контуре. Правда, если в обычном котле вода нагревается в водяной рубашке, в которой находится топка или в теплообменнике над горелкой, то для нагрева теплоносителя используются продукты горения. Проще говоря, в экономайзере используются продукты горения топлива, имеющие высокую температуру, но при этом уже покинувшие объем котла.

Вторым важным отличием экономайзера от нагревательного котла выступает назначение. Водяной или паровой котел нагревает воды и подает ее дальше в систему отопления или горячего водоснабжения. Экономайзер предназначен только для предварительного нагрева воды перед подачей ее в контур водяного котла.

Важность этого момента заключается в том, что при работе системы отопления, после того как теплоноситель пройдет по системе труб и радиаторов и отдаст тепло при попадании в котел он охлаждается до 42-50 градусов Цельсия. После чего требуется затраты топлива и энергии до повышения температуры теплоносителя до стандартных 80-90 градусов (речь идет об автономных системах отопления частных домов)

При включении в систему отопления, экономайзер котла, используя горячие отработанные газы из камеры сгорания или топки, повышает температуру воды до 50-55 градусов перед подачей ее в котел. Такой прибор позволяет почить чистую экономию до 15% энергоносителей и повысить эффективность работы до 15%.

Принцип работы

Принцип работы КУ зависит от схемы выработки вторичных энергоресурсов и движения газов – в трубном или межтрубном пространстве.

Газотрубные утилизаторы, вторичный энергоноситель движется в газовом пространстве, вертикальном или горизонтальном. Такие установки обычно устанавливаются в схеме работы мартеновских или других печей, они обладают малыми показателями энергоэффективности.

Принцип работы котлов утилизаторов:

  1. Горячие газы с Т = 1200 С из печи движутся во по-газовоздушному тракту на вход газохода КУ, на входе, которого на стенах расположены W- нагревающие поверхности ленточных экранов и конвективный пароперегреватель.
  2. Вода, получая тепло от уходящих газов нагревается и движется в виде пароводяной смеси, с помощью естественной циркуляцией, образуя пар Р до 4.5 МПа и Т 440 С.

Общая мощность таких КУ составляет до 10 МВт. Для получения стабильной нагрузки, в котлах устанавливается предтопок, работающий с газовой форсункой. В водотрубных КУ — вторичные энергоресурсы движутся в межтрубном пространстве, а нагреваемая вода в трубах. Принцип работы котла утилизатора основан на многократной принудительной циркуляции теплоносителя в водяном контуре.

Испарительный элемент выполнен ввиде параллельных секций, что уменьшает сопротивление среды, и дает возможность использовать маломощные насосы для циркуляции воды. Схема такого КУ выполняется горизонтальной или вертикальной и определяется фактической схемой расположения оборудования.

В когенерационных установках в виде вторичных энергоресурсов используют тепло газов от турбин. Полученный пар применяется для нагревания воды в бойлерной системе отопления или на технические нужды промышленных объектов. Обычно это одноконтурные котлы с принудительной циркуляцией.

Пиролизные КУ обрабатывают отходы жилищно-коммунальной сферы и промышленности, для чего оснащены озонатором, развивающим высокотемпературный режим, что позволяет сжигать любые полимерные или бытовые отходы.

Стальные экономайзеры

Эти экономайзеры устанавливаются в котельных с давлением более 2,3 МПа. Стальные гладкие змеевики длинной 1, 8 м собираются в один пакет. Количество рядов в пакете не должно превышать 25, а высота пакета 1,5 метра. В экономайзере помещают несколько пакетов, между которыми размещают обдувочные устройства.

В отличие от чугунных, они могут быть не только кипящего, но и некипящего типа. Кипящие экономайзеры не имеют отключающего устройства и непосредственно соединены с установкой. В стальных экономайзерах температура входного теплоносителя не должна опускаться ниже 64 С.

Устройство экономайзеров

Экономайзер представляет собой вертикальные змеевики, собранные в пакет высотой около 1,4 метра. В один экономайзер входят несколько пакетов, расположенных на расстояние приблизительно 70 см, и соединенных специальными калачами. Для улучшения теплообмена трубы в нем располагают в шахматном порядке. Вода подается через коллекторы. Для осуществления контроля экономайзеры, как и другое основное котельное оборудование оснащены запорной арматурой, средствами контроля и измерения.

Чтобы не допустить перетока газов, в фланцах труб укладывают шнуровой асбест. Каркас сваривается из металлических листов, обшитых теплоизоляционными материалами. Оба торца закрываются щитками, в которых имеются крышки. Крепятся эти щитки болтами на специальные прокладки. Вся конструкция сваривается сплошными швами, которые обеспечивают герметичность.

