Автономный экономайзер что это
Экономайзеры паровых и водогрейных котлов
Опубликовано: 28 февраля 2011 г.
В. Котлер, к. т. н., В. Янкелевич
Для промышленных паровых котлов с давлением пара до 1,3–1,6 МПа (котлы ДЕ, ДКВР, импортные) температура кипения воды и насыщенного пара составляет 195–200 °С. Соответственно температура уходящих газов за котлом – порядка 250–300 °С в зависимости от вида топлива. Температура питательной воды после деаэраторов атмосферного типа – 100–105 °С. Если подавать эту воду непосредственно в барабан котла, то она будет догреваться до температуры кипения за счет конденсации части пара. При этом температура поверхностей нагрева котла будет практически равна температуре насыщения (кипения), и температура уходящих газов, которая определяется в первую очередь степенью нагрева поверхностей, не изменится. Для возможности использования тепла уходящих газов и снижения расхода топлива необходимо выделить отдельную поверхность нагрева с относительно низкой температурой – экономайзер.
Рис. 1. Транспортабельные блоки экономайзеров. Входной и выходной трубопроводы воды выведены вверх. Продукты сгорания проходят сверху вниз. В центре торцевой стенки отверстия для аппаратов очистки.
В него поступает вода из атмосферного деаэратора с температурой 100 °С и подогревается до 150–160 °С. За счет этого температура уходящих газов снижается до 145–180 °С в зависимости от вида топлива, а расход топлива уменьшается на 10–12 %.
Экономайзеры могут быть кипящими и некипящими. В первых вода может догреваться до кипения и даже кипеть. Допускается испарение части воды (до 15–25 %).
Экономайзеры включаются по схеме противотока по отношению к продуктам сгорания, а вода в них нагревается до кипения постепенно. Горячие продукты сгорания из котла обтекают сначала самую горячую часть экономайзера, затем постепенно проходят через холодную часть и соответственно охлаждаются.
Конструктивно экономайзеры могут быть выполнены из змеевиковых гладких или оребренных труб. Иногда используют плавниковые трубы (при установке их по ходу движения газа).
Рис. 2. Чугунные трубы монтируются фланцами впритык так, что фланцы образуют торцевую стенку экономайзера. Уплотнение стенки производится асбестовым шнуром, который укладывается в канавки между фланцами. Движение воды по трубам обеспечивается полукруглыми калачами
Для котлов ДЕ и ДКВР чаще всего используют чугунные экономайзеры из оребренных труб. Наружный диаметр труб – 76 мм, толщина стенок трубы – 8 мм, ребра – 146×146 мм. Эти экономайзеры могут быть только некипящими – температура воды на выходе должна быть ниже температуры кипения воды не менее чем на 20 °С. В горизонтальной плоскости число труб в пакете определяется по оптимальной скорости продуктов сгорания, количество которых зависит от паропроизводительности котла. Скорость дымовых газов, проходящих через пакеты экономайзера, обычно принимают 6–9 м/с. Число горизонтальных рядов экономайзера рассчитывается исходя из требуемой поверхности нагрева. Расчетная скорость воды в трубах некипящего экономайзера должна быть не менее 0,5–0,6 м/с.
Блочные чугунные экономайзеры производства Кусинского литейно-механического завода состоят из пакетов труб с оребрением, соединенных между собой и заключенных в каркас с теплоизоляционной обшивкой. По желанию заказчика предусмотрена комплектация коробом для подвода газов. Эти экономайзеры предназначены для нагревания питательной воды в паровых и водогрейных стационарных котлах с рабочим давлением до 2,4 МПа. Предельное рабочее давление в экономайзере – 2,5 МПа. Возможно использование паровой или газоимпульсной очистки поверхностей нагрева.
Рис. 3. Экономайзер из чугунных труб в сборе. Видны чугунные калачи. Продукты сгорания проходят сверху вниз
Экономайзеров производства Бийского котельного завода устанавливаются за котлами, работающими только на газе, не содержащем серы и при наличии деаэраторов атмосферного типа. Экономайзеры набираются из змеевиков длиной 1820 мм с радиусом гиба 50 мм в пакеты. Диаметр стальных труб 28×3 мм. Расстояние для лазов между пакетами – 450 мм.
Рис. 4. Стальной экономайзер в виде транспортабельного блока. Обшит металлическими листами. С правого торца видны входной (снизу) и выходной (сверху) коллекторы. В центре – лаз в пространство между пакетами змеевиков. Вход продуктов сгорания сверху, выход – снизу.
