Варианты компоновки экономайзера:
а — расположение змеевиков перпендикулярно к фронтальной стене котла; б — также, параллельно; в, г — двусторонне-параллельное расположение змеевиков относительно фронтальной стены; 1 — барабан; 2 — водоперепускные трубы; 3 — экономайзер; 4 — входные коллекторы; 5 — перекидные трубы.
Водяные экономайзеры в отопительных котлах
Экономайзер представляет собой важный теплообменный элемент отопительного котла, который использует теплоту продуктов сгорания топлива для предварительного подогрева или частичного испарения питательной воды, подающейся в барабан котла. В зависимости от температуры, на которую подогревается вода, экономайзеры делятся на некипящие и кипящие. В некипящих экономайзерах для обеспечения надежности работы подогрев воды производится до температуры на 20 °С ниже температуры насыщенного пара в паровом котле или температуры кипения воды при заданном рабочем давлении конкретного водогрейного котла. В кипящих экономайзерах происходит как подогрев воды, так и частичное (до 15 %) ее испарение.
В зависимости от материала, из которого изготовлены экономайзеры, они могут быть чугунными и стальными. Чугунные экономайзеры используются при давлении в барабане котла не более 2,4 МПа, в то время как стальные могут быть применены при любых давлениях.
Чугунный водяной блочный одноколонковый экономайзер состоит из оребренных труб (3) (см. рис. 18), которые соединяются друг с другом с помощью калачей. Процесс прохода питательной воды осуществляется по всем трубам с нижней части к верхней, в то время как продукты горения проходят через промежутки между ребрами труб. В чугунных экономайзерах кипение воды строго запрещено, так как это может привести к гидравлическим ударам и разрушению устройства. Для поддержания чистоты поверхности нагрева водяные экономайзеры оснащены обдувочными аппаратами.
Блочный одноколонковый чугунный водяной экономайзер:
а — продольный разрез; б — поперечный разрез; 1 — заслонки; 2 — обдувочное устройство; 3 — чугунные оребренные трубы; 4 — газоход.
Согласно требованиям Ростехнадзора, некипящие экономайзеры должны быть оснащены байпасными линиями для отключения по водяному тракту и по тракту продуктов горения, то есть, должны иметь обводные линии в отопительном котле.
Установка обводной газоходной системы для отключения отдельного водяного экономайзера по тракту продуктов горения не является обязательной, если имеется сгонная линия, обеспечивающая постоянный обвод воды через экономайзер в деаэратор в случае повышения ее температуры после прохождения экономайзера. Сгонная линия используется во время растопки котла. Схема подключения чугунного экономайзера с устройством сгонной линии представлена на рис. 19.
На входе воды в экономайзер и на выходе из него устанавливаются два предохранительных клапана (5) и два запорных вентиля (2). Также необходимы манометр, вентиль (б) для удаления воздуха при заполнении системы водой, вентиль (8) на дренажной линии для слива воды из экономайзера и обратные клапаны (3).
Стальные трубчатые экономайзеры изготавливаются из труб диаметром 28-38 мм, эвальцованных или вваренных в коллекторы (1) круглого или квадратного сечения, которые размещаются за пределами газохода.
Змеевики располагают в шахматном порядке и монтируют с помощью специальных подвесок или опирают на опорные балки (3). Для обеспечения необходимого расстояния между змеевиками применяются дистанционные гребенки (4).
Схема подключения чугунного экономайзера:
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 и ожидаемого экономического эффекта:
- Звоните по телефону — 8 (343) 380 23 40
- Пишите на почту —
Что это такое
Экономайзер — это устройство для теплообмена, устанавливаемое в котельных с целью утилизации тепла от уходящих дымовых газов. Основной задачей этого агрегата является передача оставшегося тепла от отработанных газов к питательной воде, что позволяет повышать её температуру перед поступлением в основной котел. Это не только приводит к снижению расхода топлива, но и уменьшает тепловые потери через дымоход. Таким образом, экономайзер значительно увеличивает общую эффективность котельной.
Экономайзер работает на основе простого принципа теплообмена. Дымовые газы, покидающие котел, обычно имеют достаточно высокую температуру, которая может просто теряться в атмосфере. Однако экономайзер позволяет использовать остаточное тепло для предварительного подогрева питательной воды, которая затем подается в котел.
