Экономайзер котла – устройство и принцип работы

При конструировании современных тепловых систем одной из основных задач, решаемых разработчиками выступает повышение эффективности котельных установок и снижение энергозатрат. В большинстве случаев эта проблема решается внедрением новых технологий, но как показывает практика включение в состав экономайзера позволяет снизить затраты на 13-15%. И хотя экономайзер котла практически не претерпел изменений в своей конструкции с момента изобретения, он и сегодня является объектом постоянных усовершенствований.

Содержание

• 1 Принцип работы экономайзера
• 2 Конструкция экономайзера
• 3 Особенности конструкции экономайзеров
• 4 Проблемы с экономайзерами паровых котлов низкого давления
• 5 Обслуживание и ремонт установок
• 6 Видео к теме экономайзер котла

Принцип работы экономайзера

Свое название это устройство получило от английского «economize» — «экономить, сберегать». Впервые экономайзер был применен в 1893 году, когда устройством предварительного нагрева был оснащен паровой котел. С тех пор экономайзер стал почти обязательным элементов водогрейной установки.

Принцип работы этого прибора идентичен принципу работы парового или водяного котла – нагрев проточной воды в замкнутом контуре. Правда, если в обычном котле вода нагревается в водяной рубашке, в которой находится топка или в теплообменнике над горелкой, то для нагрева теплоносителя используются продукты горения. Проще говоря, в экономайзере используются продукты горения топлива, имеющие высокую температуру, но при этом уже покинувшие объем котла.

Вторым важным отличием экономайзера от нагревательного котла выступает назначение. Водяной или паровой котел нагревает воды и подает ее дальше в систему отопления или горячего водоснабжения. Экономайзер предназначен только для предварительного нагрева воды перед подачей ее в контур водяного котла.

Важность этого момента заключается в том, что при работе системы отопления, после того как теплоноситель пройдет по системе труб и радиаторов и отдаст тепло при попадании в котел он охлаждается до 42-50 градусов Цельсия. После чего требуется затраты топлива и энергии до повышения температуры теплоносителя до стандартных 80-90 градусов (речь идет об автономных системах отопления частных домов). При включении в систему отопления, экономайзер котла, используя горячие отработанные газы из камеры сгорания или топки, повышает температуру воды до 50-55 градусов перед подачей ее в котел. Такой прибор позволяет почить чистую экономию до 15% энергоносителей и повысить эффективность работы до 15%.

Конструкция экономайзера

Поскольку в устройстве производится нагрев воды, то в его конструкции нет ничего необычного, он представляет собой не что иное, как обычный теплообменник с подключением к системе через трубы.

Основу прибора составляют трубы, которые для повышения площади нагрева располагаются в шахматном порядке. При прохождении через теплообменник горячие потоки отработанных газов буквально окутывают трубы теплообменника и передают тепло теплоносителю.

В зависимости от объемов системы и ее назначения экономайзеры изготавливаются из материалов способных выдержать большие механические нагрузки и долгое время работать в агрессивной среде продуктов горения топлива.

По материалу изготовления экономайзеры бывают:

• Литые чугунные;
• Из стали;
• Из нержавеющей стали;
• Из цветных металлов.

Для больших по объему котлов промышленного оборудования используются чугунные или стальные трубы. Чугун способен выдерживать большое давление и в долгое время находится в агрессивной атмосфере. Недостатком чугуна является его хрупкость, это особенно ярко проявляется при гидравлических ударах – он не способен противостоять резкому повышению внутреннего давления.

Стальные трубы более практичные, их легче монтировать, они способны выдерживать высокое рабочее давление и гидроудар. Другое дело, что при сварке конструкции узким местом выступает сварные швы. Именно они наиболее подвержены коррозии.

Применение нержавеющей стали для изготовления экономайзера позволяет продлить срок его эксплуатации. Выполненные из металла не подверженного коррозии нержавеющие теплообменники считаются наиболее надежными. Недостатком их принято считать высокую стоимость по сравнению с чугунными и обычными стальными.

Использование цветных металлов для изготовления теплообменника в основном нашло применение для бытовых небольших экономайзеров котлов отопления. Эти приборы отличаются высокой эффективностью при компактных размерах.

