熱電廠の給水予熱器 | 給水予熱器
世界全体の電力需要の大幅な増加により、発電所の規模が大きくなりました。石炭火力発電所での電力生成プロセスは、世界中の大量の電力供給方法の中で最も広く普及しており、地球全体で70億人以上の人口の電力需要を満たしています。
規模の拡大に伴い燃料の需要も増えますが、皆様ご存知のように、地殻下にある石炭の供給は永遠に続くわけではありません。そのため、日々の経過とともに発電コストが高くなっています。
第二に、主要な熱電所には数百の複雑な計器があり、それぞれに一定のエネルギー損失が伴います。その結果、発電所の効率は、発電所の容量によって20%から26%に制限されます。
上記の2つの制約は、発電プロセスの合理化が必要であることを強調しています。エコノマイザーは、まさにそのために役立つ装置です。したがって、エコノマイザーの詳細について詳しく見ることは価値があるでしょう。
エコノマイザーとは何か
エコノマイザーは、流体を予熱してエネルギー消費を削減するための熱交換器として使用される機械的な装置です。蒸気ボイラーでは、排ガス（煙道ガス）からの残留熱を回収し、煙突から排出される前に流体を加熱する熱交換器装置です。煙道ガスは、主に窒素、二酸化炭素、水蒸気、スート、一酸化炭素などで構成されています。
したがって、熱電所におけるエコノマイザーは、電力生成プロセスを合理化するために使用されます。回収された熱は、最終的に超高温蒸気に変換されるボイラーフィードウォーターを予熱するために使用されます。これにより、燃料消費を節約し、プロセスを大幅に合理化することができます。現在では、さらに、粉砕石炭焚きボイラーでは、空気予熱器を使用して排ガス中の熱を効率的に回収することができます。
エコノマイザーの動作原理
上記の図に示すように、蒸気ボイラー炉から出る煙道ガスには多くの熱が含まれています。熱電所におけるエコノマイザーの機能は、煙突を通じて放出される前に煙道ガスから熱を回収し、ボイラーへのフィードウォーターを加熱することです。これは、熱交換器であり、外側に熱い煙道ガスがあり、内側に延長された加熱面を持つ管があります。
熱電所のエコノマイザーは、煙道ガスの量と温度、煙突を通じての最大圧力降下、ボイラーで使用される燃料の種類、そして回収する必要のあるエネルギー量に基づいて設計されなければなりません。
蒸気ボイラーで水を沸騰させると、蒸気が生成され、それが超高温蒸気になり、タービンに送られます。その後、タービンブレードからの排気蒸気は、タービンの蒸気凝縮器を通じて凝縮され、この凝縮水はフィードウォーターヒーターで予め温められてから再びボイラーに送られます。
エコノマイザーは、ボイラーからの出口と煙突への入口の間の煙道ガスの通路に設置されています。多くの小径の薄壁管が2つのヘッダー間に配置されています。煙道ガスは通常、逆流で管の外側を流れます。
エコノマイザー、蒸発器、および過熱器における熱伝達プロセス
蒸気発生器における水への熱伝達は、以下の図に示すように3つの異なる状態で行われます。まず、エコノマイザーで液体状態で一定の圧力下で感覚的に予熱され、飽和液体になるまで状態4から状態5へと移行します。
次に、この飽和液体は蒸発器に送られ、特定の圧力下で潜熱を吸収しながら状態5から状態6へと相転移します。
この状態6の飽和蒸気は、さらなる加熱のために過熱器に送られ、状態1、つまり気体または蒸気状態に持っていくことができます。単位質量の流体に対する3種類の熱交換器での熱伝達方程式は以下の通りです：
Qエコノマイザー = h5 – h4
Q蒸発器 = h6 – h5
Q過熱器 = h1 – h6
これらの3つの主要な熱交換器コンポーネントの中では、エコノマイザーのみがゼロ燃料消費で動作するため、熱電所において最も重要な設備の一つです。
エコノマイザーの種類
鋳鉄製フィン付きチューブエコノマイザー
フィン付きチューブエコノマイザーは、鋳鉄で作られており、グレーディングされた鋳鉄フィンを使用して製造されています。以下の特徴があります：
フィンとチューブとの適切な接触により、高い最適効率を実現します。
燃料の品質によって汚染された煙道ガスが生成されるプラントで一般的に使用されます。
丸型フィン付きチューブエコノマイザー
これは、四角形および丸形のフィンで製造され、炭素鋼シームレス管に溶接されており、以下の特徴があります：
チューブとフィンとの適切な接触により、最適な効率が確保されます。
コイル型チューブエコノマイザー
これらは主に熱電所や大規模な処理施設で使用されます。これらのコイル型チューブエコノマイザーは炭素鋼シームレス管で製造されており、以下の特徴があります：
ガスからの熱回収に非常に効果的です。
非常に少ないスペースを占めます。
水平フィン付きチューブエコノマイザー
これは、炭素鋼シームレス管が水平フィンと密封溶接されてエコノマイザーの完全な組み立てとなり、以下の特徴があります：
フィンとチューブとの適切な接触により、完璧な熱伝達が可能です。
主に熱電所で使用されます。
ボイラー効率に基づくエコノマイザーの種類
