Economitzador a la central tèrmica d'energia | Economitzador
L'augment considerable de la demanda d'electricitat a tot el món ha resultat en un augment de la mida de centrales elèctriques. El procés de generació d'energia elèctrica en una central tèrmica alimentada amb carbó és un dels mètodes més estesos i convencionals de generació d'energia a grans escales, ja que alimenta gran part de la demanda energètica d'una població superior als 7 milions de persones al voltant del món.
L'augment de la mida necessita un increment en la demanda de combustible. Però com sabem tots, la disponibilitat de carbó sota la crosta terrestre no durarà per sempre. Així doncs, el procés de generació d'energia es torna més car cada dia que passa.
En segon lloc, totes les grans centrales tèrmiques tenen centenars d'instruments sofisticats, i cadascun d'ells té una certa quantitat de pèrdua d'energia associada. Així, el resultat final és que l'eficiència de la central es limita només entre el 20% i el 26%, depenent de la capacitat de la central.
Aquests dos obstacles mencionats anteriorment posen èmfasi en el fet que hi ha una necessitat urgente de racionalitzar el procés de generació d'energia, i un economitzador és un dispositiu que ajuda a fer exactament això. Així doncs, suposo que serà interessant per a tots nosaltres examinar el procés d'economització amb més detall.
Què és un economitzador?
Un economitzador és un dispositiu mecànic que s'utilitza com a intercanviador de calor per preescalfar un fluid per reduir el consum d'energia. En una caldera de vapor, és un dispositiu intercanviador de calor que escalfa fluids o recupera el calor residual del producte de combustió, és a dir, els gasos de fum en una central tèrmica abans de ser alliberats a través de la ximeneia. Els gasos de fum són els gasos d'exhaust de combustió produïts en les centrals elèctriques que consisteixen principalment en nitrògen, diòxid de carboni, vapor d'aigua, fulig, monòxid de carboni, etc.
Per tant, l'economitzador en les centrals tèrmiques, s'utilitza per racionalitzar el procés de generació d'energia elèctrica, com indica el nom del dispositiu. El calor recuperat s'utilitza per preescalfar l'aigua de subministrament de la caldera, que eventualment es convertirà en vapor superescalfat. Així, es redueix el consum de combustible i s'economitza el procés en gran mesura, ja que estem recopilant el calor residu i l'apliquem on es necessita. Avui en dia, a més a més, el calor disponible en els gasos de fum d'exhaust es pot recuperar econòmicament utilitzant un preescalfador d'aire, que és essencial en totes les calderes de carbó pulveritzat.
Principi de funcionament de l'economitzador
Com es mostra en la figura superior, els gasos de fum que surten del forn de la caldera de vapor porten molta calor. La funció de l'economitzador en una central tèrmica és recuperar una part del calor transportat pels gasos de fum cap a la ximeneia i utilitzar-lo per escalfar l'aigua de subministrament a la caldera. És simplement un intercanviador de calor amb gasos de fum calents al costat de la carcassa i aigua al costat de les tubulures amb superfície de calor ampliada com a alets o branquies.
Els economitzadors en les centrals tèrmiques han de ser dimensionats per al volum i la temperatura dels gasos de fum, la màxima caiguda de pressió passant per la ximeneia, el tipus de combustible utilitzat en la caldera i la quantitat d'energia que s'ha de recuperar.
Quan l'aigua es fere a la caldera de vapor, es produeix vapor, que després es superescalfa i es passa a les turbinas. Després, el vapor exhaust de les paules de les turbinas, es passa a través del condensador de vapor de la turbina, on el vapor es condensa i aquesta aigua condensada es preescalfa primer en el preescalfador d'aigua de subministrament i després se li reenvia a la caldera.
Es col·loca en el pas dels gasos de fum entre la sortida de la caldera i l'entrada a la ximeneia. En aquest, es col·loquen un gran nombre de tubs de petit diàmetre i parets fines entre dos caps. Els gasos de fum fluixen fora dels tubs, normalment en contrafluix.
Procés de transferència de calor en l'economitzador, l'evaporador i el superescalfador
La transferència de calor a l'aigua en el generador de vapor es realitza en 3 regimens diferents, com es mostra en la figura inferior. L'aigua es preescalfa inicialment de manera sensible en l'economitzador en fase líquida a una determinada pressió de l'estat 4 a l'estat 5 (vegeu el diagrama inferior) fins que es converteix en un líquid saturat.
A continuació, es passa a l'evaporador, on aquest líquid saturat es bull associant un canvi de fase de l'estat 5 a l'estat 6 absorint el calor latent de vaporització, a aquesta pressió específica.
Ara, aquest vapor saturat en l'estat 6 es preescalfa més en el superescalfador, per portar-lo a l'estat 1, és a dir, en forma gaseosa o vapor. Per unitat de massa de fluid, l'equació de transferència de calor en els 3 tipus d'intercanviadors de calor es dona per,
QEconomitzador = h5 – h4
QEvaporador = h6 – h5
QSuperescalfador = h1 – h6
D'aquests 3 components principals d'intercanviador de calor, només l'economitzador funciona amb zero consum de combustible, i així és un dels equips més vitals i econòmics en una central tèrmica.
Tipus d'economitzador
Economitzador de tubs aletats de ferro fondu
Els economitzadors de tubs aletats estan fabricats de ferro fondu, que es fabriquen utilitzant aletes de ferro fondu graduades, amb les característiques següents,
Alta eficiència òptima degut al contacte adequat de les aletes amb els tubs.
S'utilitzen comunament en centrals on es genera gas de fum intoxicat degut a la qualitat del combustible que es brula.
Economitzador de tubs aletats rodons
Aquest està fabricat amb aço dolç amb aletes quadrades i rodones, soldades a tubs sense costura d'acer al carboni, amb la característica,
Es garanteix el contacte adequat entre els tubs i les aletes per a una eficiència òptima.
Economitzador de tipus tub enrullat
Aquests s'utilitzen principalment en centrals tèrmiques i grans unitats de processament. Aquests economitzadors de tipus tub enrullat estan fabricats amb tubs sense costura d'acer al carboni, amb les característiques següents,
Són molt eficients en la recuperació de calor dels gasos.
Ocupen molt poc espai.
Economitzador de tubs aletats horitzontals
En aquest, es solden tubs sense costura d'acer al carboni amb aletes horitzontals per formar un conjunt complet d'economitzador per a la transferència de calor, amb les característiques següents,