Особенности конструкции экономайзеров

Специфика конструкции экономайзера котла во многом зависит от характеристик самого котла. Для безопасной работы оборудования в конструкцию экономайзеров котлов вносятся изменения и усовершенствования, дающие возможность максимально использовать возможности.

Прежде всего, это касается устройств кипящего и некипящего типов. При нагреве воды до высокой температуры во внутреннем объеме теплообменника образовывается водяной пар. В высокотемпературных установках количество водяного пара может достигать 20-24% от объема воды. Такой экономайзер котла оборудуется клапанами сброса пара, и устройствами контроля давления. Кипящие экономайзеры изготавливаются из стали, чугунное литье для такого оборудования не используется.

Не кипящие устройства только прогревают воду перед подачей в котел, в них температура не повышается до критической, а пар выводится из системы.

Еще одним различием этих устройств выступает их назначение. Есть экономайзеры котлов паровые и водогрейные. Паровой экономайзер котла предназначен для прогрева воды до порога парообразования. Такой технологический прием используется в паровых котлах, где конечным продуктом выступает водяной пар высокого давления, а не вода. Водогрейный экономайзер котла отопления предназначен для предварительного прогрева воды. Это нужно для того чтобы нагреть воду и пройти «точку росы» еще до подачи ее в водогрейный котел.

Проблемы с экономайзерами паровых котлов низкого давления

Как и большинства технических решений в экономайзере парового котла существуют изъяны, обусловленные спецификой эксплуатации агрегата. Для паровых котлов низкого давления характерным моментом выступает проблема выпадения конденсата. При разогреве пара котел нагревает его до определенной температуры, поднятие температуры выше допустимой влечет повышение давления и риск разрушения теплообменника котла.

В связи с этим экономайзер парового котла низкого давления должен нагревать пар в строго определенном технологией температурном диапазоне. В связи с этим,  для экономайзера важно обеспечить не только нагрев пара, но и не допустить образования конденсата.

Для синхронизации работы экономайзера и парового котла установка в обязательном порядке оборудуется системой безопасности и контроля.

Обслуживание и ремонт установок

Как и для все котельное оборудование, экономайзер котла проектируется и изготавливается в строгом соответствии с нормативными документами и требованиями государственных стандартов. Монтаж промышленного оборудования должен осуществляться только квалифицированным персоналом, имеющим допуск на проведение монтажных и пусконаладочных работ.

Все работы по монтажу установки должны соответствовать техническим нормам. После окончания работ оборудование обязательно проходит испытание и тестирование.

В процессе эксплуатации оборудование в обязательном порядке должно проходить техническое обслуживание, в ходе которого проверяется целостность, правильность работы датчиков и приборов, проводится оценка состояние внутренних поверхностей – выявляются места оседания накипи и образования коррозии металла.

Видео к теме экономайзер котла

Экономайзер для рыбалки: зачем нужен, альтернатива бэкингу

Содержание

• Зачем это нужно
• Альтернатива бэкингу

Бэкинг – это специальная прокладка, которую выполняют на катушке шпули, чтобы увеличить её диаметр. Необходимость в таком приёме обусловлена ситуацией, когда количества основной лески недостаточно для её полного заполнения. Кроме того подобная методика позволяет более экономно расходовать леску. Однако применение бэкинга имеет несколько неприятных особенностей, усложняющих ловлю. Можно ли вообще обойтись без этого приёма, будет рассказано в этой статье.

Зачем это нужно

Основная причина, по которой рыболовы применяют намотку бэкинга – это облегчение дальних забросов. Оптимальным способом укладки лески считается такой, когда её уровень не доходит 1-2 мм до бортика катушки. Если же используется заведомо меньшее количество лески, величина этого параметра может доходить до 4 мм, что существенно усложняет дальние забросы.

Другая причина – уменьшение веса снаряженной катушки. Это особенно важно при ловле на лайтовые и ультралайтовые снасти.

Чтобы реализовать этот приём, рыболовы осуществляют подмотку нужной толщины на шпулю катушки и только потом на неё заводят основную леску.

Использование для подмотки материалов типа резины, изоленты или капронового шнура нерационально, поскольку данные материалы имеют неровности, шероховатости и перепады, которые затем будет повторять и намотанная на них леска. Кроме того, под воздействием нагрузок, которые нередко возникают не рыбалке, такой бэкинг будет деформироваться, приводя к неравномерностям лески.

В настоящее время для бэкинга применяют два материала:

• дешевую монолеску малого диаметра;
• швейные нитки (капроновые) №40 или примерно такого же диаметра.

Оптимальный диаметр лески для бэкинга может быть от 0,1 до 0,15 мм. Намотка осуществляется с помощью обычного лесоукладывателя.

Но можно ли обойтись без столь сложной процедуры?

Альтернатива бэкингу

Выход, как ни странно, есть. Чтобы не заниматься утомительной подмоткой дополнительных слоёв лески, применяют специальные устройства, заполняющие диаметр шпуль. Они называются просто – экономайзеры.

Конструктивно они представляют собой две половинки кольца, которые надевают на шпулю и они заполняют необходимый объём.

Подобные изделия существую для разных катушек и выпускаются производителями рыболовного оборудования достаточно давно. Например, DAIWA выпускает подобную продукцию с 2016 года.

Такие устройства имеют номенклатуру S или SS и уменьшают размеры шпули до соответствующих индексов. То есть если есть катушка с емкостью 3000D, то установив на неё экономайзер размера S, получают шпулю с емкостью 3000S.

Установка экономайзера производится очень просто – обе половинки устанавливаются на шпулю и смыкаются. Если нужно, следует выполнить простую подгонку – соединить обе половинки в кольцо и с помощью наждачной бумаги сточить лишнее при помощи аккуратных круговых движений. В процессе подгонки экономайзер следует периодически одевать на шпулю, чтобы не сточить лишнего.

Когда экономайзер HVAC подходит?

Что побуждает Data Aire поставлять на рынок более эффективные и гибкие системы прецизионного охлаждения?

Менеджер по разработке приложений Дэн Макиннис отвечает на этот и другие важные вопросы.

Что такое экономайзер HVAC?

Экономайзер HVAC — это устройство, используемое для экономии потребления энергии. Обычно он работает совместно с кондиционером. Вместе это решение помогает минимизировать энергопотребление. В более прохладные месяцы года во многих местах наружный воздух холоднее, чем воздух в здании. Экономия достигается за счет использования разницы температур между внутренними и наружными условиями окружающей среды, а не за счет включения компрессоров для обеспечения охлаждения.

В чем разница между экономайзером воздушной и водяной сторон?

Экономайзер воздушной зоны подает холодный воздух снаружи в здание и распределяет его по серверам. Вместо рециркуляции и охлаждения отработанный воздух серверов просто направляется наружу. Для центров обработки данных с установками водяного или воздушного охлаждения водяной экономайзер использует испарительную охлаждающую способность градирни для производства охлажденной воды и может использоваться вместо чиллера в зимние месяцы.

Почему решения для экономайзера HVAC важны как никогда?

Понимание масштабируемых и эффективных решений экономайзера для роста центра обработки данных. Скачать руководство.

Принимая во внимание растущие затраты на электроэнергию, решения для экономайзеров HVAC стали главной заботой инженеров-механиков и менеджеров центров обработки данных, с которыми я разговаривал. Они должны учитывать доступность энергии, особенно от поставщиков городских коммунальных услуг. Точно так же им нужно подумать о том, сколько денег можно сэкономить по сравнению с тем, сколько энергии потребляется.

Кроме того, меня часто спрашивают об изменении кодов штатов и требований, которые заставляют инженеров проверять проекты своих приложений, чтобы убедиться, что они соответствуют текущим стандартам. Из взаимодействия с Data Aire стало очевидно, что наши клиенты ищут эффективную систему прецизионного охлаждения, которая может значительно снизить общую стоимость владения.

В каких случаях экономайзеры ОВКВ эффективны и на что инженеры-специалисты должны обратить внимание при выборе между экономайзером воздушной или водяной стороны или вариантом с перекачиваемым хладагентом?