Независимо от типа на них установлена следующая входная арматура:

  • обратный и предохранительный клапан;
  • запорный вентиль;
  • приборы учета;
  • регулятор питания.

Так же на кипящих экономайзерах устанавливают обводную линию, с дополнительным вентилем. На выходе устанавливается:

  • выпускной воздушный вентиль;
  • приборы учета;
  • предохранительный клапан;
  • сгон;
  • запорный вентиль.

На нижнем коллекторе размещают устройство для слива воды, а на верхнем — для удаления воздуха. Согласно правилам эксплуатации необходимо предусмотреть возможность для отбора проб.

Монтаж экономайзера

Блоки экономайзера устанавливаются на готовый фундамент, покрытый асбестовыми плитами или шнуром. Затем сваривается каркас устройства, и привариваются импульсные камеры к патрубкам. Газовый короб с клапанами, предохраняющими от взрыва, изготавливается отдельно и только потом приваривается сплошным швом, и подключается к котлу и трубопроводу. Если в проектной документации имеется система очистки, то последней монтируют ее.

Перед вводом в эксплуатацию надо провести осмотр швов, соединений и провести гидравлические испытания. В случае обнаружения дефектов составляется дефектная ведомость и проводятся мероприятия по устранению нарушений согласно ведомости.

Если было обнаружено несовпадение отверстия фланцевой трубы и калача, то необходимо поднять секцию до нужного уровня положив прокладки. Если коллекторы расположены не параллельно выходных колец, то под каждый коллектор устанавливают прокладки паронитовые и конусные из стали.

Чтобы предотвратить выбивания асбеста при эксплуатации, по периметру экономайзера приваривают стальную полосу. Оборудование крепят к фундаменту по нижней раме, путем приваривания к закладным элементам.

Обслуживание экономайзеров

Для эксплуатации экономайзера необходимо разработать локальную инструкцию, включающею в себя должностные обязанности оператора котельной установки.

Техническое обслуживание включает в себя:

  • очистку поверхности нагрева;
  • включение системы очистки;
  • контроль за показаниями приборов учета.

В конце отопительного периода проводится плановый предупредительный ремонт.

Поверхностный водяной экономайзер

Поверхностные водяные экономайзеры имеют ограничения ло температуре уходящих газов. По эксплуатационным и экономическим соображениям нижний предел температуры уходящих газов за водяным экономайзером при сжигании газа составляет 120 — 130 С.

Эффективность поверхностных водяных экономайзеров и воздухоподогревателей мало зависит от назначения котельной, характера потребителей тепла и других факторов.

В отличие от поверхностных водяных экономайзеров, нагревающих питательную воду котлов, и воздухоподогревателей, нагревающих дутьевой воздух, контактный водяной экономайзер является аппаратом для нагрева теплоносителя, лишь частично используемого в котле или вовсе в нем не используемого.

В отличие от поверхностных водяных экономайзеров, нагревающих питательную воду котлов, и воздухоподогревателей, нагревающих дутьевой воздух, контактный водяной экономайзер является оборудованием для нагрева теплоносителя, лишь частично используемого в котле либо вовсе в нем не используемого.

Рассмотрим котельную с котлами ДКВР и поверхностными водяными экономайзерами.

Потеря тепла с уходящими газами при сведении теплового ба-ладаа котлов по высшей теплоте сгорания для случая — установки поверхностных утилизаторов тепла ( т. е. при неизменном влагосодержании газов.

Из рис. 2 — 4 следует, что даже при установке поверхностных водяных экономайзеров и воздухоподогревателей потеря q остается весьма значительной.

Тепловая схема котельной с котлами ДКВР и контактными экономайзерами ( горячее водоснабжение по независимой системе трубопроводов. Разработана Союзсаятехлроектом.

Схема № 1 ( рис. 9 — 6) разработана для котельных без поверхностных водяных экономайзеров с независимой системой трубопроводов горячего водоснабжения.

Из табл. 8 — 2 видно, что сопротивление контактных экономайзеров при скорости газов менее критической составляет величину того же порядка, что и сопротивление поверхностных водяных экономайзеров и воздухоподогревателей. Большое сопротивление слоя насадки из колец 25Х 25 при скоростях более 1 5 м / сек объясняется наступлением режима захлебывания, при котором использование экономайзеров не рекомендуется.

