Ekonomizér v tepelné elektrárně | Ekonomizér
Značný nárůst poptávky po elektřině po celém světě vedl k zvětšení velikosti elektrárny. Proces výroby elektrické energie v uhelné tepelné elektrárně je jedním z nejrozšířenějších a tradičních metod hromadné výroby energie po celém světě, protože zásobuje energetickou potřebu více než 7 miliard lidí na celém světě.
Zvětšení velikosti vyžaduje zvýšení spotřeby paliva. Avšak jak všichni víme, dostupnost uhlí pod zemskou kůrou nebude trvat navždy. Proto se proces výroby energie stává s každým uplynulým dnem drahým.
Druhým faktorem je, že všechny hlavní tepelné elektrárny mají stovky sofistikovaných přístrojů, a každý z nich má spojenou určitou míru ztrát energie. Tímto dojde k tomu, že efektivita elektrárny je omezena pouze na 20 % až 26 %, v závislosti na kapacitě elektrárny.
Tyto dvě zmíněné omezení zdůrazňují skutečnost, že je naléhavě třeba optimalizovat proces výroby energie, a ekonomizér je zařízení, které pomáhá právě s tím. Proto si myslím, že by bylo pro všechny nás hodnotné podívat se do detailů procesu ekonomizace.
Co je ekonomizér?
Ekonomizér je mechanické zařízení, které se používá jako výměník tepla, kterým se předehřívá tekutina k snížení spotřeby energie. V parním kotli je to zařízení, které předehřívá tekutiny nebo využívá zbytkové teplo z hořacích produktů, tj. spalovacích plynů v tepelné elektrárně, před jejich uvolněním do komínu. Spalovací plyny jsou spalovací výfukové plyny produkované v elektrárnách, které se skládají převážně z dusíku, oxidu uhličitého, vodní páry, sazí, oxidu uhelnatého atd.
Tedy ekonomizér v tepelných elektrárnách se používá k ekonomizaci procesu výroby elektrické energie, jak naznačuje název zařízení. Získané teplo se pak používá k předehřívání vody, která bude nakonec převedena na supersaturovanou páru. Tím se ušetří spotřeba paliva a proces bude významně ekonomizován, protože shromažďujeme odpadní teplo a aplikujeme ho tam, kde je potřeba. Dnes však, kromě toho, lze teplo dostupné ve výfukových plynách ekonomicky získat pomocí vzduchopředehřívače, který je nezbytný ve všech kotlich s rozmělněným uhlím.
Princip fungování ekonomizéru
Jak je znázorněno na obrázku výše, spalovací plyny, které vycházejí z ohniska parního kotla, nesou mnoho tepla. Funkce ekonomizéru v tepelné elektrárně spočívá v tom, aby bylo získáno nějaké teplo z tepla, které uniká v spalovacích plynách nahoru komínem, a použito k ohřevu vody do kotlu. Jedná se jednoduše o výměník tepla, kde na vnější straně jsou horké spalovací plyny a na vnitřní straně voda s rozšířenou výměnnou plochou, jako jsou hrbolky nebo ploutevky.
Ekonomizéry v tepelných elektrárnách musí být rozměrovány podle objemu a teploty spalovacích plynů, maximálního tlakového klesání před komínem, druhu paliva použitého v kotli a množství energie, kterou je třeba získat.
Když se voda vaří v parním kotli, vznikne pára, která je poté předehřáta, a poté je vedena do turbín. Poté je vyčerpaná pára z lopatek turbíny vedena do kondenzátoru páry, kde se kondenzuje, a tato kondenzovaná voda je pak předehřáta nejprve v předehřívači vody a pak v něm před opětovným nasycením do kotlu.
Je umístěn v průchodu spalovacích plynů mezi východem z kotlu a vstupem do komínu. Zde je umístěno množství tenkostěnných trubek malého průměru mezi dvěma hlavičkami. Spalovací plyny proudí vnějším směrem kolem trubek obvykle proti proudu.
Proces přenosu tepla v ekonomizéru, odpařovacím článku a předehřívači páry
Přenos tepla vodě v parním generátoru probíhá v 3 různých režimech, jak je znázorněno na obrázku níže. Voda je nejprve smyslově předehřáta v ekonomizéru v kapalné fázi za určitého tlaku od stavu 4 do stavu 5 (viz diagram níže) až do té doby, dokud se nestane nasycenou kapalinou.
Následně je poslána do odpařovacího článku, kde se tato nasycená kapalina vaří s přidruženou změnou fáze od 5 do 6 absorpcí latentního tepla vaporizace při daném tlaku.
Nyní je tato nasycená pára ve stavu 6 dále ohřívána v předehřívači páry, aby byla přivedena do stavu 1, tj. v plynné nebo parní formě. Pro jednotkovou hmotnost tekutiny jsou rovnice přenosu tepla v 3 typech výměníků tepla následující,
QEkonomizér = h5 – h4
QOdpařovací článek = h6 – h5
QPředehřívač páry = h1 – h6
Z těchto 3 hlavních složek výměníků tepla spotřebovává palivo pouze ekonomizér, a proto je to jedno z nejdůležitějších a ekonomických zařízení v tepelné elektrárně.
Druhy ekonomizérů
Ekonomizér s hrbolkovými trubkami z litiny
Ekonomizéry s hrbolkovými trubkami jsou vyrobeny z litiny, která je vyráběna pomocí hrbolků z litiny, a mají následující vlastnosti,
Vysoká optimální efektivita díky správnému kontaktu hrbolků s trubkami.
Běžně se používají v elektrárnách, kde se generují intoxikované spalovací plyny kvůli kvalitě spalovaného paliva.
Okrouhlý ekonomizér s hrbolkovými trubkami
Tento typ je vyroben ze slitiny oceli s čtvercovými a kulatými hrboly, které jsou svařeny na bezšvové trubky z uhlíkové oceli, a má následující vlastnost,
Je zajištěn správný kontakt mezi trubkami a hrboly pro optimální efektivitu.
Typ ekonomizéru s cívkovými trubkami
Tyto typy se nejčastěji používají v tepelných elektrárnách a velkých zpracovatelských jednotkách. Tyto ekonomizéry s cívkovými trubkami jsou vyrobeny z bezšvových trubek z uhlíkové oceli a mají následující vlastnosti,
Jsou velmi efektivní v získávání tepla z plynů.
Zabírají velmi málo prostoru.