В более прохладные месяцы года во многих местах наружный воздух холоднее, чем воздух в здании. Вы можете достичь экономии, воспользовавшись разницей температур между внутренними и наружными условиями окружающей среды, а не запуская компрессоры для обеспечения охлаждения. Экономия в контролируемой зоне может быть достигнута путем подачи холодного или сухого воздуха прямо в здание, что во многих случаях является самым простым и эффективным вариантом.

Экономия на берегу использует непрямой метод экономии и забирает холодную воду из градирни или сухого охладителя, который охлаждается наружным воздухом и пропускает воду через змеевики внутри блоков HVAC в здании. Перекачиваемый хладагент также использует разницу температур за счет работы насоса хладагента низкого давления, а не компрессора, поскольку насос потребляет меньше энергии, хотя это решение менее эффективно, чем экономия на стороне воды, поскольку в нем используется теплопередача на основе хладагента, а не вода.

Какие примеры вы можете привести, которые показывают, что экономия на берегу эффективна в разных климатических зонах?

Пример эффективности водяного экономайзера можно увидеть на примере gForce Ultra от Data Aire, который обеспечивает экономию (полную и частичную) в течение 68 % года в сухом климате, таком как Феникс. Или влажный климат, такой как Эшберн, штат Вирджиния, реализует экономию в течение 75% года. Точно так же 98% года экономия наблюдается в сухом субтропическом климате, таком как Лос-Анджелес.

Посмотрите пример того, как экономия эффективна в центрах обработки данных.

Какие новые или существующие требования влияют на соображения экономии?

Отраслевые стандарты постоянно обновляются, регулярно внедряются многочисленные меры по энергосбережению. Стандарт ASHRAE 90. 1 описывает требования к экономайзерам для новых зданий, дополнений к существующим зданиям и изменений в системах HVAC в существующих зданиях. Для каждой системы охлаждения требуется экономайзер воздушной стороны или жидкостный экономайзер. Существуют исключения из этого, которые изложены в Стандарте 9.0,1. Когда экономайзеры воздушной стороны находятся в месте

, они должны обеспечить до 100% приточного воздуха в качестве наружного воздуха для охлаждения. Жидкостные экономайзеры должны обеспечивать 100 % охлаждающей нагрузки, когда наружные условия ниже определенного диапазона.

Другие заметные изменения включают обновленную классификацию климатических зон из ASHRAE 169, обязательные требования к замене или модификации оборудования, которые включают экономию и интегрированное управление экономайзером, а также обнаружение неисправностей в оборудовании с непосредственным испарением.

Другим важным стандартом является энергетический стандарт штата Калифорния № 24, в котором содержатся дополнительные требования к соответствию нормам как для воздушных, так и для водяных экономайзеров. В дополнение к стандартам многочисленные технические комитеты предоставляют рекомендации, полезные для производительности. ASHRAE TC 9.9 — это технический комитет, который предоставляет рекомендации с обновленными конвертами для рейтингов классов температуры и влажности. Эти обновления основаны на улучшенных рейтингах снаряжения.

В качестве менеджера по разработке приложений в Data Aire Дэн курирует группу, которая проверяет и модифицирует представленные в компанию проекты HVAC, назначая инженеров. Кроме того, он утверждает, выпускает и управляет чертежами САПР для механических, холодильных и трубопроводных проектов.  

Что такое экономайзер и как он повышает эффективность?

В таких отраслях, как коммерческое и промышленное ОВиК, по понятным причинам большое внимание уделяется инновациям, направленным на повышение эффективности . Миллиарды долларов ежегодно тратятся на исследования и разработки, направленные на снижение эксплуатационных расходов без ущерба для производительности. Делать больше с меньшими затратами — вот суть игры, и среди мер, предназначенных для этого, — экономайзер.

Что это?

Как и большая часть оборудования, о котором мы рассказали в Super Blog, экономайзеры соответствуют определению «оборудование с хорошим названием». Распределители распределяют, конденсаторы конденсируют, а экономайзеры экономят — они нацелены на улучшение экономии энергии.

Во всех смыслах и целях экономайзер — это просто теплообменник, названия и внешний вид которого различаются в зависимости от отрасли и функции. Сегодня мы сосредоточимся на экономайзерах, используемых в коммерческих HVAC и коммерческих/промышленных котлах.

