Wirtschaftlichkeitsverbesserer in thermischen Kraftwerken | Wirtschaftlichkeitsverbesserer
Der erhebliche Anstieg der globalen Stromnachfrage hat zu einer Vergrößerung der Kraftwerke geführt. Der Prozess der Erzeugung von elektrischer Energie in einem kohlebefeuerten Dampfkraftwerk ist eine der am weitest verbreiteten und konventionellen Methoden zur Massenstromerzeugung weltweit, da er den Energiebedarf einer Bevölkerung von über sieben Milliarden Menschen auf der ganzen Welt erheblich deckt.
Die vergrößerte Größe erfordert einen erhöhten Brennstoffbedarf. Wie wir alle wissen, wird jedoch die Verfügbarkeit von Kohle im Erdinnern nicht ewig reichen. Daher wird der Prozess der Stromerzeugung mit jedem Tag teurer.
Zweitens haben alle großen thermischen Kraftwerke hunderte komplizierter Instrumente, und jedes davon hat einen bestimmten Energieverlust. Das Ergebnis ist, dass die Effizienz des Kraftwerks nur auf 20 % bis 26 % begrenzt ist, abhängig von der Kapazität des Kraftwerks.
Die oben genannten beiden Einschränkungen betonen die Tatsache, dass es dringend notwendig ist, den Prozess der Stromerzeugung zu optimieren, und ein Wirtschaftler ist ein Gerät, das genau dies unterstützt. Es lohnt sich daher, den Prozess der Wirtschaftlichkeit detaillierter zu betrachten.
Was ist ein Wirtschaftler?
Ein Wirtschaftler ist ein mechanisches Gerät, das als Wärmetauscher verwendet wird, um durch Vorwärmen eines Fluids den Energieverbrauch zu reduzieren. In einem Dampfkessel ist es ein Wärmetauschgerät, das Fluide vorwärmt oder Restwärme aus den Verbrennungsgasen, also den Rauchgasen in einem thermischen Kraftwerk, vor dem Ablassen durch den Schornstein gewinnt. Rauchgase sind die Verbrennungsausgasen, die in Kraftwerken entstehen und hauptsächlich aus Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf, Ruß, Kohlenmonoxid usw. bestehen.
Daher wird der Wirtschaftler in thermischen Kraftwerken, wie der Name des Geräts nahelegt, verwendet, um den Prozess der elektrischen Stromerzeugung zu optimieren. Die gewonnene Wärme wird verwendet, um das Speisewasser des Kessels vorzuwärmen, das letztendlich zu überhitztem Dampf umgewandelt wird. Dadurch wird der Brennstoffverbrauch gesenkt und der Prozess in hohem Maße optimiert, da wir im Grunde genommen die Abwärme sammeln und dort anwenden, wo sie benötigt wird. Heutzutage kann jedoch zusätzlich die in den Abgasen vorhandene Wärme wirtschaftlich mit Hilfe eines Luftvorwärmers, der in allen Pulverkohlekesseln unerlässlich ist, gewonnen werden.
Arbeitsprinzip des Wirtschaftlers
Wie in der obigen Abbildung gezeigt, tragen die Rauchgase, die aus dem Dampfkesselofen kommen, viel Wärme. Die Funktion des Wirtschaftlers in einem thermischen Kraftwerk besteht darin, einen Teil der in den Rauchgasen nach oben zum Schornstein getragenen Wärme zu gewinnen und diese zur Vorwärme des Speisewassers für den Kessel zu nutzen. Es handelt sich einfach um einen Wärmetauscher, bei dem heißes Rauchgas auf der Gehäuseseite und Wasser auf der Rohrseite mit erweiterter Wärmeübertragungsfläche, wie Flossen oder Kiemen, vorhanden ist.
Wirtschaftler in thermischen Kraftwerken müssen auf das Volumen und die Temperatur der Rauchgase, den maximalen Druckabfall über dem Schornstein, den verwendeten Brennstoff im Kessel und die zu gewinnende Energiemenge abgestimmt sein.
