Контактные экономайзеры котлов, страница 17

До последнего времени единственным видом теплообменника, в котором использовалось тепло водяных паров из отходящих газов котла, были контактные экономайзеры (КЭ), нашедшие определенное применение в энергетике. Контактные экономайзеры характеризуются высоким КПД, однако их широкому применению препятствуют недостатки, главным из которых является то, что передача тепла от газов к нагреваемой холодной воде осуществлялся в дополнительном теплообменнике с обособленным контуром, через который циркулирует вода, нагретая контактным способом и имеющая кислотные свойства, вызывающие коррозию труб теплообменника и водяного тракта. Другой недостаток КЭ заключается в том, что при использовании их для нагрева обратной сетевой воды при ее температуре выше температуры точки росы газов tp часть тепла расходуется на испарение воды и в этом режиме эффективность КЭ становится ниже, чем у обычных поверхностных теплообменников с "сухим" охлаждением.

Конденсационного эффекта можно достичь не только в КЭ, но и в обычных трубчатых теплообменниках. Для этого необходимо, чтобы теплообменные поверхности имели температуру ниже tp. Такое условие выполняется при нагреве в трубах обратной воды тепловой сети (в течение примерно 80 % продолжительности отопительного сезона) и в еще большей степени при нагреве холодной подпиточной воды для котлов и теплосети. Однако действующими в настоящее время нормами использование теплообменных поверхностей котлов для нагрева воды с температурой ниже tp запрещено. Это обусловлено тем, что при конденсации на холодных поверхностях паров образующийся конденсат, имеющий кислую реакцию, вызывает коррозию стальных труб.                        

В паровых котлах конденсация исключается ввиду того, что в экономайзерах нагревается питательная вода с t=100 ⁰C > tp,  а в водогрейных - путем искусственного повышения температуры воды, поступающей в котел в результате рециркуляции нагретой воды во входной патрубок.        

Между тем за рубежом уже применяются конденсационные котлы (КК), поверхности нагрева которых изготовляются из коррозионно-стойких материалов (нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, керамика и др.) На поверхностях нагрева КК выделяется конденсат, а их КПД достигает 103-107 % по низшей теплоте сгорания.

В настоящее время, когда рост стоимости невозобновляемых природных ресурсов имеет опережающий характер, использование имеющегося опыта экономии природного газа представляется своевременным. Ввиду сложившейся в СНГ трудной экономической ситуации ориентироваться на изготовление котлов из коррозионно-стойких материалов нереально. На современном этапе целесообразно применять существующие паровые и водогрейные котлы, работающие на природном газе, дополненные конденсационными теплоутилизационными приставками (КТ), выполненными из коррозионно-стойких материалов. Ввиду повышенной интенсивности теплопередачи металлоемкость КТ существенно ниже металлоемкости экономайзеров "сухого" теплообмена.

Наиболее эффективно использование КТ для нагрева в них холодной подпиточной воды, однако более характерны случаи, когда количества подпитки недостаточно для использования всего тепла уходящих газов и тогда в них дополнительно  следует  нагревать   обратную     сетевую      воду

(рис. 1). При решении задачи о целесообразности применения КТ необходимо рассмотреть все аспекты рассматриваемого вопроса.

Рис. 1. Схема установки конденсационных тепло утилизаторов за котлами.

1 - котел; 2,3- секции КТ нагрева сетевой и подпиточной воды; 4 - байпасный газоход; 5 - деаэратор; 6 - ХВО; 7 -система отопления.

1.Окупаются ли затраты на более дорогие коррозионно-стойкие   поверхности   нагрева   экономией природного газа? Проведенные расчеты показали, что при наименее выгодном варианте с использованием КТ только для нагрева обратной сетевой воды среднегодовое повышение КПД водогрейного котла составляет 6,5-8,5 %, а при оптимальном варианте с нагревом в КТ холодной подпиточной воды прирост КПД достигает 11-12 %. Почти таким же получается прирост КПД при комбинированной схеме. При этих условиях с учетом действующих цен как на природный газ, так и на трубы экономия топлива окупает капитальные затраты на сооружение КТ в течение 0,5-0,8 года.