De meeste aardgas- en oliegestookte ketels verliezen 18 tot 22 procent van hun brandstofinvoer doordat heet rookgas de schoorsteen verlaat. Een industriële boiler-economiser vangt een deel van die warmte op en geeft deze terug aan het voedingswater, waardoor de brander minder brandstof verbruikt om dezelfde stoomopbrengst te produceren. Dat maakt de economizer een van de minst ingewikkelde en snelst betalende warmteterugwinningsmaatregelen die er zijn. In de volgende paragrafen wordt besproken hoe het werkt, realistische besparingen en de ontwerpdetails die een goede installatie van een slechte onderscheiden.
Wat is een industriële keteleconomiser?
Een industriële keteleconomiser is een warmtewisselaar die is geïnstalleerd in het uitlaatkanaal van een ketel, stroomafwaarts van de stoomtrommel of oververhitter. Zijn taak is om warmte van het rookgas naar het voedingswater van de ketel over te brengen voordat dat water het verdampergedeelte binnengaat. Omdat het voedingswater is voorverwarmd met 100 tot 200 °F, heeft de brander minder brandstof nodig om de verzadigde stoomtemperatuur te bereiken, waardoor de thermische efficiëntie van de ketel toeneemt.
Economizers worden ook wel rookgaswarmteterugwinningsunits of voedingswatervoorverwarmers genoemd. In grote installaties worden ze vaak gecombineerd met een stoomgenerator met warmteterugwinning, maar de economizer zelf blijft een eenvoudig, betrouwbaar onderdeel: heet gas aan de buitenkant van de buizen, water onder druk aan de binnenkant.
Hoe wordt afvalwarmte teruggewonnen?
Rookgas uit een industriële ketel verlaat de oven bij ongeveer 350 tot 550 ° F, afhankelijk van het brandstoftype, de overtollige lucht en het ketelontwerp. De economizer bevindt zich tussen het laatste warmte-absorberende gedeelte en de stapel. Terwijl heet gas door de lamellenbuizen beweegt, wordt warmte via de buiswand overgedragen naar het voedingswater dat naar binnen stroomt.
Vinnen vermenigvuldigen het warmteoverdrachtsoppervlak drie tot tien keer vergeleken met kale buizen, waardoor de wisselaar compact blijft en de drukval aan de gaszijde wordt verminderd. De meeste ontwerpen gebruiken een tegenstroompatroon: het heetste water ontmoet het koelste gas bij de uitlaat, en het koelste water ontmoet het heetste gas bij de inlaat. Deze opstelling maximaliseert het gemiddelde temperatuurverschil en maakt lagere schoorsteengastemperaturen mogelijk dan een eenvoudige gelijktijdige stroomindeling.
Welke efficiëntiewinsten zijn realistisch?
Een typisch verbrandingsrendement voor een industriële ketel is 78 tot 82 procent, wat betekent dat 18 tot 22 procent van de brandstofenergie via de uitlaatgassen verdwijnt. Een goed bemeten economizer kan 30 tot 50 procent van het beschikbare stackverlies recupereren. In de praktijk vertaalt zich dit in een rendementswinst van de ketel van 2 tot 5 procentpunten en een overeenkomstige verlaging van het brandstofverbruik.
Voor een ketel van 100.000 lb/u die 8.000 uur per jaar draait, kan een efficiëntiewinst van 3 procent jaarlijks enkele honderdduizenden dollars besparen, afhankelijk van de brandstofprijs en het belastingsprofiel. De exacte besparing is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen het rookgas en het voedingswater, de brandstofanalyse en of de unit op vollast of deellast draait.
| Parameter | Niet-condenserend | Condenserend |
|---|---|---|
| Stapel temperatuur | 250 tot 350°F | 100 tot 150°F |
| Efficiëntie winst | 2 tot 3 procentpunten | 4 tot 6 procentpunten |
| Warmte teruggewonnen | Alleen voelbare warmte | Gevoelige plus latente warmte |
| Materiaalvereiste | Koolstofstaal mogelijk | RVS of gevoerd |
| Risico op zuurdauwpunt | Laag als het gas boven de 300°F blijft | Moet worden beheerd met brandstofgasanalyse |
Condenserend of niet-condenserend: wat is juist?
Niet-condenserende economizers houden de rookgastemperatuur boven het zuurdauwpunt, doorgaans rond de 250 tot 300 °F voor aardgas. Ze zijn eenvoudiger, goedkoper en kunnen vaak van koolstofstaal worden gebouwd. De teruggewonnen warmte is puur voelbare warmte, wat voor veel planten voldoende is.
Condenserende economizers koelen het rookgas af tot onder het dauwpunt van de waterdamp, gewoonlijk 135 tot 150 °F, zodat ze ook de latente condensatiewarmte terugwinnen. Dat voegt nog eens 2 tot 3 punten aan efficiëntie toe. Het nadeel is corrosie: zwavel in de brandstof produceert zuur dat condenseert bij lagere temperaturen, dus de wisselaar heeft roestvrij staal, duplexlegeringen of een corrosiebestendige voering nodig. Er is ook een afvoer- en neutralisatiesysteem nodig. Condensorunits zijn geschikt als het voedingswater koud is en de brandstof schoon aardgas is, maar ze zijn geen universele, goedkope upgrade.