Wenn das Wasser im Dampfkessel gekocht wird, wird Dampf erzeugt, der dann überhitzt wird und anschließend an die Turbinen geleitet wird. Der erschöpfte Dampf von den Turbinenschaufeln wird dann durch den Dampfkondensator der Turbine geleitet, in dem der Dampf kondensiert wird, und dieses kondensierte Wasser wird dann zunächst im Speisewasserheizer und danach im Wirtschaftler vorgewärmt, bevor es wieder in den Kessel eingespeist wird.
Es ist in der Passage der Rauchgase zwischen dem Austritt aus dem Kessel und dem Eintritt in den Schornstein platziert. Hier sind eine große Anzahl von dünnwandigen Rohren mit kleinem Durchmesser zwischen zwei Kopfstücken angeordnet. Die Rauchgase fließen außerhalb der Rohre, meist in Gegenstromrichtung.
Wärmeübertragungsprozess im Wirtschaftler, Verdampfer und Überhitzer
Die Wärmeübertragung an das Wasser im Dampferzeuger erfolgt in drei verschiedenen Bereichen, wie in der unten stehenden Abbildung gezeigt. Das Wasser wird zunächst im Wirtschaftler in flüssiger Phase bei einem bestimmten Druck von Zustand 4 bis Zustand 5 (siehe Diagramm unten) sinnvoll vorgewärmt, bis es ein gesättigtes Fluid wird.
Dieses gesättigte Fluid wird dann in den Verdampfer geschickt, wo es durch Absorption der Verdampfungswärme bei diesem spezifischen Druck in einem Phasenübergang von 5 zu 6 verdampft wird.
Dieser gesättigte Dampf im Zustand 6 wird dann im Überhitzer weiter beheizt, um ihn in den Zustand 1, also in gasförmige oder dampfförmige Form, zu bringen. Für die Einheitmasse des Fluids lauten die Wärmeübertragungsgleichungen in den drei Arten von Wärmetauschern wie folgt:
QWirtschaftler = h5 – h4
QVerdampfer = h6 – h5
QÜberhitzer = h1 – h6
Von diesen drei Hauptkomponenten der Wärmetauscher arbeitet nur der Wirtschaftler ohne Brennstoffverbrauch und ist daher eines der wichtigsten und wirtschaftlichsten Geräte in einem thermischen Kraftwerk.
Arten von Wirtschaftlern
Gefiederter Röhren-Wirtschaftler aus Gusseisen
Die gefiederten Röhren-Wirtschaftler bestehen aus Gusseisen, das mit gefeuerfesten Gusseisenflossen hergestellt wird, und haben die folgenden Merkmale:
Hohe optimale Effizienz dank guter Kontaktaufnahme der Flossen mit den Röhren.
Wird häufig in Anlagen eingesetzt, in denen infizierte Rauchgase durch die Qualität des verbrannten Brennstoffs entstehen.
Runder gefiederter Röhren-Wirtschaftler
Dieser wird aus mildem Stahl hergestellt, der mit quadratischen und runden Flossen versehen ist, die auf nahtlosen Kohlenstoffstahlrohren aufgeschweißt sind, und hat das folgende Merkmal:
Eine angemessene Kontaktaufnahme zwischen den Röhren und Flossen wird für eine optimale Effizienz sichergestellt.
Gekrümmter Röhren-Wirtschaftler
Diese werden hauptsächlich in thermischen Kraftwerken und großen Verarbeitungseinheiten verwendet. Diese gekrümmten Röhren-Wirtschaftler werden aus nahtlosem Kohlenstoffstahl hergestellt und haben die folgenden Merkmale:
Diese sind sehr effektiv beim Wärmeerfassen aus Gasen.
Sie nehmen sehr wenig Platz ein.
Horizontal gefiederter Röhren-Wirtschaftler
Hierbei handelt es sich um nahtlose Kohlenstoffstahlrohre, die mit horizontalen Flossen verschweißt sind, um eine vollständige Wirtschaftlermontage für die Wärmeübertragung zu bilden, und haben die folgenden Merkmale:
Es wird sorgfältig darauf ge