Теплофикационные экономайзеры используют и для водогрейных котлов с целью дополнительной утилизации тепла продуктов сгорания. Их эффективность по экономии топлива будет существенно ниже, чем для паровых котлов – не более 4–5 %.
Проблемы с экономайзерами паровых котлов низкого давления
Оребренные трубы экономайзеров собраны в пакеты на фланцах с калачами. Периодически требуется ремонтировать уплотнения.
Общей проблемой для экономайзеров во многих случаях является отсутствие надлежащей деаэрации питательной воды. Наличие в питательной воде растворенного кислорода ведет к интенсивной коррозии внутренней поверхности труб. Особенно страдают от этого стальные экономайзеры. В случаях, когда нет полной уверенности в надежной работе деаэратора, лучше использовать чугунные, которые мало чувствительны к внутренней коррозии труб.
Все проблемы, характерные для экономайзеров паровых котлов, в полной мере относятся и к теплофикационным экономайзерам.
При сжигании природного газа
Природный газ – наиболее чистое топливо. Единственная проблема – возможность конденсации влаги из продуктов сгорания. При температуре стенки трубы около 57 °С и ниже на наружной поверхности труб начинает осаждаться конденсат. Из-за наличия в продуктах сгорания углекислоты (от сгорания содержащегося в природном газе углерода) и следов азотной кислоты (образуется при горении любого топлива из азота воздуха) конденсат имеет кислую реакцию – показатель рН может быть равен 4,0 и ниже.
В связи с выделением кислого конденсата из продуктов сгорания возможна коррозия наружных поверхностей труб. Поэтому необходимо принимать меры для поддержания температуры питательной воды на входе в экономайзер не ниже 60–70 °С. При невозможности стабильной работы котла с такой температурой питательной воды на входе в экономайзер также целесообразно устанавливать чугунные экономайзеры.
При сжигании мазута
В качестве топлива в промышленных и отопительных котельных обычно используют сернистый мазут с содержанием серы от 2 до 3,5 %. Основная часть серы при сгорании окисляется до сернистого ангидрида SO2, но очень малая часть окисляется до серного ангидрида SO3. В присутствии водяного пара на наружной поверхности труб конденсируется серная кислота, которая может быстро вывести из строя стальной экономайзер. При использовании в качестве топлива сернистого мазута необходимо использовать только чугунные экономайзеры. Однако и они при длительной работе котлов на мазуте могут подвергаться сильной коррозии. Обычно разъедаются кислотой ребра труб, из-за этого эффективность теплообмена снижается, увеличивается расход топлива.
Заключение
По всем изложенным выше причинам чаще всего используются чугунные экономайзеры, хотя они могут иметь бόльшие габариты и обладают повышенными требованиями относительно обслуживания и ремонта по сравнению со стальными змеевиковыми.
Выбираем конденсационный экономайзер
В предыдущем выпуске журнала мы вместе считали, насколько можно повысить эффективность паровой системы за счет установки экономайзеров.
Продолжим тему: рассмотрим существующие типы экономайзеров и критерии, которые помогут выбрать оборудование, идеально отвечающее техническим условиям на вашем объекте.
Конденсационный экономайзер может увеличить общую эффективность регенерации тепла и паровой системы до 10% за счет снижения температуры дымовых газов до температуры ниже точки росы, что приводит к повышению эффективности утилизации отработанного тепла. Эффективность котлов, оборудованных экономайзерами, таким образом, может превышать 90%.
Экономайзеры непрямого действия (бесконтактные)
Такой экономайзер может нагревать жидкости до температуры 93 °С, понижая температуру уходящих газов до 25 °С. Происходит это за счет отъема тепла у горячих дымовых газов, проходящих через один или несколько кожухотрубных или трубчатых теплообменников.
Бесконтактный экономайзер способен подогревать воду до более высокой температуры, чем экономайзер прямого действия.
Важно, чтобы теплообменник был спроектирован таким образом, чтобы выдерживать коррозию от сконденсированных водяных паров, образующихся при сжигании углеводородных видов топлива, таких как природный газ или светлые нефтепродукты. Сконденсированный водяной пар — окислитель, и, если его утилизация предполагается посредством канализационной системы или использования в качестве технологической воды, предварительно он должен быть нейтрализован.