Selectiefactoren die de prestaties bepalen
Het selecteren van een economizer betekent meer dan het kiezen van de grootste maat. De werkelijke prestaties zijn afhankelijk van het afstemmen van de warmtewisselaar op de werkelijke rookgas- en wateromstandigheden. Begin met een volledige brandstofanalyse. Zwavelgehalte, vocht en as bepalen het zuurdauwpunt en het vervuilingsrisico. Definieer vervolgens de inlaat- en uitlaattemperaturen aan beide zijden. De gewenste schoorsteentemperatuur bepaalt de warmtebelasting, terwijl de beschikbare voedingswatertemperatuur de ondergrens bepaalt.
Drukval is de tweede beperking. Elke centimeter drukval aan de gaszijde vergroot de trekbehoefte en het ventilatorvermogen. Een goed ontwerp blijft binnen de bestaande diepgang of geeft precies aan hoeveel extra ventilatorvermogen er nodig is. De drukval aan de waterzijde is ook van belang omdat deze de capaciteit van de voedingswaterpomp beïnvloedt.
Gevinde buisgeometrie
De meeste industriële economizers gebruiken ribbenbuizen omdat het grotere oppervlak de wisselaar klein houdt. Buizen met spiraalvormige lamellen zijn compact en economisch, maar het continue lamellenpad verzamelt as bij buissteunen. H-type ribbenbuizen gebruiken een gelaste vin met een H-vorm die een vlak, open pad creëert, waardoor de asafzetting wordt verminderd en het schoonmaken eenvoudiger wordt. Voor brandstoffen met een hoog asgehalte specificeren veel ingenieurs H-type ribbenbuizen omdat het ontwerp zowel erosie als vervuiling vermindert. Als je leveranciers vergelijkt, is het de moeite waard om te kijken hoe elke fabrikant met dit punt omgaat; H-type vinnenbuisontwerpen naast elkaar kunnen worden bekeken.
Leveranciers van H-type ribbenbuizen, fabriek voor dubbelvinbuizen Jinker is leverancier van H-type ribbenbuizen en fabriek voor dubbele ribbenbuizen, leveranciers van platte ribbenbuizen in China, aangepaste H-type ribbenbuizen ... Bekijk Product → Toepassing Pasvorm
De fysieke opstelling heeft ook invloed op de installatie. Een verpakte of waterpijpketel heeft een gedefinieerde schoorsteenovergang waar de economiser moet passen. De unit moet voorzien zijn van steunnokken, toegangsdeuren, mangaten en aansluitmondstukken voor de waterinlaat, -uitlaat en -afvoeren. Door de economizer zo te bouwen dat hij bij de bestaande schoorsteen en het bestaande kanaalwerk past, worden dure aanpassingen ter plaatse vermeden. Voor een typische pakketketel is een industriële rookgaseconomiser met ketelstaart kan worden geleverd als een modulaire eenheid die kan worden geïntegreerd in het bestaande afzuigtraject. Dat is waar een fabrikant met technische ondersteuning het verschil maakt.
Leveranciers van ketelrookgaseconomisers, fabriek van rookgaseconomisers Als leveranciers van ketelrookgaseconomisers en rookgaseconomisersfabriek biedt Jinker een aangepaste economiser voor ketelstaartrookgas, boiler ... Bekijk Product → Installatie- en bedieningsoverwegingen
De kwaliteit van de installatie heeft invloed op de betrouwbaarheid van een economizer op de lange termijn. Dankzij een volledige bypass-demper kan de installatie de unit isoleren voor onderhoud en kan de ketel blijven werken als de economizer gerepareerd moet worden. De unit moet aftapbaar zijn om bevriezing in koude klimaten te voorkomen, en de schoorsteen moet stroomopwaarts en stroomafwaarts toegangsdeuren hebben voor inspectie en reiniging.
Voorzie aan de waterzijde een ontlastklep en een filterzeef om de buizen tegen vuil te beschermen. Aan de gaszijde kunnen roetblazers nodig zijn als de brandstof de neiging heeft te vervuilen. De drukbehuizing moet worden ontworpen voor de rookgasdruk en -temperatuur, met waar nodig dilatatievoegen om de thermische groei op te vangen. Controle van de waterchemie is ook van cruciaal belang: opgeloste zuurstof en een lage pH veroorzaken corrosie aan de waterkant, dus zorg voor een goede ontluchting en zuurstofverwijderingsniveaus. In de praktijk presteert een goed onderhouden economiser tientallen jaren, terwijl een verwaarloosde economiser het eerste leidinglek in de ketel wordt.
Een industriële keteleconomiser is een beproefd apparaat voor het terugwinnen van afvalwarmte. Met realistische gegevens over de schoorsteentemperatuur en het voedingswater betaalt een goed geselecteerde unit zich binnen enkele maanden tot enkele jaren terug, afhankelijk van de belasting en de brandstofkosten. Begin met een schoorsteenthermometer, een brandstofrekening en een overzicht van de tekeningen van uw stookruimte; dat is genoeg om een serieuze evaluatie op gang te brengen.
