Ммы уже писали о пользе предварительного нагрева воды, подаваемой в паровой котел. Чтобы сделать шаг от теории к практике было больше оснований, сегодня предлагаем читателям вместе посчитать эффект от использования экономайзеров питательной воды «в цифрах».
Что такое экономайзер
Экономайзер — устройство для подогрева питательной воды уходящими из котла продуктами сгорания с целью дополнительного использования тепла сожженного топлива.
Экономайзер снижает потребление топлива паровым котлом за счет передачи тепла от уходящих дымовых газов питательной воде котла. Уходящие газы часто выводятся в атмосферу при температуре на 40°С – 60°С выше температуры вырабатываемого пара. Как правило, КПД котла можно повысить примерно на 1% при снижении температуры уходящих газов на каждые 5°С. Обычно благодаря утилизации отработанного тепла подогреватель питательной воды снижает расход топлива на 5-10% и окупается менее чем за 2 года.
В таблице ниже приводятся примеры потенциальных значений утилизируемого тепла в зависимости от теплопроизводительности и температуры уходящих дымовых газов.
Указанные в Таблице данные приведены при следующих условиях:
— топливо — природный газ,
— избыток воздуха 15%,
— конечная температура в дымовой трубе 120˚С.
А теперь считаем
Котел с КПД 80%, работающий на природном газе, вырабатывает 20 т/ч пара при давлении 10 бари. Конденсат возвращается в котел и смешивается с питательной водой так, чтобы температура питательной воды после смешения стала равна 47°С. Измеренная температура уходящих дымовых газов составляет 260°С. Определим ежегодную экономию, которая будет достигнута при установке экономайзера, при условии, что котел работает 8400 ч в год, а стоимость топливного газа в нашем примере составляет 4,6 руб. за 1 нм3.
Исходя из удельной теплоты сгорания природного газа 33500 кДж/нм3 (или 33500/3600 х 10-3 = 0,0093 МВт*ч/нм3), стоимость 1 МВт*ч, полученного при его сгорании составляет: 4,6 руб./ 0,0093 МВт*ч = 494,6 руб.
Из таблиц водяного пара получаем следующие значения энтальпии:
Для насыщенного пара при давлении 10 бари: 2781,7 кДж/кг,
Для питательной воды при температуре 47 °С: 197 кДж/кг,
Теплопроизводительность котла = 20000 кг/ч x (2781,7 – 196,9) кДж/кг = 51 696 000 кДж/ч = 14,4 МВт*ч.
Количество доступного для утилизации тепла, которое можно получить при температуре выхлопных газов 260°С и мощности котла, работающего на природном газе, равной 14,4 МВт*ч, исходя из приведенной выше таблицы, составит примерно 1,3 МВт*ч.
Ежегодная экономия = (1,3 МВт*ч x 494,6 руб./МВт*ч x 8 400 ч)/0,8 = 6 751,3 тыс. руб./год.
Руководство к действию
- Определите температуру уходящих газов после наладки режима работы котла в соответствии с рекомендациями производителя. Котел должен работать при коэффициенте избытка воздуха, близком к оптимальному; все поверхности теплообмена должны быть чистыми.
- Определите минимальную температуру, до которой можно охлаждать уходящие газы, в соответствии с такими критериями, как точка росы, коррозия на холодной хвостовой части и эффективность поверхности теплообмена (см. Пределы температуры уходящих газов).
Рассчитайте экономический эффект от установки в вашем котле экономайзера или воздухоподогревателя с помощью приведенной выше формулы, используя технические параметры вашего предприятия и тарифы своего региона.
Пределы температуры уходящих газов
Минимальная температура, до которой можно охлаждать уходящие газы, зависит от типа используемого топлива: для природного газа она составляет 120°С, для угля и жидкого горючего с низким содержанием серы — 150°С, а для жидкого топлива с высоким содержанием серы — 180°С. Эти пределы предусмотрены для того, чтобы не допустить конденсации и возможной коррозии материала выхлопной трубы.
Применение экономайзеров
Экономайзер для подогрева питательной воды целесообразно использовать, когда площадь поверхности нагрева в котле недостаточно велика, чтобы максимально эффективно использовать теплоту сгорания топлива. Котлы, мощность которых превышает 1МВт, работающие при давлении более 5 бари и с наибольшей рабочей нагрузкой в течение всего года, идеально подходят для установки экономайзера.
Источники:
1) https://www.energy.gov
2) https://aqua-therm.ru