Конденсационный экономайзер непрямого действия
Экономайзеры прямого действия (контактные)
В таких устройствах нагреваемая жидкость вступает в непосредственный контакт с горячими дымовыми газами, благодаря чему не происходит загрязнение теплопередающих поверхностей. Жидкость забирает тепло у уходящих газов, при этом происходит конденсация водяных паров, содержащихся в них. Для улучшения контакта между распыляемой водой и дымовыми газами камера распыла жидкости может быть снабжена изоляцией, а для предотвращения уноса мелких капель необходим каплеуловитель.
Конструкция контактного экономайзера обеспечивает высокую теплопередачу в сочетании с возможностью регенерации воды, поскольку нагретую воду можно аккумулировать и использовать в качестве питательной воды котла для отопления помещений или удовлетворения потребностей технологического процесса.
Конденсационный экономайзер прямого действия с внешним теплообменником
Конденсат, выделяющийся из дымовых газов, имеет повышенную кислотность и должен быть подвергнут предварительной обработке перед использованием. Помимо этого, может потребоваться его фильтрация при использовании видов топлива, отличных от природного газа.
Важное условие эффективной работы установки — строгие требования к подогреву холодной подпиточной воды. Поскольку контактный экономайзер работает в условиях, приближенных к атмосферному давлению, высота над уровнем моря и температура дымовых газов накладывают ограничения температуры подпиточной воды, которая должна быть на уровне 45-60 °С.
Чтобы решить, устанавливать ли конденсационный экономайзер, и какой тип стоит выбрать вам, оцените изменения рабочих параметров системы.
Рассмотренные типы экономайзеров подогревают воду для котлов и снижают потребности деаэратора в паре, тем самым обеспечивая большим количеством пара технологические процессы. Потенциал экономии энергии снижается, если большая часть пара, поступающего в деаэратор, вырабатывается в результате регенерации тепла продувок. Конденсационный экономайзер также может ограничивать или уменьшать производство энергии паровой турбиной с противодавлением, если пар на выходе из турбины используется для поддержания давления в паропроводе низкого давления. Снижение температуры дымовых газов приводит к снижению их подъёмной силы, что должно учитываться при расчетах рассеивания загрязняющих веществ.
Сравним эксплуатационные характеристики экономайзеры обоих типов:
1 В случае повторного использования конденсата требуется его очистка. В противном случае, теплообменные поверхности должны быть выполнены из специальных устойчивых к коррозии материалов.
2 В случае повторного использования конденсата требуется его очистка. Более высокие окисляющие свойства из-за присутствия в растворе SOx. Теплообменные поверхности должны быть выполнены из специальных устойчивых к коррозии материалов.
Конденсационные экономайзеры требуют разработки и проектирования применительно к конкретным условиям применения, а также глубокого понимания того, как их работа повлияет на существующее оборудование и водно-химический режим объекта.
Назначение и способы изготовления экономайзера для котла отопления
Главная / Автоматика котлов
Время на чтение: 3 мин
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 %.
Что из себя представляет экономайзер для котла
Экономайзер котла (утилизатор теплового выхлопа) – это теплообменный агрегат, который повышает КПД устройства за счёт уже отработанной энергии.
Так выглядит стандартный простой экономайзер.
Фактически он принимает на себя тепло отводных продуктов горения (дымовых газов), которое выделяется в процессе работы практически любого котла (в т. ч. твёрдотопливного и газового), аккумулирует его и направляет изначальному теплоносителю для дополнительного полезного использования.
Так выглядит простой экономайзер для бытового котла
Что это такое и для чего нужен
По сути, экономайзер является опциональной деталью для котла, которая добавляет возможность предварительного нагрева теплоносителя без использования основной (высвобождаемой при сгорании топлива) тепловой энергии оборудования, что помогает максимально оптимизировать его работу:
Таким образом, в связке с автономными котлами большой мощности стоимость экономайзера окупается уже через 2–3 года постоянного использования.
Конструкция и принцип работы
В базовом исполнении устройство экономайзера представляет собой многоступенчатую систему трубок змеевидной или зигзагообразной формы. Эти трубки объединяются по несколько секций (общей конфигурации) в один блок, который в целях безопасности обшивается теплоизоляционным каркасом.
В нижней части конструкции находится впускная труба для подачи воды, а сверху – выпускная труба для забора теплоносителя. Также, непосредственно перед впускной линией монтируется предохранительный клапан: его главное назначение – защита мест соединения труб от резких скачков давления (гидроудара).
