Economiser ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน | Economiser

ความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างมากทั่วโลกทำให้ขนาดของโรงไฟฟ้าเพิ่มขึ้น การผลิตไฟฟ้าด้วยโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากถ่านหินเป็นหนึ่งในวิธีการที่แพร่หลายและทั่วไปที่สุดในการผลิตไฟฟ้าปริมาณมากทั่วโลก เนื่องจากสามารถตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของประชากรกว่า 7 พันล้านคนทั่วโลกได้อย่างมาก

ขนาดที่เพิ่มขึ้นทำให้ต้องการเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น แต่เราทุกคนทราบดีว่า ถ่านหินใต้ผิวดินจะไม่ยั่งยืนตลอดไป ดังนั้น กระบวนการผลิตไฟฟ้าจึงมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นทุกวัน

ประการที่สอง โรงไฟฟ้าความร้อนหลัก ๆ ทั้งหมดมีเครื่องมือที่ซับซ้อนจำนวนมาก และแต่ละเครื่องมือมีการสูญเสียพลังงานอยู่บ้าง ดังนั้นผลลัพธ์สุดท้ายคือประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าถูกจำกัดอยู่ที่ประมาณ 20% ถึง 26% ขึ้นอยู่กับกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้า

ข้อจำกัดทั้งสองข้อที่กล่าวมาเน้นย้ำว่า มีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องประหยัดกระบวนการผลิตไฟฟ้า และ economizer เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยในการทำเช่นนั้น ดังนั้น คงจะคุ้มค่าสำหรับพวกเราทุกคนที่จะศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการประหยัดนี้อย่างละเอียด

Economizer คืออะไร?

Economiser เป็นอุปกรณ์ทางกลที่ใช้เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโดยการนำความร้อนมาใช้ล่วงหน้าเพื่อลดการใช้พลังงาน ในหม้อน้ำไอน้ำ economiser เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ความร้อนเหลือจากการเผาไหม้ (flue gases) ในโรงไฟฟ้าความร้อนก่อนปล่อยออกทางปล่องควัน Flue gases คือแก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้ในโรงไฟฟ้าประกอบด้วยไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ ฝุ่นดำ คาร์บอนมอนอกไซด์ ฯลฯ

ดังนั้น economiser ในโรงไฟฟ้าความร้อน ใช้เพื่อประหยัดกระบวนการผลิตไฟฟ้าตามชื่ออุปกรณ์ ความร้อนที่ได้รับนำมาใช้ในการอุ่นน้ำป้อนเข้าหม้อน้ำ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูง ทำให้ประหยัดการใช้เชื้อเพลิงและลดค่าใช้จ่ายอย่างมาก นอกจากนี้ยังมีการใช้ air pre-heater เพื่อเรียกใช้ความร้อนที่มีอยู่ใน flue gases ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในหม้อน้ำที่ใช้ถ่านหิน

หลักการทำงานของ Economizer

ดังแสดงในรูปด้านบน แก๊สที่ออกจากเตาเผาในหม้อน้ำไอน้ำมีความร้อนสูง หน้าที่ของ economiser ในโรงไฟฟ้าความร้อนคือการนำความร้อนบางส่วนจากแก๊สที่ปล่อยออกทางปล่องควันมาใช้ในการอุ่นน้ำป้อนเข้าหม้อน้ำ มันเป็นเพียงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีแก๊สร้อนอยู่ด้านนอกและน้ำอยู่ภายในท่อ โดยมีพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนที่ขยาย เช่น ฟินหรือจิลล์

Economisers ในโรงไฟฟ้าความร้อน ต้องมีขนาดที่เหมาะสมกับปริมาณและอุณหภูมิของแก๊ส flue gas ความดันสูงสุดที่ผ่านปล่องควัน ชนิดของเชื้อเพลิงที่ใช้ในหม้อน้ำ และปริมาณพลังงานที่ต้องการเรียกใช้