Этот процесс можно разделить на несколько этапов:
- Забор тепла дымовыми газами: горячие дымовые газы, выходящие из котла, направляются через специальные трубы, встроенные в экономайзер;
- Передача тепла воде: через другие трубопроводы в системе экономайзера циркулирует холодная или нагретая питательная вода. Когда вода проходит через систему, она нагревается за счет тепла, передаваемого от дымовых газов;
- Охлаждение дымовых газов: в процессе теплообмена дымовые газы охлаждаются, что снижает температуру их выхода в атмосферу. Это, в свою очередь, уменьшает теплопотери и повышает экологическую безопасность работы котельной;
- Подача нагретой воды в котел: подогретая в экономайзере вода поступает в основной котел, где для достижения необходимой температуры потребуется меньше топлива. Это позволяет существенно экономить ресурсы и снижать эксплуатационные расходы.
Для чего нужен
Экономайзер выполняет несколько ключевых функций. Во-первых, это экономия средств. Благодаря предварительному нагреву воды снижается количество топлива, необходимого для поддержания нужной температуры в котле. Это ведет к сокращению затрат и повышению экономической эффективности всей системы.
Во-вторых, использование экономайзера повышает коэффициент полезного действия (КПД) котельной. Утилизация остаточного тепла позволяет увеличить КПД, что особенно важно для крупных промышленных объектов и тепловых электростанций.
Третьим важным аспектом является экологичность. Охлаждение дымовых газов снижает их выходную температуру, что, соответственно, уменьшает количество вредных выбросов и делает работу котельной более экологически чистой.
Наконец, снижение температуры дымовых газов уменьшает износ дымоходов и других компонентов системы, что в свою очередь повышает долговечность оборудования и снижает затраты на его обслуживание и ремонт.
Таким образом, экономайзер является неотъемлемой частью котельной, способствующей эффективному использованию энергии и снижению топливных затрат. Благодаря утилизации остаточного тепла отработанных газов, экономайзер не только увеличивает КПД котельной, но и положительно влияет на экологическую обстановку.
Принцип работы и обслуживание
При планировании паровой котельной целесообразно предусмотреть установку экономайзера, что позволяет сэкономить на расходах топлива. Принцип работы устройства аналогичен принципу работы водогрейного или парового котла — в замкнутом контуре происходит нагрев воды. Единственным отличием является то, что в обычном котле нагрев воды осуществляется от сгорания топлива, тогда как в экономайзере нагрев теплоносителя происходит за счет используемых уходящих продуктов горения.
Обслуживание экономайзера требует особого внимания, оно осуществляется оператором, который также управляет котлом. Внешнюю очистку агрегата проводят с использованием обдувочных аппаратов, тогда как очистка внутренних поверхностей осуществляется специальным способом — с помощью продувки водой.
Процесс включает следующие шаги:
- Подача горячей питательной воды в барабан котла, в результате чего вырабатывается пар.
- Подача продувочной воды по трубопроводу в обмывочный агрегат.
- Направление продувочной воды на внутреннюю поверхность нагрева.
- Очистка поверхности от топливных отложений.
Чтобы работа экономайзера и парового котла была синхронизирована, необходимо внедрить систему безопасности и контроля.
Подготовка к работе
Блочный экономайзер поставляется в собранном виде, его разделяют на транспортируемые блоки.
Процесс монтажа экономайзера подразумевает установку его на фундамент, соединение отдельных блоков по системам водоснабжения с использованием калачей, сварку каркасов и приварку импульсных камер к патрубкам, изготовление и установку подводящего газового короба с взрывными предохранительными клапанами, а также подключение этого короба к трубопроводам котла. Монтаж системы импульсной очистки производится в соответствии с проектом котельной и паспортом устройства.
Все сварочные работы по монтажу экономайзера и его компонентов должны выполняться в соответствии с разделом 5.3 «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов». Стыковые сварные швы, соединяющие импульсные камеры с патрубками, пламенепроводами, демпфером и смесителем, при проведении монтажа подлежат внешнему осмотру, контролю неразрушающими методами и механическим испытаниям, как указано в «Правилах». Исправление выявленных дефектов должно соответствовать требованиям пункта 5.12 «Правил».
При соединении блоков экономайзера с помощью калачей могут возникать несовпадения отверстий фланцев труб и калачей, предназначенных под болты или шпильки. Для устранения этих проблем требуется приподнять либо верхнюю, либо нижнюю секции труб, установив под них прокладки соответствующей толщины.
При монтаже верхних и нижних коллекторов с двумя или тремя подводами может возникнуть непрямолинейность фланцев, коллекторов и выходных колен. Для решения этой задачи необходимо использовать стальные конусные прокладки с установкой с каждой стороны и паронитовые прокладки.