Выхлопные газы отдают тепло экономайзеру, встроенному в систему выхлопа.
Принцип работы экономайзера заключается в создании противоточной схемы движения нагреваемого элемента и уходящих дымовых газов: вода принудительно (насосом) нагнетается и последовательно идёт вверх, а продукты сгорания, наоборот, направляются вниз, что обеспечивает лучший теплообмен.
Экономайзеры котлов. Устройство и монтаж
Экономайзер котлов является агрегатом котельной установки, который предназначен для нагрева питательной воды, перед тем, как она поступит в котел. Подогрев воды происходит за счет тепла уходящих газов из топки. Обычно водяные экономайзеры производятся следующим образом: трубы сгибаются в вертикальные змеевики и компонуются в пакеты. Поверхность экономайзера разделяется на пакеты не выше одного метра, разрывы между ними составляют 65-80 см. Благодаря чему эксплуатация и ремонт оборудования становится максимально удобным. Трубы экономайзера в большинстве случаев располагают в шахматном порядке, так как коридорное расположение в условиях теплообмена является нецелесообразным. На электростанциях перед поступлением питательной воды в котел, она подогревается в регенеративном цикле. Нагрев производится за счет забора пара из турбины до 215-270°C. Это позволяет уменьшить размеры поверхности экономайзера.
Для удобства работы устройства и обеспечения нормальных эксплуатационных условий немаловажно, чтобы экономайзеры были оснащены арматурой, приборами безопасности, а также контрольно-измерительными приборами, которые должны находиться в зоне видимости и быть доступными для обслуживания.
Разновидности экономайзеров
Экономайзеры могут быть контактными и поверхностными. Поверхностные бывают теплофикационными и питательными. Теплофикационные экономайзеры используются для подогрева воды для систем отопления, а питательные – для подогревания воды для питания котлов.
Также экономайзеры отличаются и по материалу изготовления. Существует два вида:
Основополагающие характеристики экономайзеров:
— степень подогрева воды;
— индивидуальное или групповое размещение относительно котлов.
Водяные экономайзеры предназначаются для подогрева питательной воды, либо воздуха в котельных установках, а также нагрева воды в системах теплоснабжения. Вода, движущаяся снизу вверх, подогревается при помощи тепла уходящих продуктов сгорания топлива, которые движутся сверху вниз, что улучшает теплообмен. Водяные экономайзеры изготавливаются как из ребристых, так и из гладких чугунных труб. Для более высоких температур и давления устройства производятся из гладких стальных труб.
Контактные водяные экономайзеры – это устройства для подогрева воды в системах технологического и бытового горячего водоснабжения. Для бытового горячего водоснабжения, если есть промежуточные теплообменники, возможно использование тепла, полученного при помощи контактных экономайзеров. Данный вид оборудования устанавливают либо непосредственно за котлами, либо за поверхностными экономайзерами.
Чугунные экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды в паровых котлах и системах теплоснабжения с рабочим давлением не выше 2,4 МПа. Сборка устройства происходит из двух- трехметровых ребристых чугунных труб, которые соединяют чугунными коленами. Чугунные экономайзеры поставляют в котельные как блоками, так и россыпью. Горизонтальные ряды труб, но не более 8, компонуют в группу, затем группы образуют колонны, которые разделяют металлическими перегородками. Группы покрывают каркасом с глухими стенками, обшитыми материалами для теплоизоляции. Торцы экономайзеров предохраняются съемными щитами из металла. Они оснащаются устройствами для обдува, которые встроены в блоки. При этом должно быть не более 4 горизонтальных рядов, обдувающихся одним устройством.
Одно из преимуществ чугунных устройств – это очень высокое сопротивление к любым механическим и химическим разрушениям. Срок эксплуатации чугунных экономайзеров значительно дольше срока стальных. Но при этом чугунные модели могут быть только «не кипящими». Необходимо, чтобы температура воды при входе в экономайзер была на 5-10°С выше температуры точки росы уходящих газов, и на 40°С ниже температуры насыщенного пара при выходе из него (давление в котле соответствующее). Недостатки чугунных экономайзеров: низкая теплопередача, громоздкость ( в особенности при большой площади нагрева), высокая чувствительность к гидравлическим ударам. Именно это не позволяет доводить воду до кипения. Из-за нестандартного газохода экономайзера увеличивается металлоемкость конструкции, потери тепла, присосы воздуха, а также затраты на его производство и установку. Чугунные ребристые трубы быстро загрязняются сажей и золой, что значительно ухудшает технико-экономические показатели чугунных экономайзеров.