Тепловая схема котельной с котлами ДКВР и контактными экономайзерами ( горячее водоснабжение при открытой схеме теплоснабжения. Разработана Союзсантехлроектом. Обозначения 9 — 5.

Ее отличие от схемы № 1 заключается в том, что холодная водопроводная вода нагревается до несколько меньшей температуры — 50 — 55 С, а питательная вода после атмосферного термического деаэратора подастся в котел не непосредственно, а через поверхностный водяной экономайзер.

Контактный экономайзер для подогрева сырой воды, идущей на химическую водоочистку, установлен за котлом Бабкок-Вилкокс Челябинской ГРЭС в 1971 г. Экономайзер разработан конструкторским бюро Челябэнерго при участии НИИСТ. Он оборудован поверхностным водяным экономайзером и воздухоподогревателем. Дымосос производительностью 87 5 тыс. м3 / ч и напором 180 мм вод. ст. с шиберным регулированием установлен на верхней этажерке.

Как индивидуальный, так и групповой экономайзер может быть в принципе установлен в любом месте газового тракта, от котлоагрегата до дымовой трубы. В промышленных котельных, где поверхностные водяные экономайзеры устанавливаются отдельно и компоновочно не являются неотъемлемой частью котлоагрегата, контактный экономайзер может быть установлен вместо поверхностного либо, при наличии места в здании котельной, рядом с ним. Во всех других случаях контактный экономайзер должен дополнять поверхностный. Чаще встречаются котельные, в которых трудно изыскать место для дополнительного оборудования.

Установка контактного экономайзера.

Конструктивные особенности

Устройство экономайзера парового котла можно расписать следующим образом:

  • 1.    Основу составляют стальные трубы из нержавейки, согнутые в змеевики и объединенные в пакеты с определенным количеством секций в каждой зоне.
  • 2.    Расположение выбирается исключительно шахматное, потому что коридорная компоновка нецелесообразна с точки зрения законов физики и свойств теплообмена.
  • 3.    В системе присутствует труба для подачи воды и такая же труба для ее забора. При этом бывают кипящие и некипящие экономайзеры, которые различаются максимально допустимой температурой внутренней среды и допустимостью конденсации теплоносителя в рабочем пространстве. Если интересуют более подробные отличия, можно посмотреть различные фото экономайзеров в интернете.
  • 4.    В дополнение монтируются различные контрольные приборы, которые в режиме реального времени будут отслеживать все рабочие параметры и своевременно оповещать о любых зашкаливаниях показателей за пределы установленной нормы.

При установке дополнительного оборудования нужно внимательно изучить особенности каждой системы, чтобы проведенная модификация не привела к невозможности ее функционирования. Например, экономайзер котла ДКВР 10-13 должен подключаться по особой схеме, иначе оборудование не сможет в полном объеме выполнять свои непосредственные функции. Расчетом должны заниматься квалифицированные специалисты, которые хорошо разбираются в специфике операций подобного рода.

Виды экономайзеровПравить

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.

Чугунные экономайзеры

Для нагрева входного теплоносителя для паровых котлов и систем теплоснабжения с давлением не более 2,3 МПа применяют экономайзера из чугуна. Они могут быть только некипящими. Для чугунного экономайзера используют двух-трех метровые ребристые трубы, скрепленные фланцами. Они могут поставляться в разобранном виде или собранными в блоки.

Трубы собираются в пакет, а затем помещаются в глухой сваренный каркас, обшитый теплоизоляцией, или делают кирпичные стены. Торцовые части закрывают съемными листами, утепленные асбестом. Для обдува в блоки встраиваются обдувочные устройства, из расчета устройство на четыре горизонтальных ряда. Между рядами имеется металлическая перегородка, а верхней части взрывные предохранительные клапаны.

В чугунных экономайзерах вода поднимается насосом снизу вверх, и нагреваясь выделяет воздух, который собирается вверху. Для его удаления устанавливаются специальные воздушники. Подогретый теплоноситель по сгонной линии, поступает в котел, что позволяет ему быстрее набрать требуемую мощность.

В чугунных экономайзерах для удаления излишков топочных газов устанавливают отдельный обводной газоход. Если температуры выходного теплоносителя становится выше допустимой, то газы переводятся на газоход, открывается сгонная линия, увеличивается подпитка.

К плюсам чугунных экономайзеров можно отнести повышенную износостойкость, а также надежность и большой срок службы. К недостаткам:

  • размер;
  • пониженная теплопередача;
  • чувствительность к гидро- удару;
  • нестандартный газоход, что увеличивает металлоемкость;
  • загрязнение внутренних поверхностей;
  • потери тепла.
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации