Cosa è l'Economizzatore in una Centrale Termoelettrica?

Definizione di economizzatore

Un economizzatore è un dispositivo meccanico utilizzato come scambiatore di calore per pre-riscaldare un fluido al fine di ridurre il consumo di energia. In una caldaia a vapore, è un dispositivo di scambio di calore che riscalda i fluidi o recupera il calore residuo dai prodotti di combustione, ovvero i gas di scarico in una centrale termoelettrica, prima che vengano rilasciati attraverso il camino. I gas di scarico sono i gas di esalazione del combustibile prodotti nelle centrali elettriche, costituiti principalmente da azoto, anidride carbonica, vapore acqueo, fuliggine, monossido di carbonio, ecc.

Pertanto, l'economizzatore nelle centrali termoelettriche, viene utilizzato per ottimizzare il processo di generazione di energia elettrica, come suggerisce il nome del dispositivo. Il calore recuperato viene utilizzato per pre-riscaldare l'acqua di alimentazione della caldaia, che alla fine sarà convertita in vapore surriscaldato. In questo modo, si risparmia sul consumo di carburante e si ottimizza notevolmente il processo, in quanto stiamo essenzialmente raccogliendo il calore sprecato e applicandolo dove è necessario. Tuttavia, oggi, oltre a ciò, il calore disponibile nei gas di scarico può essere economicamente recuperato utilizzando un pre-riscaldatore d'aria, che è essenziale in tutte le caldaie a carbone polverizzato.

Principio di funzionamento

Come mostrato nella figura sopra, i gas di scarico provenienti dal forno della caldaia a vapore trasportano una grande quantità di calore. La funzione dell'economizzatore in una centrale termoelettrica è quella di recuperare parte del calore trasportato dai gas di scarico verso il camino e utilizzarlo per riscaldare l'acqua di alimentazione della caldaia. È semplicemente uno scambiatore di calore con gas di scarico caldi sul lato guscio e acqua sul lato tubo, con superficie di riscaldamento estesa come pinne o branchie.

Gli economizzatori in una centrale termoelettrica devono essere dimensionati in base al volume e alla temperatura dei gas di scarico, alla massima perdita di pressione passando per la ciminiera, al tipo di carburante utilizzato nella caldaia e all'energia che deve essere recuperata.

Quando l'acqua viene bollita nella caldaia a vapore, viene prodotto vapore che poi viene surriscaldato e quindi inviato alle turbine. Il vapore esausto dalle pale delle turbine viene poi passato attraverso il condensatore di vapore della turbina, in cui il vapore viene condensato e questa acqua condensata viene prima pre-riscaldata nel pre-riscaldatore dell'acqua di alimentazione e poi re-inviata nella caldaia.

Viene posizionato nel passaggio dei gas di scarico tra l'uscita dalla caldaia e l'ingresso al camino. In questo, un gran numero di tubi sottili di piccolo diametro sono posizionati tra due testate. I gas di scarico fluiscono all'esterno dei tubi, solitamente in controcorrente.

Tipi di economizzatori

Economizzatore a tubi a pinne in ghisa

Gli economizzatori a tubi a pinne in ghisa sono realizzati in ghisa e fabbricati utilizzando pinne in ghisa classificate, hanno le seguenti caratteristiche,

• Alta efficienza ottimale grazie al contatto appropriato delle pinne con i tubi.

• Comunemente utilizzato in impianti dove si genera gas di scarico intossicato a causa della qualità del carburante bruciato.

Economizzatore a tubi a pinne rotonde

Questo è realizzato con acciaio dolce fabbricato con pinne quadrate e rotonde, saldate su tubi in acciaio al carbonio senza giunti, ha la seguente caratteristica,

Il contatto appropriato tra i tubi e le pinne è garantito per un'efficienza ottimale.

Economizzatore a tubi avvolgenti

Questi sono utilizzati principalmente in centrali termoelettriche e grandi unità di trattamento. Questi economizzatori a tubi avvolgenti sono fabbricati con tubi in acciaio al carbonio senza giunti, hanno le seguenti caratteristiche,

• Sono molto efficienti nel recuperare il calore dai gas.

• Occupa molto poco spazio.

Economizzatore a tubi a pinne orizzontali

In questo caso, il tubo in acciaio al carbonio senza giunti è saldato con pinne orizzontali per formare un'intera unità di economizzatore per lo scambio di calore, ha le seguenti caratteristiche,

• Si presta particolare attenzione per garantire il contatto delle pinne con i tubi per un perfetto scambio di calore.

• Questi sono utilizzati principalmente in centrali termoelettriche.

Non-condensante vs. Condensante

Gli economizzatori non-condensanti sono utilizzati nelle centrali a carbone per prevenire la corrosione acida, mentre gli economizzatori condensanti, utilizzati nelle centrali a gas naturale, migliorano l'efficienza raffreddando i gas di scarico al di sotto del loro punto di condensazione.

Applicazioni e benefici

È utilizzato in tutti gli impianti moderni. L'utilizzo dell'economizzatore risulta in un risparmio del consumo di carburante, aumenta il tasso di vaporizzazione ed efficienza della caldaia.

Alcune delle applicazioni comuni degli economizzatori sono elencate di seguito:

• Nelle centrali a vapore, cattura il calore sprecato dai gas di scarico della caldaia (gas di scarico) e lo trasferisce all'acqua di alimentazione della caldaia.

• Gli economizzatori aerei negli impianti HVAC (Riscaldamento, Ventilazione e Condizionamento dell'aria) possono risparmiare energia negli edifici utilizzando l'aria esterna fredda come mezzo di raffreddamento dello spazio interno.

• Refrigerazione: Questo è comunemente utilizzato nella refrigerazione industriale dove la refrigerazione a compressione di vapore è essenziale. I sistemi con economizzatori mirano a produrre parte del lavoro di refrigerazione a pressioni elevate, condizioni in cui i compressori di gas sono normalmente più efficienti.

Vantaggi e benefici dell'economizzatore

I vantaggi di un economizzatore includono:

• Recupera più calore dai gas di scarico rispetto a un normale pre-riscaldatore d'aria.

• A causa dell'aumento dei prezzi del carburante, tutte le centrali elettriche sono sotto pressione per aumentare l'efficienza della caldaia. Utilizzando l'economizzatore, questa pressione può essere minimizzata.

• Nelle centrali elettriche dove non viene utilizzato, è richiesta una grande quantità di acqua per raffreddare i gas di scarico prima della desolforazione, che viene minimizzata utilizzando gli economizzatori.

• L'efficienza della centrale elettrica diminuisce quando è necessario vapore per il pre-riscaldatore d'aria.