Как экономизаторы котлов сокращают потребление энергии и затраты на топливо

Как экономизаторы котлов сокращают потребление энергии и затраты на топливо

Все промышленные котлы показывают процент их энергии топлива непосредственно вверх по выхлопной трубе как горячий дымовой газ. На многих заводах, что избыток энергии составляет 10-15% от общего ввода топлива. экономайзер котла или блок утилизации тепла дымовых газов принимает эту остаточную энергию и рециркулирует ее в питательную воду до того, как она попадает в барабан котла. Результат: меньше топлива сжигается на каждый фунт пара; более низкие температуры дымовой трубы; и измеримое снижение эксплуатационных расходов.

В этом разделе мы обсуждаем работу экономайзеров котлов, различия между конденсационными и неконденсирующими типами, экономию топлива, наблюдаемую в тестах Министерства энергетики США, соображения по калибровке, типичные вопросы технического обслуживания, а также то, как экономайзер может использовать преимущества водотрубных систем. системы паровых котлов для оптимальной рекуперации тепла.

Что такое экономизатор котлов и как он работает?

Экономайзер котла - это просто теплообменник, помещенный в канал отработавших газов между головкой котла и дымовой трубой Горячий отработавший газ протекает через камеру сгорания мимо ряда оребренных трубок, несущих поступающую питательную воду, где он передает тепловую энергию для нагрева воды до того, как она достигнет барабана котла. Теплопередача происходит, когда экономайзер или теплообменник дымовых газов охлаждает газ от высокой температуры до более низкой температуры на выходе, улучшая его состояние до того, как он попадет в котел. Поскольку котел теперь получает более теплую питательную воду, требуется меньше энергии топлива, чтобы преобразовать эту воду выше температуры кипения и преобразовать ее в пар. В электростанциях с турбинными системами экономайзеры (также называемые экономайзерами) также помогают стабилизировать условия питательной воды перед секцией пароперегревателя, во многом подобно тому, как HRSG улавливает энтальпию выхлопных газов в конфигурациях комбинированного цикла.

Рекуперация тепла зависит от разницы температур между отходящим газом (350-600F в зависимости от типа котла и нагрузки) и поступающей питательной водой (часто 180-230F). чем шире дельта, тем больше извлекаемой энергии. в общей установке на газовом паровом котле экономайзер устанавливается между последним проходом котла и выхлопной трубой либо непосредственно на выходном фланце котла, либо собирается независимо в воздуховоде.

Типы экономизаторов котлов: неконденсирующие и конденсирующие

Экономайзеры котлов сортируются на два основных типа в зависимости от степени охлаждения выхлопных газов. Выбор между ними влияет на потенциал охлаждения и требования к обращению с коррозионным конденсатом.

Неконденсационные (обычные) экономизаторы

Неконденсирующиеся экономайзеры удерживают температуру выхода дымовых газов выше точки росы (в целом выше 250F для сжигания природного газа. это ограничивает конденсацию влаги на поверхности теплопередачи внутри выхлопных газов и устраняет проблемы кислотной коррозии. эти экономайзеры снижают температуру выхода дымовых газов на 100-150F больше, чем необорудованный котел, но никогда не ниже безопасной зоны выше точки росы. подходит стандартная конструкция из углеродистой стали или чугуна. Эти агрегаты увеличивают питательную воду на 20-30F и обеспечивают экономию топлива 3-5% на большинстве промышленных процессов котла.

Конденсационные экономизаторы

Конденсирующий экономайзер предназначен для охлаждения дымовых газов ниже точки росы (примерно 135F для продуктов сгорания природного газа, как указано в Паровой лист Министерства энергетики США #26A). Когда агрегаты опускаются ниже этого уровня, водяной пар в выхлопных газах начнет конденсироваться, выделяя скрытое тепло, которое в противном случае выходило бы из котловой трубы. Накопление скрытого тепла увеличивает общую эффективность больше, чем разумная рекуперация тепла.