Стальные экономайзеры состоят из нескольких секций змеевиков. Стандартные змеевики имеют длину 1820 мм. Секции производят из труб с определенной длиной и радиусом гиба. Максимальная высота отдельных пакетов змеевиков не должна превышать более 1,5 м, максимальное количество рядов – 25. Для обдувочных устройств между пакетами есть специальные разрывы. Область применения стальных экономайзеров – это котлы, в которых избыточное давление пара выше 23кгс/см².
Стальные устройства могут быть как «кипящего», так и «не кипящего» типа. Для экономайзеров «кипящего» типа допустимо закипание питательной воды и частичное (до 25%) ее испарение. Такие устройства не отделены от барабана котла отключающим устройством. Температура воды при входе в стальные экономайзеры при сжигании природного газа не должна опускаться ниже 65°С.
Контактный экономайзер способствует снижению затрат топлива на 10 % и может компоноваться с котлами ДКВР и прочими котлами.
В настоящее время предусматриваются самые разные технико-технологические вариации проектирования экономайзеров котлов. Варианты исполнения также достаточно разнообразны: отдельно стоящий, встроенный, либо расположенный рядом.
Экономайзеры устанавливают и на водогрейные и на паровые котлы большинства изготовителей котельного оборудования.
Устройство экономайзеров
Трубы, из которых состоит поверхность нагрева экономайзера, имеют дополнительное продольное оребрение. Трубы объединяются друг с другом по воде дугами и формируются в отдельные пакеты. После этого пакеты труб располагаются в каркасе с разрывами в 650 мм и соединяются друг с другом калачами.
Канавки фланцев ребристых труб оснащаются шнуровым асбестом, чтобы предотвратить перетоки газа. Боковые стенки каркаса внутри и снаружи обшиваются металлом и теплоизолируются совелитовыми плитами, либо другим теплоизоляционным материалом, схожим по характеристиками с совелитовыми плитами. Щиты с крышками, установленные на торцах экономайзера, устанавливаются на прокладках при помощи болтов. Крышки с прокладками, а также сплошные сварные швы листов обшивки позволяют обеспечить газовую плотность экономайзера. Вода поступает в устройство через коллекторы.
Монтаж экономайзеров
Блочные экономайзеры собираются в отдельные транспортабельные блоки и в таком виде поставляется. При монтаже экономайзер устанавливается на фундамент, отдельные блоки объединяются между собой по воде калачами, производится сварка каркасов, импульсные камеры привариваются к патрубкам. Газовый короб с взрывными предохранительными клапанами изготавливается, устанавливается и подключается к питательным трубопроводам котла. Монтирование системы импульсной очистки производится исходя из проекта котельной в соответствии с паспортом.
В процессе соединения блоков экономайзера калачами отверстия фланцев труб не всегда совпадают с калачами под болты или шпильки. Чтобы устранить это несовпадение, нужно поднять нижнюю или верхнюю секцию труб и установить под ними прокладки соответствующей толщины.
Производя установку верхних и нижних коллекторов с двумя или тремя подводами обязательно нужно использовать стальные конусные и паронитовые прокладки (устанавливаются с каждой стороны). Если этим пренебречь, то может возникнуть непараллельность коллекторов, фланцев и выходных колен.
При монтаже между фундаментом и экономайзером необходимо прокладывать шнуровой или листовой асбест для обеспечения газоплотности. Для предотвращения выбивания асбеста при работе ГИО, по контуру экономайзера прерывистым швом приваривается стальная полоса.
Экономайзер крепится к фундаменту следующим образом: нижняя рама экономайзера приваривается к закладным элементам, которые установлены со стороны камер газоимпульсной очистки.
Окончив монтаж экономайзера, необходимо провести его гидравлическое испытание пробным давлением по всем правилам. все погрешности, обнаруженные при испытании нужно устранить. Демпфер, пламенепроводы, импульсные камеры и верхний газовый короб изолируется теплоизоляцией по проекту котельной.