Во время подготовки экономайзера к работе, если потребуется разъединение болтовых соединений труб с дугами, следует закрепить болты М20Х85 стопорными кольцами, чтобы предотвратить их выпадение при последующей сборке. Если используются шпильки для соединения труб с дугами и калачами, стопорные кольца не применяются.
Для обеспечения газоплотности между экономайзером и фундаментом необходимо укладывать листовой или шнуровой асбест. Чтобы предотвратить выбивание асбеста во время работы системы ГИО, следует приварить по контуру экономайзера прерывистую стальную полосу.
Крепление экономайзера к фундаменту выполняется с помощью приварки нижней рамы к закладным элементам, которые установлены со стороны камер газоимпульсной очистки.
Верхний газовый короб соединяется с экономайзером с использованием сплошного шва. На двухколонковых экономайзерах следует дополнительно приварить перегородки между экономайзером и газовым коробом.
По завершении монтажа экономайзер подлежит гидравлическим испытаниям на пробное давление в соответствии с «Правилами». Все выявленные неплотности должны быть устранены. Верхний газовый короб, импульсные камеры, пламенепровод и демпфер должны быть теплоизолированы в соответствии с проектом котельной.
Чугунный экономайзер
Чугунные экономайзеры имеют некоторые недостатки, такие как громоздкость, особенно в случаях, когда площади нагрева велики, низкая теплопередача и высокая чувствительность к гидравлическим ударам, что делает невозможным достижение кипения воды в таких устройствах. Наличие нестандартного газохода увеличивает металлоемкость конструкции, затраты на ее изготовление и монтаж, увеличивает количество присосов воздуха и теплопотери в окружающую среду; быстрое загрязнение чугунных ребристых труб сажей и золой также снижает технико-экономические показатели данных устройств.
Чугунные водяные экономайзеры могут работать только в некипающем режиме. Температура воды на выходе из чугунного экономайзера должна быть на 20 °С ниже температуры насыщения, так как прокипячивание воды в этих устройствах строго запрещено. Стальные экономайзеры, напротив, допускают кипение воды. Температура входящей воды у всех типов экономайзеров должна быть выше температуры точки росы топочных газов на 5-10 °С, чтобы избежать низкотемпературной коррозии.
Экономайзеры некипящего типа сконструированы из чугунных ребристых труб с квадратными фланцами, на торцевых сторонах этих фланцев предусмотрены канавки с четырьмя сторонами, куда укладывается шнуровой асбест для обеспечения герметичности. Отдельные чугунные ребристые трубы длиной 1,5; 2; 2,5; 3 м соединяются между собой с использованием калачей. Для очищения от внешних отложений, особенно тех, которые скапливаются между ребрами, чугунные трубы включаются в компоновку блоками так, чтобы горизонтальных рядов было не более 8 (4 + 4), между которыми устанавливаются обдувочные аппараты. В период растопки котла, пока у котельной установки недостаточная паровая производительность, нагретая в чугунном экономайзере вода сливается в деаэратор или бак с питательной водой через сгонную линию. Жидкость в экономайзере должна перемещаться только снизу вверх со скоростью не менее 0,3 м/с, так как при нагревании воды происходит выделение воздуха, который затем удаляется из верхней части экономайзера с помощью воздушника.
Дымовые газы в экономайзере могут двигаться в любом направлении со скоростью от 6 до 10 м/с. Чугунные экономайзеры могут быть оснащены обводным газоходом для топочных газов. Если наблюдается избыточный рост температуры воды, выходящей из экономайзера в некипающем режиме, необходимо переводить газы, либо частично, либо полностью, на обводной трубопровод, а также открывать сгонную линию и усиливать подачу воды.
В блочных чугунных экономайзерах котлов между ребристыми трубами устанавливается вертикальная металлическая перегородка, которая делит устройство на две равные части. Боковые стены имеют кирпичную кладку или двухслойную металлическую обшивку, внутри которой расположен изоляционный материал (шлаковата, асбестовермекулит и т. д.), а торцевые стены экономайзеров после установки калачей закрываются съемными металлическими крышками с асбестовыми прокладками. В верхней части каждой секции устанавливаются взрывные предохранительные клапаны.