Один компромисс: конденсационные экономайзеры должны использовать металлы устойчивые к коррозии Типичные применения включают Алюминиевые поверхности на трубах из нержавеющей стали, так как мягкокислый конденсат дымовых газов промывочная вода может затем пройти через незатронутый Любой собранный конденсат слегка кислый (pH 3-4) и нуждается в нейтрализации и сливе.

Для котлов, работающих на масле, с более высоким уровнем серы в топливе, будет находиться в пределах еще более высокой кислотной точки росы (до 275-300F). тогда неконденсирующие конструкции являются лучшим выбором, если нет стандартных трубок сплава змеевика экономайзера, чтобы выдерживать серную кислоту.

Сколько топлива может сэкономить экономизатор котлов?

По данным Паровой лист Министерства энергетики США #3 экономайзер питательной воды может снизить расход топлива на 5% до 10%, и оплачивается в среднем в течение 2 лет. на каждые 40F его дымовой газ может пойти вниз, эффективность котла увеличивается примерно на 1%.

Рассмотрим реальную перспективу: газовый паровой котел производительностью 20 т/ч будет использовать около $1,4 М топлива ежегодно, с 8000 часов/год, при цене природного газа $8/MMBtu. Такое количество энергии, примерно 6% сокращение использования топлива с помощью экономайзера, приводит к экономии около $84000 в год затрат на энергию. Затраты на модернизацию конденсатора-экономщика для этого размера составляют от $80000 до $150000, окупаясь через 2 года или меньше по критериям Министерства энергетики.

Становится лучше с конденсационным экономайзером. Как Паровой лист Министерства энергетики США #26A показывает, что конденсационный экономайзер, оснащенный низкотемпературным радиатором, обеспечивает возможное улучшение энергопотребления на 20%, включая как чувствительную, так и скрытую рекуперацию тепла.

Идеальными целями для модернизации экономайзера, в бенчмарках Министерства энергетики, являются котлы мощностью более 100 лошадиных сил котла, работающие более 75 фунтов на квадратный дюйм, с огромной долей нагрузки в течение года. Частичная нагрузка или сезонные котлы могут выиграть меньше, потому что гораздо меньше отходящего тепла от выхлопов котла проходит через котел, а потери тепла в дымовую трубу едва ли стоит восстанавливать.

Размер и установка: ключевые факторы для вашей котельной

Правильный размер экономайзера котловой батареи - это не соответствие единицы номинальной мощности. Существует целый набор факторов, влияющих на размер поверхностей теплопередачи, размещение в котельной и выбор материала.

• ✔
  Расход и температура дымовых газов – более высокие объемы и температуры выхлопных газов означают более восстанавливаемое тепло. Измерьте фактические температуры стопки при нормальной нагрузке, а не только номинальные значения.
• ✔
  Температура питательной воды, поступающей в экономайзер – Чем ниже температура поступающей питательной воды, тем больше разница температур и потенциал теплопередачи. системы с деаэраторами подают питательную воду при температуре 225 (2230 °F), ограничивая восстанавливаемую дельту.
• ✔
  Тип топлива и содержание серы — Природный газ имеет низкую точку росы кислоты (~ 135°F), что дает больше места для охлаждения горячих газов. Системы, работающие на нефти с более высокой серой, толкают точку росы кислоты до 275300°F, ограничивая, насколько далеко вы можете снизить температуру стопки.
• ✔
  Доступное пространство — Экономия. Добавьте высоту или длину к выхлопному тракту. Измерьте зазор между выпускным отверстием котла и дымовой трубой или проникновением в крышу перед заказом.
• ✔
  Пределы противодавления — Добавление экономайзера увеличивает сопротивление дымовых газов. Убедитесь, что ваш вентилятор с наведенной тягой (или естественной тягой) может справиться с дополнительным перепадом давления без уменьшения расхода воздуха при горении.
• ✔
  Водяная трубка типа жаротрубного котла Водяные трубчатые котлы (как и SZS D-типа) обычно производят выхлопные газы с более высокой температурой при более высоких давлениях, что делает их отличными кандидатами для модернизации экономайзера. Блоки противопожарных труб при более низких давлениях могут принести меньшую пользу в зависимости от профиля нагрузки.