Виды экономайзеров
Процесс взаимодействия с теплоносителем, отличающий разные модели экономайзеров, позволяет отсортировать их по 2 основным направлениям:
В зависимости от температуры внутренней среды экономайзер может быть как средством дополнительного подогрева, так и полноценным нагревателем:
Эти агрегаты требуют разного функционального обеспечения: так, например, «некипящий» тип обязательно дополняется коллекторами, термометрами, реле управления, манометрами и другими подобными устройствами, а «кипящий» – сгонными и обводными линиями, освобождающими пути выхода в барабан котла.
Также экономайзеры классифицируются по материалу изготовления труб, которым определяется их возможность работы с высокими температурами:
С целью повышения тепловосприятия и большей компактности предусмотрено также совершенствование конструкции стального экономайзера:
Эти виды имеют свои преимущества: при одинаковом расходе металла и энергии на тягу трапециевидная поверхность нагрева уже округлой на 25–30 %, что в целом позволяет уменьшить габариты и вес экономайзера на 40–50 %, а кроме того полосовая сталь дешевле трубной, т. е. финансовая экономия очевидна.
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.
Инструкция по изготовлению водяного экономайзера для парового котла
Бытовой небольшой экономайзер.
Если под рукой есть набор нержавеющих труб, устройство для их сгибания и сварочный аппарат, то можно попробовать самостоятельно произвести расчёт всех параметров и изготовить простой водяной экономайзер парового котла своими руками.
Ориентироваться можно на чертёж типовой конструкции стального агрегата.
Схемы конструкции
Типовые конструкции экономайзеров набираются из гладкотрубных змеевиков длиной 1820 мм, диаметром 28×30 мм и радиусом гиба 50 мм. Сами места гибов отклоняются в угол на 5°, что позволяет разместить рядом несколько змеевиков и создать более высокоплотный пучок с шагами S1=70 и S2=50 мм. На фото ниже представлены стандартные подробные чертежи.
Схема экономайзера с двумя размещёнными в единой плоскости змеевиками.
Схема экономайзера с тремя размещёнными в единой плоскости змеевиками.
Рекомендации по сборке
Компоновку домашнего водяного экономайзера рекомендуется проводить по 3–8 труб в одном ряду, при этом в каждый объединённый пакет оптимально включать только по 8–10 рядов, а их высота не должна составлять более 100 см для тесного размещения и 150 см для относительно редкого размещения труб.
Между пакетами предусматриваются лазы по 550–600 мм, что облегчает осмотр и ремонт экономайзера. Кроме того нужно рассчитывать сборку так, чтобы обдувочному аппарату не пришлось охватывать более 4 труб в горизонтальном ряду и более 8 самих рядов – это обеспечит хорошую очистку поверхности нагрева.
Монтаж и подключение к котлу
Наиболее компактные бытовые экономайзеры можно монтировать на весу, в остальных же случаях конструкцию монтируют на пол. При покупке экономайзера завод-изготовитель сам формирует блоки и уже в таком виде поставляет, поэтому в этом случае можно сразу приступать к монтажу:
Газовый короб с предохранительным клапаном приобретается отдельно.
Один из самых компактных бытовых газовых коробов под экономайзер. Размеры короба подбираются исходя из размеров самого экономайзера.
Перед вводом в эксплуатацию обязательно осматриваются все швы и соединения, а также проводятся гидравлические испытания. Если обнаруживается несовпадение отверстий под болты у трубы и калача, то необходимо поднять секцию до нужного уровня и при помощи прокладок закрепить в этом положении.
При установке параллельных коллекторов с 2 или 3 подводами нужно устанавливать (с обеих сторон) стальные конусные и паронитовые прокладки.
Экономайзер, как и другие хвостовые поверхности котла, желательно крепить сзади – в самом конце газового тракта (за 3–5 м до стены). Но если ввиду ограниченности пространства это сделать не получается, то можно сместить его на одну из боковых сторон (при выборе свободного направления отвода газов).
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.
Способы очистки экономайзера
Внешняя очистка агрегата осуществляется обдувочным аппаратом, а для внутренней очистки был изобретён специальный способ – «продувка водой»:
Использование продувочной воды повышает экономичность и надежность оборудования, а также снижает риск образования сернокислотной коррозии.
В заключении стоит отметить, что экономайзер водогрейного котла – это, конечно, сравнительно новое в бытовом плане устройство, но, как показывает опыт промышленного использования, именно концепция его развития является наиболее перспективой для повышения прямой теплоотдачи даже небольших котлов.
ИнструкцииОборудование для котельнойСпособы экономииЭкономайзеры
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%.