O que é Economizador em Usina Termelétrica?

Definição de Economizador

Um economizador é um dispositivo mecânico utilizado como trocador de calor para pré-aquecer um fluido e reduzir o consumo de energia. Em uma caldeira a vapor, é um dispositivo trocador de calor que aquece fluidos ou recupera o calor residual do produto da combustão, isto é, dos gases de exaustão em uma usina termelétrica antes de serem liberados pela chaminé. Os gases de exaustão são os gases de escape produzidos nas usinas de energia, compostos principalmente de nitrogênio, dióxido de carbono, vapor de água, fuligem, monóxido de carbono, etc.

Portanto, o economizador em usinas termelétricas, é usado para economizar o processo de geração de energia elétrica, como sugere o nome do dispositivo. O calor recuperado é então usado para pré-aquecer a água de alimentação da caldeira, que eventualmente será convertida em vapor superaquecido. Assim, economizando no consumo de combustível e otimizando o processo em grande medida, pois estamos essencialmente coletando o calor residual e aplicando-o onde é necessário. No entanto, atualmente, além disso, o calor disponível nos gases de exaustão pode ser economicamente recuperado usando um pré-aquecedor de ar, que é essencial em todas as caldeiras a carvão pulverizado.

Princípio de Funcionamento

Como mostrado na figura acima, os gases de exaustão que saem do forno da caldeira a vapor carregam muito calor. A função do economizador na usina termelétrica é recuperar parte do calor levado pelos gases de exaustão pela chaminé e utilizá-lo para aquecer a água de alimentação da caldeira. É simplesmente um trocador de calor com gás quente de exaustão do lado do casco e água do lado dos tubos, com superfície de aquecimento estendida, como Fins ou Bárbaras.

Os economizadores em usinas termelétricas devem ser dimensionados para o volume e temperatura dos gases de exaustão, a queda máxima de pressão passada pela chaminé, o tipo de combustível usado na caldeira e a quantidade de energia que precisa ser recuperada.

Quando a água é fervida na caldeira a vapor, o vapor é produzido, que é então superaquecido e depois passado para as turbinas. Então, o vapor esgotado das pás da turbina, é passado através do condensador de vapor da turbina, onde o vapor é condensado e esta água condensada é então pré-aquecida primeiro no aquecedor de água de alimentação e depois re-alimentada na caldeira.

Ele é colocado no caminho dos gases de exaustão entre a saída da caldeira e a entrada da chaminé. Nisso, um grande número de tubos de pequeno diâmetro e parede fina são colocados entre dois cabeçotes. Os gases de exaustão fluem fora dos tubos, geralmente em contrafluxo.

Tipos de Economizadores

Economizador de Tubos com Fins de Ferro Fundido (CI)

Os economizadores de tubos com fins de ferro fundido são feitos de ferro fundido, fabricados com barbas de ferro fundido classificado, possuem as seguintes características,

• Alta eficiência ótima devido ao contato adequado dos fins com os tubos.

• Comumente usado em plantas onde são gerados gases de exaustão intoxicados devido à qualidade do combustível queimado.

Economizador de Tubos com Fins Redondos

Este é feito de aço suave fabricado com barbas quadradas e redondas, soldadas em tubos sem costura de aço carbono, possui a característica,

É garantido o contato adequado entre os tubos e as barbas para eficiência ótima.

Economizador de Tubos Enrolados

Estes são usados principalmente em usinas termelétricas e grandes unidades de processamento. Estes economizadores de tubos enrolados são fabricados a partir de tubos sem costura de aço carbono, possuem as seguintes características,

• São muito eficientes na recuperação de calor dos gases.

• Ocupam muito pouco espaço.

Economizador de Tubos com Fins Horizontais

Neste, o tubo sem costura de aço carbono é selado e soldado com barbas horizontais para formar um conjunto completo de economizador para transferência de calor, possui as seguintes características,

• É tomado o cuidado adequado para fazer o contato das barbas com os tubos para perfeita transferência de calor.

• Estes são usados principalmente por usinas termelétricas.

Não Condensante vs. Condensante

Economizadores não condensantes são usados em usinas a carvão para prevenir a corrosão ácida, enquanto economizadores condensantes, usados em usinas a gás natural, melhoram a eficiência resfriando os gases de exaustão abaixo do ponto de condensação.

Aplicações e Benefícios

É usado em todas as plantas modernas. O uso do economizador resulta em economia de consumo de combustível, aumento da taxa de produção de vapor e eficiência da caldeira.

Algumas das aplicações comuns do economizador são as seguintes:

• Em usinas de energia a vapor, captura o calor residual dos gases de exaustão da chaminé (gases de exaustão) e transfere-o para a água de alimentação da caldeira.

• Economizadores HVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) do lado do ar podem economizar energia em edifícios usando o ar frio externo como meio de resfriar o espaço interno.

• Refrigeração: Este é comumente usado na refrigeração industrial onde a refrigeração por compressão de vapor é essencial. Sistemas com economizadores visam produzir parte do trabalho de refrigeração sob pressões elevadas, condições em que os compressores de gás são normalmente mais eficientes.

Vantagens e Benefícios do Economizador

As vantagens de um economizador incluem:

• Recupera mais calor dos gases de exaustão do que um pré-aquecedor de ar normal.

• Devido ao aumento nos preços do combustível, todas as usinas de energia estão enfrentando pressão para aumentar a eficiência da caldeira. Portanto, usando o economizador, essa pressão pode ser minimizada.

• Em usinas de energia onde não é usado, é necessária uma grande quantidade de água para resfriar os gases de exaustão antes da dessulfurização, o que é minimizado pelo uso de economizadores.

• A eficiência da usina de energia diminui quando o pré-aquecedor de ar a vapor requer vapor.