火力発電所におけるエコノマイザーとは何ですか
エコノマイザーの定義
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装置です。蒸気ボイラーでは、煙突から排出される前に燃焼生成物（すなわち排ガス）から残存熱を回収する熱交換装置として機能します。排ガスは主に窒素、二酸化炭素、水蒸気、スOOT、一酸化炭素などで構成されています。
したがって、熱電力発電所におけるエコノマイザーは、その名前が示唆するように、電力生成プロセスを経済的にするための装置として使用されます。回収された熱は、最終的に過熱蒸気に変換されるボイラー給水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、廃棄熱を必要な場所に利用することでプロセスを大幅に効率化することができます。現在では、それに加えて、粉砕石炭焚きボイラーに不可欠な空気予熱器を使用して排ガス中の熱を経済的に回収することも可能です。
動作原理
上図に示すように、蒸気ボイラー炉から排出される排ガスには多くの熱が含まれています。熱電力発電所におけるエコノマイザーの機能は、煙突を通じて排ガスとともに逃げる熱の一部を回収し、ボイラーへの給水を加熱することです。これは単に、シェル側に高温の排ガス、チューブ側に水があり、フィンやギルなどの拡張された熱伝導面を持つ熱交換器です。
熱電力発電所のエコノマイザーは、排ガスの量と温度、煙突通過時の最大圧力降下、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。
蒸気ボイラーで水が沸騰すると、蒸気が生成され、その後過熱されてタービンに送られます。タービンの羽根から排出された蒸気は、タービンの蒸気凝縮器を通じて凝縮され、この凝縮水は最初に給水加熱器で予暖され、その後再びボイラーに戻されます。
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排ガスの通路に配置されます。多くの小径の薄壁チューブが2つのヘッダー間に配置され、排ガスは通常反対方向にチューブの外側を流れます。
エコノマイザーの種類
CI ギル付きチューブエコノマイザー
ギル付きチューブエコノマイザーは、グレードされた鋳鉄製のフィンを使用して製造された鋳鉄製であり、以下の特徴があります。
フィンとチューブの適切な接触により高効率を達成。
燃焼される燃料の品質により汚染された排ガスが発生するプラントで一般的に使用。
丸型ギル付きチューブエコノマイザー
これは、四角形および円形のフィンを溶接した炭素鋼無縫管で製造され、以下の特徴があります。
チューブとフィンの適切な接触により最適な効率を確保。
コイル型チューブエコノマイザー
これらのエコノマイザーは主に熱電力発電所や大規模な処理ユニットで使用されます。これらのコイル型エコノマイザーは炭素鋼無縫管で製造され、以下の特徴があります。
ガスからの熱回収において非常に効率的。
非常に少ないスペースを占有。
水平フィン付きチューブエコノマイザー
これは、水平フィンを密封溶接した炭素鋼無縫管で製造され、以下の特徴があります。
フィンとチューブの完全な接触を確保して理想的な熱伝導を実現。
主に熱電力発電所で使用。
非凝縮型 vs. 凝縮型
非凝縮型エコノマイザーは、石炭火力発電所で酸性腐食を防ぐために使用され、凝縮型エコノマイザーは天然ガス発電所で、排ガスを凝縮点以下まで冷却して効率を向上させるために使用されます。
応用と利点
エコノマイザーはすべての近代的なプラントで使用されています。エコノマイザーの使用により燃料消費が削減され、蒸発速度とボイラー効率が向上します。
エコノマイザーの一般的な応用例は以下の通りです。
蒸気発電所では、ボイラー煙突ガス（排ガス）からの廃棄熱を捕集し、ボイラー給水に転送します。
HVAC（暖房、換気、空調）の空気側エコノマイザーは、建物の室内空間を冷却するために冷たい外気を利用することでエネルギーを節約できます。
冷蔵：これは工業用冷蔵において蒸気圧縮式冷蔵が不可欠な場合に一般的に使用されます。エコノマイザー搭載システムは、ガス圧縮機が通常より効率的な高圧条件下で冷蔵作業の一部を生成することを目指しています。
エコノマイザーの利点
エコノマイザーの利点には以下があります。
通常の空気予熱器ではできない排ガスの熱をより多く回収します。
燃料価格の上昇により、すべての発電所はボイラー効率を向上させる圧力に直面しています。エコノマイザーを使用することで、この圧力を最小限に抑えることができます。
エコノマイザーを使用していない発電所では、脱硫前の排ガスを冷却するために大量の水が必要ですが、エコノマイザーを使用することでこれを最小限に抑えることができます。
蒸気空気予熱器に蒸気が必要となると、発電所の効率が低下します。
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