Economizzatore nella Centrale Termoelettrica | Economizzatore
L'aumento considerevole della domanda di elettricità in tutto il mondo ha portato a un aumento delle dimensioni delle centrali elettriche. Il processo di generazione di energia elettrica in una centrale termoelettrica a carbone è uno dei metodi più diffusi e convenzionali per la produzione di energia in grandi quantità, poiché alimenta in modo significativo le esigenze energetiche di una popolazione superiore ai 7 miliardi di persone in tutto il mondo.
L'aumento delle dimensioni richiede un maggior consumo di combustibile. Tuttavia, come sappiamo, la disponibilità di carbone al di sotto della crosta terrestre non durerà per sempre. Pertanto, il processo di generazione di energia sta diventando sempre più costoso con il passare del tempo.
In secondo luogo, tutte le principali centrali termoelettriche sono dotate di centinaia di strumenti estremamente sofisticati, ognuno dei quali comporta una certa perdita di potenza. Di conseguenza, l'efficienza della centrale è limitata solo al 20% - 26%, a seconda della capacità della centrale.
Le due limitazioni menzionate sopra evidenziano la necessità impellente di ottimizzare il processo di generazione di energia, e un economizzatore è un dispositivo che aiuta a farlo. Quindi, penso che sia utile per tutti noi approfondire il processo di economizzazione.
Cos'è un Economizzatore?
Un economizzatore è un dispositivo meccanico utilizzato come scambiatore di calore per pre-riscaldare un fluido e ridurre il consumo di energia. In una caldaia a vapore, è un dispositivo scambiatore di calore che riscalda i fluidi o recupera il calore residuo dai gas di scarico, ovvero i fumi di combustione, in una centrale termoelettrica prima che vengano rilasciati attraverso il camino. I fumi di combustione sono i gas di scarico prodotti nelle centrali elettriche e consistono principalmente di azoto, anidride carbonica, vapore acqueo, fuliggine, monossido di carbonio, ecc.
Pertanto, l'economizzatore nelle centrali termoelettriche, viene utilizzato per economizzare il processo di generazione di energia elettrica, come suggerito dal nome del dispositivo. Il calore recuperato viene quindi utilizzato per pre-riscaldare l'acqua di alimentazione della caldaia, che alla fine sarà convertita in vapore sovrariscaldato. In questo modo, si risparmia sul consumo di carburante e si economizza il processo in misura notevole, poiché stiamo fondamentalmente raccogliendo il calore sprecato e applicandolo dove è necessario. Oggi, tuttavia, in aggiunta a ciò, il calore disponibile nei fumi di scarico può essere economicamente recuperato utilizzando un preriscaldatore d'aria, che è essenziale in tutte le caldaie a carbone polverizzato.
Principio di funzionamento dell'Economizzatore
Come mostrato nella figura sopra, i fumi di scarico provenienti dal forno della caldaia a vapore trasportano molto calore. La funzione dell'economizzatore in una centrale termoelettrica è quella di recuperare parte del calore trasportato dai fumi di scarico che salgono verso il camino e utilizzarlo per riscaldare l'acqua di alimentazione alla caldaia. È semplicemente uno scambiatore di calore con i fumi di scarico caldi sul lato guscio e l'acqua sul lato tubo, con superficie di riscaldamento estesa come alette o branchie.
Gli economizzatori nelle centrali termoelettriche devono essere dimensionati per il volume e la temperatura dei fumi di scarico, la massima caduta di pressione attraverso il camino, il tipo di carburante utilizzato nella caldaia e l'energia che deve essere recuperata.
Quando l'acqua viene bollita nella caldaia a vapore, viene prodotto vapore che viene poi sovrariscaldato e successivamente inviato alle turbine. Il vapore esausto dalle pale delle turbine viene poi passato attraverso il condensatore di vapore della turbina, dove il vapore viene condensato e questa acqua condensata viene prima pre-riscaldata nel riscaldatore di acqua di alimentazione e poi rialimentata nella caldaia.
Viene posizionato nel passaggio dei fumi di scarico tra l'uscita dalla caldaia e l'ingresso al camino. In questo, un gran numero di tubi di piccolo diametro e pareti sottili sono posizionati tra due collettori. I fumi di scarico flucono all'esterno dei tubi, solitamente in controcorrente.
Processo di Trasferimento del Calore nell'Economizzatore, Evaporatore e Sovrariscaldatore
Il trasferimento di calore all'acqua nel generatore di vapore avviene in 3 diversi regimi, come mostrato nella figura sottostante. L'acqua viene prima riscaldata sensibilmente nell'economizzatore in fase liquida a una certa pressione dallo stato 4 allo stato 5 (si veda il diagramma sottostante) fino a diventare un liquido saturato.
Viene quindi inviata all'evaporatore, dove questo liquido saturato viene bollito associando un cambiamento di fase da 5 a 6 assorbendo il calore latente di vaporizzazione, a quella particolare pressione.
Ora, questo vapore saturato nello stato 6 viene ulteriormente riscaldato nel sovrariscaldatore, per portarlo allo stato 1, cioè in forma gassosa o vaporosa. Per unità di massa di fluido, l'equazione di trasferimento di calore nei 3 tipi di scambiatori di calore è data da,
QEconomizzatore = h5 – h4
QEvaporatore = h6 – h5
QSovrariscaldatore = h1 – h6
Di questi 3 componenti principali di scambiatori di calore, solo l'economizzatore opera con zero consumo di carburante, e pertanto è uno dei dispositivi più vitali ed economici in una centrale termoelettrica.
Tipi di Economizzatore
Economizzatore a Tubi Gilled in Ghisa (CI)
Gli economizzatori a tubi gilled sono realizzati in ghisa e fabbricati utilizzando alette di ghisa gradate, hanno le seguenti caratteristiche,
Alta efficienza ottimale grazie al contatto appropriato delle alette con i tubi.
Comunemente utilizzati nelle centrali in cui vengono generati fumi di scarico intossicati a causa della qualità del carburante bruciato.
Economizzatore a Tubi Gilled Rotondi
Questo è realizzato con acciaio dolce e fabbricato con alette quadrate e rotonde, saldate su tubi senza giunti di acciaio al carbonio, ha la caratteristica,
È garantito il contatto adeguato tra i tubi e le alette per un'efficienza ottimale.
Economizzatore a Tubi Arrotolati
Questi sono utilizzati principalmente nelle centrali termoelettriche e nelle grandi unità di processo. Questi economizzatori a tubi arrotolati sono fabbricati con tubi senza giunti di acciaio al carbonio, hanno le seguenti caratteristiche,
Sono molto efficienti nel recuperare il calore dai gas.
Occupano molto poco spazio.
Economizzatore a Tubi Finiti Orizzontalmente
In questo caso, i tubi senza giunti di acciaio al carbonio sono saldati con alette orizzontali per formare un'intera unità di economizzatore per il trasferimento di calore, hanno le seguenti caratteristiche,