Общие проблемы и лучшие практики обслуживания

Экономайзеры являются надежно эффективным оборудованием, если они правильно подогнаны к котельной системе. Есть некоторые режимы отказа, которые могут развиваться по мере использования экономайзера и требуют регулярного обслуживания, что может позволить установке избежать дорогостоящей замены труб или незапланированного простоя.

Кислая коррозия точки росы

Когда тепловая скорость дымовых газов падает ниже точки кислотной росы, происходит образование серной или угольной кислоты на трубках экономайзера Это основной режим разрушения внешней трубки для экономайзера, использующего нефть или высокосернистое топливо, что приводит к ухудшению состояния трубок экономайзера. Сжигание природного газа создает потенциал коррозии угольной кислоты ниже точки росы водяного пара, но на гораздо более низком уровне.

Предотвращение: удерживайте минимальные температуры выхода дымовых газов выше точки росы для неконденсирующихся экономайзеров. для конденсации экономайзеров устанавливайте коррозионностойкие сплавы и используйте системы нейтрализации конденсата.

Кислородная ямка (Уотерсайд)

Плохое удаление кислорода из питательной воды котла приводит к локальному повреждению внутренней части трубок экономайзера, что со временем приводит к перфорации. Режима первичной коррозии на берегу воды в сборках экономайзера можно избежать, используя правильную деаэрацию и химическое удаление кислорода, как это определено программой очистки питательной воды.

Загрязнение сажей и потеря тепла (у камина)

Накопление сажи и золы на поверхностях ребер наносит изолирующий слой на выхлоп котла и является классическим симптомом того, что эффективность экономайзера снижается. Чтобы предотвратить снижение эффективности, поверхность теплопередачи должна регулярно выдуваться сажей либо механически, либо паром. Постепенно растущее падение температуры на экономайзере, вероятно, является первым симптомом наличия проблемы загрязнения и должно быть исправлено на ранней стадии.

Восстановление отходящего тепла: зачем объединять экономизатор с котлом с водяной трубкой SZS

Водотрубные котлы особенно совместимы с использованием экономайзера благодаря более высокой рабочей температуре отработавших газов и большему существующему рабочему давлению, чем в типах жаротрубных труб Серия водотрубных котлов типа SZS D производства Taiguo Boiler с диапазоном их полезного КПД 92-98% уже успешно эксплуатирует одни из наиболее энергоэффективных газонефтяных паровой котел системы на планете; при дооснащении котла СЗС установка экономайзера, предназначенного для утилизации отходящего тепла, может повысить эффективность уже действующей установки еще на 5-81ТП3Т.

Серия SZS имеет диапазон выпуска, который простирается от 2-100 т/ч, и каждый котел может быть снабжен интегрированным экономайзером для рекуперации отходящего тепла из горячих газов без возникновения проблем с противодавлением или конденсации на поверхностях из углеродистой стали. Для сырья, работающего на природном газе, экономайзер, установленный на котле SZS, также может достичь уровня эффективности выше 95% (некоторое реальное применение для экономии энергии при операциях с высокой пропускной способностью).

Наш инженерный отдел может предоставить расчеты размеров экономайзера в рамках обычных услуг котировок котла. мы можем сопоставить площадь поверхности теплопередачи и конфигурацию змеевика с вашей фактической нагрузкой, фактическим выбранным топливом и температурой питательной воды (так что вы получаете правильный экономайзер для вашего завода, а не стандартное готовое предположение.

Запросите расценку на размер экономиста

Часто задаваемые вопросы