Коммерческие экономайзеры HVAC

В коммерческом отоплении и кондиционировании воздуха экономайзеры часто используются как часть крышных блоков здания (RTU), как показано на рисунке ниже.

В этих вытяжках, обведенных желтым, размещаются экономайзеры RTU. Есть две основные функции экономайзеров в HVAC:

1. Повышение эффективности
2. Улучшить вентиляцию

С каждым из них связаны и другие преимущества, которые мы рассмотрим ниже, но основными из них являются снижение эксплуатационных расходов и улучшенный поток воздуха.

Как экономайзеры HVAC повышают эффективность и вентиляцию?

Основная причина, по которой существуют экономайзеры HVAC, заключается в том, чтобы помочь системам как можно чаще переходить в режим «естественного охлаждения». Этот экономичный режим предполагает подачу холодного наружного воздуха в здание с минимальным механическим вмешательством, что снижает затраты, связанные с потреблением хладагента и электроэнергии.

Для сравнения предположим, что вы работаете в офисной башне. На улице 58 ° F, но между солнцем, палящим в окно вашего офиса, и 45 вашими соседними коллегами, излучающими около 100 ° F, может стать немного жарко. Вместо того, чтобы выключить термостат, вы решаете открыть окно, чтобы подышать свежим воздухом и охладить свой офис. Это в значительной степени идея естественного охлаждения.

Для обеспечения забора наружного воздуха типичный экономайзер оснащен перегородками, которые открываются, когда возможно естественное охлаждение, и остаются закрытыми в противном случае. Этими перегородками можно управлять несколькими различными способами, один из которых — барометрический, когда заслонки открываются, когда перепад давления между внутренней и внешней областями попадает в определенный диапазон.

Дополнительным преимуществом естественного охлаждения в коммерческих системах ОВКВ является более длительный срок службы оборудования, поскольку они работают меньше времени.

Промышленные экономайзеры

Повышение эффективности является основной целью практически всех промышленных процессов, и для этого существует несколько методов и систем. В котельных установках, например, эту функцию выполняют экономайзеры.

Их роль заключается в улавливании тепла выхлопных газов, которое в противном случае было бы выпущено в атмосферу. Улавливая и используя это тепло, расходуется меньше топлива. Тепло также может быть направлено в другое место на вашем объекте для таких вещей, как горячая вода и другие задачи — процесс, называемый когенерация.

Экономайзеры, используемые в промышленности — давайте остановимся на примере котлов — по сути являются теплообменниками. Эти теплообменники могут быть изготовлены с использованием следующих конструкций:

• Спиралевидные
• Пластинчатое оребрение (на фото ниже)

Почему я должен использовать экономайзер для своего приложения?

Все просто – они экономят деньги. Допустим, ваш котел работает с эффективностью от 82% до 85%, что довольно типично. Стандартный экономайзер может приблизить это значение к 85-88%. Специальное оборудование, такое как конденсационные экономайзеры, может иметь еще более высокие показатели эффективности, достигающие 9 баллов.4%.

Эти преимущества часто означают, что экономайзеры окупаются довольно быстро после установки, но они требуют первоначальных затрат, что может поставить некоторые организации в тупик.

Дополнительное поощрение

На наш взгляд, экономайзеры — это не проблема, но мы понимаем, что это не простое решение для всех. Чтобы компенсировать опасения по поводу затрат и поощрить внедрение экономайзеров, правительства нескольких штатов разработали программы стимулирования, чтобы усилить аргументы в пользу внедрения.

Штат Калифорния и его производители энергии, например, предлагают множество стимулов для повышения эффективности котлов. Одним из таких примеров является каталог поощрений и скидок PG & E. Кроме того, в приведенной ниже таблице указаны уровни скидок SoCalGas.

Цены на топливо также могут стать катализатором перемен. Более высокие цены на топливо могут привести к тому, что больше людей будут искать способ компенсировать эти возросшие расходы за счет повышения эффективности.

Думаете, экономайзер может принести пользу вашей системе? Позвоните нам сегодня. Мы эксперты по эффективности, и мы здесь, чтобы помочь вам получить ответы, которые вам нужны.