เมื่อน้ำถูกเดือดในหม้อน้ำไอน้ำ ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้น แล้วถูกส่งไปยังเทอร์ไบน์ จากนั้นไอน้ำที่หมดแรงจากใบพัดของเทอร์ไบน์ จะถูกส่งผ่านคอนเดนเซอร์ของเทอร์ไบน์ ซึ่งไอน้ำจะถูกควบแน่นและน้ำที่ควบแน่นนี้จะถูกอุ่นก่อนใน feed water heater แล้วจึงส่งกลับเข้าหม้อน้ำ

มันถูกวางไว้ในทางผ่านของแก๊ส flue ระหว่างทางออกจากหม้อน้ำและทางเข้าปล่องควัน ในนี้มีท่อเล็ก ๆ ที่มีผนังบางจำนวนมากถูกวางไว้ระหว่างสองหัวท่อ แก๊ส flue ไหลผ่านด้านนอกของท่อโดยทั่วไปในทางตรงข้าม

กระบวนการถ่ายเทความร้อนใน Economizer, Evaporator และ Superheater

การถ่ายเทความร้อนให้น้ำในเครื่องกำเนิดไอน้ำเกิดขึ้นใน 3 ระบบต่าง ๆ ดังแสดงในรูปด้านล่าง น้ำจะถูกอุ่นล่วงหน้าใน economizer ในสถานะของเหลวที่ความดันหนึ่งจากสถานะ 4 ไปยังสถานะ 5 (ดูแผนภาพด้านล่าง) จนกระทั่งกลายเป็นของเหลวที่อิ่มตัว
จากนั้นส่งไปยัง evaporator ที่ของเหลวนี้จะถูกเดือดโดยการดูดความร้อนแฝงของการระเหิด ที่ความดันนั้น ๆ

ตอนนี้ไอน้ำที่อิ่มตัวในสถานะ 6 จะถูกอุ่นต่อใน superheater เพื่อนำมายังสถานะ 1 คือในรูปแบบของแก๊ส สำหรับมวลสารหนึ่งหน่วย สมการการถ่ายเทความร้อนใน 3 ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคือ,
QEconomizer = h5 – h4
QEvaporator = h6 – h5
QSuperheater = h1 – h6
จาก 3 ส่วนหลักของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้ economizer เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานโดยไม่ใช้เชื้อเพลิง และเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญและประหยัดที่สุดในโรงไฟฟ้าความร้อน

ประเภทของ Economizer

Economizer ท่อ Gilled แบบ CI

Economizers ท่อ gilled แบบ CI ทำจากเหล็กหล่อที่ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ฟินเหล็กหล่อที่มีคุณภาพ มีคุณสมบัติดังนี้,

1. มีประสิทธิภาพสูงสุดเนื่องจากมีการสัมผัสระหว่างฟินกับท่อที่เหมาะสม

2. ใช้ทั่วไปในโรงไฟฟ้าที่มีการสร้าง flue gas ที่มีสารพิษเนื่องจากคุณภาพของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้

Economizer ท่อ Gilled ทรงกลม

ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมที่ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ฟินสี่เหลี่ยมและวงกลม ที่เชื่อมบนท่อเหล็กกล้าไร้สนิมที่ไม่มีรอยต่อ มีคุณสมบัติดังนี้,

1. มั่นใจว่ามีการสัมผัสระหว่างท่อและฟินที่เหมาะสมเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด

Economizer ท่อโค้งแบบ Coiled Tube

ใช้ทั่วไปในโรงไฟฟ้าความร้อนและหน่วยการผลิตขนาดใหญ่ Economizers ท่อโค้งแบบ Coiled Tube ถูกสร้างขึ้นจากท่อเหล็กกล้าไร้สนิมที่ไม่มีรอยต่อ มีคุณสมบัติดังนี้,

1. มีประสิทธิภาพสูงในการรีไซเคิลความร้อนจากแก๊ส

2. ใช้พื้นที่น้อย

Economizer ท่อฟินแนวนอน