Economizador en la Planta de Energía Térmica | Economizador
El considerable aumento de la demanda de electricidad en todo el mundo ha resultado en un aumento del tamaño de las centrales eléctricas. El proceso de generación de energía eléctrica, en una central térmica alimentada con carbón, es uno de los métodos más extendidos y convencionales para la generación masiva de energía en todo el mundo, ya que alimenta en gran medida la demanda de energía de una población de más de 7 mil millones en todo el planeta.
El aumento de tamaño necesita un incremento en el requerimiento de combustible. Pero como todos sabemos, la disponibilidad de carbón bajo la corteza terrestre no va a durar para siempre. Por lo tanto, el proceso de generación de energía se está volviendo cada vez más caro con el paso de los días.
En segundo lugar, todas las grandes centrales térmicas tienen cientos de instrumentos sofisticados, y cada uno de ellos tiene cierta pérdida de energía asociada. Así, el resultado final es que la eficiencia de la planta se limita solo al 20 % al 26 %, dependiendo de la capacidad de la planta.
Las dos restricciones mencionadas anteriormente enfatizan la necesidad imperiosa de economizar el proceso de generación de energía, y un economizador es un dispositivo que ayuda a hacer exactamente eso. Por lo tanto, creo que será valioso para todos nosotros examinar el proceso de economización en mayor detalle.
¿Qué es un Economizador?
Un economizador es un dispositivo mecánico que se utiliza como intercambiador de calor precalentando un fluido para reducir el consumo de energía. En una caldera de vapor, es un dispositivo intercambiador de calor que calienta los fluidos o recupera el calor residual de los productos de la combustión, es decir, los gases de escape, en una central térmica antes de ser liberados a través de la chimenea. Los gases de escape son los gases de combustión producidos en las centrales eléctricas que consisten principalmente en nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, hollín, monóxido de carbono, etc.
Por lo tanto, el economizador en las centrales térmicas, se utiliza para economizar el proceso de generación de energía eléctrica, como sugiere el nombre del dispositivo. El calor recuperado se utiliza a su vez para precalentar el agua de alimentación de la caldera, que eventualmente se convertirá en vapor supercalentado. Así, se ahorra en el consumo de combustible y se economiza el proceso en gran medida, ya que estamos recolectando esencialmente el calor residual y aplicándolo donde se necesita. Sin embargo, en la actualidad, además de eso, el calor disponible en los gases de escape puede ser recuperado económicamente utilizando un precalentador de aire, que es esencial en todas las calderas de carbón pulverizado.
Principio de Funcionamiento del Economizador
Como se muestra en la figura anterior, los gases de escape que salen del horno de la caldera de vapor llevan mucho calor. La función del economizador en la central térmica es recuperar parte del calor que se lleva en los gases de escape hacia la chimenea y utilizarlo para calentar el agua de alimentación de la caldera. Es simplemente un intercambiador de calor con gases de escape calientes en el lado de la carcasa y agua en el lado de los tubos con superficie de calefacción extendida como Aletas o Gills.
Los economizadores en las centrales térmicas deben dimensionarse para el volumen y la temperatura de los gases de escape, la caída máxima de presión pasada por la chimenea, qué tipo de combustible se usa en la caldera y cuánta energía necesita recuperarse.
Cuando el agua se hierve en la caldera de vapor, se produce vapor que luego se sobrecalienta y se pasa a las turbinas. Luego, el vapor agotado de las palas de la turbina se pasa a través del condensador de vapor de la turbina, donde el vapor se condensa y este agua condensada se precalienta primero en el calentador de agua de alimentación y luego en él antes de reingresarlo a la caldera.
Se coloca en el paso de los gases de escape entre la salida de la caldera y la entrada a la chimenea. En esto, se colocan un gran número de tubos de pequeño diámetro y paredes finas entre dos cabezales. Los gases de escape fluyen fuera de los tubos generalmente en contraflujo.
Proceso de Transferencia de Calor en el Economizador, Evaporador y Supercalentador
La transferencia de calor al agua en el generador de vapor se produce en 3 regímenes diferentes, como se muestra en la figura a continuación. El agua se precalienta sensiblemente en el economizador en fase líquida a cierta presión desde el estado 4 al estado 5 (ver diagrama a continuación) hasta que se convierte en un líquido saturado.
Luego se envía al evaporador, donde este líquido saturado se hierva asociando un cambio de fase de 5 a 6 absorbiendo el calor latente de vaporización, a esa presión particular.
Ahora, este vapor saturado en el estado 6 se calienta aún más en el supercalentador, para llevarlo al estado 1, es decir, en forma gaseosa o de vapor. Para una unidad de masa de fluido, la ecuación de transferencia de calor en los 3 tipos de intercambiadores de calor se da por,
QEconomizador = h5 – h4
QEvaporador = h6 – h5
QSupercalentador = h1 – h6
De estos 3 componentes principales de intercambiadores de calor, solo el economizador opera con cero consumo de combustible, y por lo tanto, es uno de los equipos más vitales y económicos en una central térmica.
Tipos de Economizador
Economizador de Tubo con Aletas de Hierro Fundido
Los economizadores de tubo con aletas están hechos de hierro fundido, fabricados con aletas de hierro fundido graduadas, y tienen las siguientes características,
Alta eficiencia óptima debido al contacto adecuado de las aletas con los tubos.
Comúnmente utilizado en plantas donde se genera gas de escape intoxicado debido a la calidad del combustible quemado.
Economizador de Tubo con Aletas Redondas
Esto se hace con acero al carbono, fabricado con aletas cuadradas y redondas, soldadas en tubos de acero sin costura, y tiene la característica,
Se asegura el contacto adecuado entre los tubos y las aletas para lograr la máxima eficiencia.
Economizador de Tipo de Tubo Enrollado
Estos se utilizan principalmente en centrales térmicas y grandes unidades de procesamiento. Estos economizadores de tipo de tubo enrollado están fabricados con tubos de acero sin costura, y tienen las siguientes características,
Son muy eficientes en la recuperación de calor de los gases.
Ocupan muy poco espacio.
Economizador de Tubo con Aletas Horizontales
En esto, el tubo de acero sin costura se selda con aletas horizontales para formar un conjunto completo de economizador para la transferencia de calor, y tiene las siguientes características,
Se toma el cuidado adecuado para hacer el contacto de las aletas con los tubos para una transferencia de calor perfecta.
Estos se utilizan principalmente en centrales térmicas.