На экономайзере некипающего типа устанавливаются различные элементы автоматизации: на входе — обратный клапан, обводная линия с вентилем, запорный вентиль, регулятор подачи, манометр и термометр; на выходе — вентиль для удаления воздуха (вантуз), манометр, предохранительный клапан, термометр, сгонная линия и запорный вентиль. На нижнем коллекторе необходимо установить трубопроводы для слива воды (сливной вентиль), а в удобных местах разместить устройства для отбора проб воды и измерения температур и давления, а на верхнем коллекторе котельной установки — вентиль для удаления воздуха.
Что такое экономайзер в котельной?
Что же такое экономайзер в котельной? В зависимости от принципа работы, материала, уровня подогрева воды и условий компоновки, а также типа нагрева поверхности устройства они делятся на:
- чугунные и стальные;
- кипящие и некипящие;
- водогрейные и паровые;
- поверхностные и контактные;
- гладкотрубные и ребристые.
Все виды экономайзеров имеют множество различных исполнений, что связано с их технологическими особенностями, а также с характеристиками материалов, позволяющими взаимодействовать с паром и учитывающими поведение различных сред.
Экономайзеры состоят из змеевидных оребренных труб, оснащенных фланцами для соединения с другими трубами с помощью стальных калачей, впускного и выпускного коллекторов, опоры для всей конструкции, а также датчиков уровня воды, предохранительных клапанов и вентилей, термометра и манометра.
Устройство может быть разделено на пакеты высотой до 1 м, с расстоянием между пакетами в 55-60 см.
Принцип работы и особенности применения
Поверхностные экономайзеры являются наиболее простым видом устройства. Они имеют ограничения по температуре эксплуатации и сравнительно низкий коэффициент полезного действия (КПД).
Контактные экономайзеры применяются для обеспечения водоснабжения в местах массового пользования, таких как бани и прачечные. Их устанавливают дополнительно к поверхностным устройствам, и для их функционирования монтируются промежуточные теплообменники.
Поверхностные экономайзеры бывают питательными и теплофикационными. В первом случае вода нагревается прежде всего для котлов, во втором — сразу для систем отопления. Теплофикационные устройства требуют большего объема воды по сравнению с поверхностными.
Чугунные экономайзеры известны своей долговечностью и устойчивостью к различным видам разрушений (как механических, так и химических).
Тем не менее, давление в трубах не должно превышать 2,4 МПа, что исключает возможность их использования в кипящем режиме. У этих устройств имеются и другие особенности, которые следует учитывать при проектировании.
Недостатками чугунных экономайзеров являются: неэффективная теплопередача, значительные размеры по сравнению с другими типами (это отражается на габаритах самой конструкции и затратах на производство и установку); несмотря на свою прочность к механическим повреждениям, они более уязвимы к гидравлическим ударам; сложность в обслуживании, которая может выражаться в быстром загрязнении золой и сажей, что, в свою очередь, ухудшает экономические и тепловые показатели.
На российском рынке представлен электрический настенный отопительный котел от компании Vaillant!
Электрические котлы Галант — читайте здесь.
Чугунные экономайзеры пользуются популярностью благодаря своей практичности и долговечности, однако в последние годы все чаще заменяются стальными моделями с более широким диапазоном применения.
Стальные системы используются в котлах, работающих на газообразном топливе, где избыточное давление пара превышает 23 кгс/см².
Существуют определенные требования к температуре воды на входном коллекторе такого устройства — она не должна быть ниже установленных значений, которые варьируются в зависимости от используемого топлива.
Стальные экономайзеры, в отличие от чугунных, могут работать в кипящем режиме.
В кипящих экономайзерах питательная вода, примерно, на 20% превращается в пар. Из-за высоких давлений пара эти устройства более подвержены коррозии, поэтому скорость потока воды в трубах таких экономайзеров должна составлять как минимум 1 м/с.
Некипящие устройства, в свою очередь, не выдерживают высоких давления, поэтому пар из системы приходится отводить. В остальном, они не имеют значительных отличий от кипящих экономайзеров.
Принцип работы экономайзеров обладает уникальными характеристиками, которые зависят от вида устройства и условий эксплуатации, что крайне важно учитывать при проектировании и выполнении необходимых расчетов.
Газовые водогрейные котлы имеют газоплотную топочную камеру и конвективную секцию, выполняющую функцию экономайзера.
Для более подробной информации о паровом котле ДКВр, читайте здесь.
В настоящее время выполняются технические и технологические мероприятия по совершенствованию экономайзеров для котлов.
Разнообразие исполнений экономайзеров значительно, а их применение обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ, таких как повышение КПД, улучшение экологической ситуации и сокращение объемов эмиссии вредных газов в атмосферу.
