Economiser in een thermische krachtcentrale | Economiser

De aanzienlijke stijging van de vraag naar elektriciteit over de hele wereld heeft geleid tot een toename in de grootte van krachtcentrales. Het proces van elektriciteitsopwekking in een kolenverbrandende thermische krachtcentrale is een van de meest wijdverspreide en conventionele methoden voor grootschalige energieproductie over de hele wereld, omdat het de energiebehoefte van een bevolking van meer dan zeven miljard mensen op aarde voedt.

De toegenomen grootte vereist ook een toename in de brandstofbehoefte. Maar zoals we allemaal weten, zal de beschikbaarheid van kolen onder de aardkorst niet eeuwig duren. Daarom wordt het proces van energieopwekking met elke dag duurder.

Ten tweede hebben alle grote thermische krachtcentrales honderden ingewikkelde instrumenten, en elk daarvan heeft een bepaald energieverlies. Het resultaat hiervan is dat de efficiëntie van de centrale beperkt blijft tot slechts 20% tot 26%, afhankelijk van de capaciteit van de centrale.

De genoemde twee beperkingen benadrukken het feit dat er een dringende behoefte bestaat om het proces van energieopwekking te optimaliseren, en een economizer is een apparaat dat hierbij helpt. Het lijkt dus zinvol voor ons om in detail te kijken naar het economisatieproces.

Wat is een Economizer?

Een economiser is een mechanisch apparaat dat als warmtewisselaar werkt door een vloeistof voor te verwarmen om energieverbruik te verminderen. In een stoomketel is het een warmtewisselapparaat dat vloeistoffen verhit of restwarmte herwint uit de verbrandingsproducten, namelijk rookgassen in een thermische krachtcentrale, voordat deze via de schoorsteen worden afgevoerd. Rookgassen zijn de uitlaatgassen die bij krachtcentrales worden geproduceerd en bestaan voornamelijk uit stikstof, koolstofdioxide, waterdamp, roet, koolmonoxide, enz.

Dus, de economiser in thermische krachtcentrales, wordt gebruikt om het proces van elektriciteitsproductie te optimaliseren, zoals de naam van het apparaat suggereert. De herwonnen warmte wordt vervolgens gebruikt om de ketelvoedingswater te voorverwarmen, dat uiteindelijk zal worden omgezet in superverhitte stoom. Dit bespaart op brandstofverbruik en optimaliseert het proces in hoge mate, omdat we eigenlijk de afvalwarmte verzamelen en toepassen waar het nodig is. Tegenwoordig kan echter, naast dat, de warmte die in de uitlaatrookgassen aanwezig is, economisch worden herwonnen met behulp van luchtvoorverwarmers, die essentieel zijn in alle gekruimelde kolenverbrandende ketels.

Werkingsprincipe van de Economizer

Zoals in de bovenstaande figuur getoond, bevatten de rookgassen die uit de stoomketelfurnace komen veel warmte. De functie van de economiser in een thermische krachtcentrale is om enkele van de warmte die in de rookgassen meegevoerd wordt, op te vangen voordat deze via de schoorsteen wordt afgevoerd, en deze te gebruiken voor het verhitten van het voedingswater voor de ketel. Het is simpelweg een warmtewisselaar met hete rookgas aan de buitenkant en water aan de binnenkant, met een verlengde verwarmingsoppervlak zoals vinnen of ribbels.

Economisers in thermische krachtcentrales moeten worden afgestemd op het volume en de temperatuur van de rookgassen, de maximale drukdaling over de schoorsteen, het type brandstof dat in de ketel wordt gebruikt, en hoeveel energie moet worden herwonnen.

Wanneer water in de stoomketel wordt gekookt, wordt stoom geproduceerd dat vervolgens wordt overspannen en vervolgens door de turbines wordt geleid. Vervolgens wordt de uitgeputte stoom van de turbinebladen door de stoomcondensor van de turbine geleid, waar de stoom condenseert en dit gecondenseerde water wordt vervolgens eerst in de voedingswaterverwarmer en vervolgens in de economiser voorverwarmd voordat het opnieuw in de ketel wordt teruggevoerd.

Het wordt geplaatst in het pad van de rookgassen tussen de uitgang van de ketel en de ingang van de schoorsteen. Hier worden een groot aantal kleine diameter dunwandige buizen tussen twee headers geplaatst. De rookgassen stromen buiten de buizen, meestal in tegenstroom.

Warmtetransferproces in Economizer, Verdamper en Oververhitter

Warmtetransfer naar water in de stoomgenerator vindt plaats in 3 verschillende fasen, zoals in de onderstaande figuur getoond. Water wordt eerst in de economizer in vloeibare fase op een bepaalde druk van staat 4 naar staat 5 (zie de onderstaande diagram) voorverwarmd tot het een verzadigde vloeistof wordt.
Het wordt vervolgens naar de verdamper gestuurd, waar deze verzadigde vloeistof wordt gekookt, wat een faserolling veroorzaakt van 5 naar 6 door het absorberen van de latentewarmte van verdamping, op die bepaalde druk.

Nu wordt deze verzadigde damp in staat 6 verder verhit in de oververhitter, om het te brengen naar staat 1, d.w.z. in gasvorm of dampvorm. Voor een eenheid massa van vloeistof, worden de warmtetransfervergelijkingen in de 3 types warmtewisselaars gegeven door,
QEconomizer = h5 – h4
QVerdamper = h6 – h5
QOververhitter = h1 – h6
Van deze 3 belangrijke warmtewisselcomponenten, consumeert alleen de economizer geen brandstof, en is daarom een van de meest vitale en economische apparaten in een thermische krachtcentrale.

Soorten Economizers

CI Gilled Tube Economizer

De gilled tube economizers zijn gemaakt van gietijzer, gefabriceerd met gegradueerde gietijzeren vinnen, en hebben de volgende kenmerken,

1. Hoge optimale efficiëntie door de juiste contact van de vinnen met de buizen.

2. Gemeenlijk gebruikt in installaties waar vergiftigde rookgassen worden geproduceerd door de kwaliteit van de verbrande brandstof.

Ronde Gilled Tube Economizer

Dit is gemaakt van mild staal, gefabriceerd met vierkante en ronde vinnen, gelast op naadloze koolstofstalen buizen, en heeft de kenmerk,

1. Juiste contact tussen de buizen en vinnen wordt gewaarborgd voor optimale efficiëntie.

Gesloten Buistype Economizer

Deze worden voornamelijk gebruikt in thermische krachtcentrales en grote verwerkingsinstallaties. Deze gesloten buistype economizers zijn gefabriceerd uit naadloze koolstofstaalbuizen en hebben de volgende kenmerken,

1. Ze zijn zeer efficiënt in het herwinnen van warmte uit gassen.

2. Ze nemen weinig ruimte in.

Horizontale Finned Tube Economizer

Hierin zijn naadloze koolstofstaalbuizen - gelast met horizontale vinnen om een complete economizerassemblage voor warmtetransfer te maken, met de volgende kenmerken,