Экономия топлива с помощью экономайзера: рекуперация тепла, уходящего через дымоход

В паровом котле не вся тепловая энергия, выделяемая топливом, превращается в пар. Наибольшие потери составляют тепло, уходящее в атмосферу с горячими продуктами сгорания через дымоход. Чем выше температура дымовых газов, тем больше энергии теряется впустую. Экономайзер — это теплообменник, который рекуперирует часть этого тепла и возвращает его в котел.

Что такое экономайзер и как он работает?

Экономайзер представляет собой трубчатый теплообменник, устанавливаемый на выходе дымовых газов из котла. Подаваемая в котел питательная вода проходит через трубы экономайзера, при этом горячие дымовые газы, проходя снаружи труб, нагревают воду. Таким образом:

• Дымовые газы выходят в атмосферу при более низкой температуре,
• в котел поступает более горячая питательная вода,
• на производство того же количества пара расходуется меньше топлива.

Какова экономия?

Согласно широко распространённому в практике подходу, снижение температуры дымовых газов примерно на 20 °C обеспечивает повышение КПД котла примерно на 1 %. В котлах, работающих без экономайзера, температура дымовых газов может быть довольно высокой; экономайзер, снижая эту температуру на несколько десятков градусов, может повысить КПД на несколько процентных пунктов. Точное значение зависит от вида топлива, текущей температуры дымовых газов в котле и конструкции экономайзера.

Пример расчета

Рассмотрим предприятие, потребляющее 45 тонн пара в сутки и работающее на угле сорта «Сома» (около 5 000 ккал/кг, текущий КПД котла 75 %, 300 дней в году). Это предприятие потребляет около 2 160 тонн угля в год. Если экономайзер снизит температуру дымовых газов примерно на 80 °C, сократив расход топлива на 4 %:

• Годовая экономия угля: 2 160 × 0,04 ≈ 86 тонн
• При средней цене 11 000 TL/тонну: примерно 950 000 TL/год

Эта экономия повторяется каждый год. Срок окупаемости инвестиций можно приблизительно рассчитать, разделив стоимость экономайзера на эту годовую экономию.

Для каких котлов подходит эта система?

• Котлы, работающие в непрерывном режиме: экономия прямо пропорциональна количеству часов работы; в котлах, работающих в течение длительного времени, окупаемость ускоряется.
• Котлы с высокой температурой дымовых газов: количество тепла, которое можно рекуперировать, увеличивается с ростом температуры дымовых газов.
• Котлы, работающие на твердом топливе и природном газе: устройство подходит для обоих видов топлива; конструкция подбирается в зависимости от вида топлива.

Что необходимо учитывать

Кислотная точка росы

В топливе, содержащем серу (например, в угле), если температура дымовых газов опускается ниже определенного уровня, содержащиеся в них соединения серы конденсируются, образуя кислоту, которая вызывает коррозию поверхностей экономайзера и дымохода. Поэтому для температуры выхода дымовых газов устанавливается нижний предел, зависящий от содержания серы в топливе; в системах, работающих на угле, этот предел обычно поддерживается на уровне 130–150 °C.

Температура питательной воды

Слишком низкая температура воды, поступающей в экономайзер, может привести к локальному конденсату на поверхностях труб. Горячая питательная вода, поступающая из деаэратора, снижает этот риск. О роли деаэратора мы рассказали в этой статье.

Накопление сажи и золы

Особенно в системах, работающих на твёрдом топливе, трубы экономайзера со временем покрываются сажей и золой, что снижает теплопередачу. Регулярная очистка и контроль температуры дымовых газов позволяют сохранить эффективность работы. Постепенное повышение температуры дымовых газов является признаком того, что пришло время очистки.

Защита водяной части

Трубы экономайзера так же чувствительны к качеству воды, как и котловая вода. Растворенный кислород может вызывать коррозию в экономайзере; поэтому здесь также необходима качественная подготовка воды.

На что следует обратить внимание при выборе экономайзера?

• Поверхность нагрева и тип труб: существуют конструкции с гладкими трубами или с ребристыми (оребренными) трубами. Ребристые трубы обеспечивают более компактную поверхность, однако при использовании твердого топлива с большим содержанием золы они могут быть более подвержены загрязнению. Выбор должен производиться в зависимости от вида топлива.
• Потери давления на стороне дымохода: экономайзер создает дополнительное сопротивление для дымовых газов. Необходимо проверить, сможет ли имеющийся вентилятор преодолеть это дополнительное сопротивление.
• Давление на стороне воды: Экономайзер работает при давлении в котле, создаваемом питательным насосом; расчетное давление должно соответствовать этому.
• Доступ для очистки: смотровые люки и возможность очистки важны для поддержания эффективности, особенно в системах, работающих на твёрдом топливе.
• Точки измерения: Возможность измерения температур дымовых газов и воды на входе и выходе экономайзера облегчает мониторинг производительности и загрязнения.

Пример из практики

Паровой котёл коллекторного типа с вращающейся колосниковой решёткой, производительностью 6 т/ч и давлением 12 бар, изготовленный нами для завода компании «Orkide» в Кемальпаше, был введен в эксплуатацию вместе с экономайзером и мокрым скруббером. Совместная конструкция котла, экономайзера и скруббера позволяет повысить как КПД, так и качество дымовых газов на выходе.

Давайте вместе проанализируем состояние вашей котельной

Компания Çiftel Kazan с 1986 года производит паровые, термомасляные и водогрейные котлы на своем заводе в Кемальпаше, Измир. Свяжитесь с нами или позвоните по номерам +90 232 479 11 21 / +90 544 479 11 21, чтобы совместно оценить текущее состояние вашего котельного помещения и обсудить, что можно сделать для повышения эффективности и снижения затрат.