Теплообменник УМПЭУ

Струйный пароводяной теплообменник смешивающего типа с камерой предварительного смешения, получивший обозначение УМПЭУ ), позволяет обеспечить подогрев воды бесшумным вводом пара в поток воды и его конденсацию без вибраций и гидравлических ударов. Рабочим телом в теплообменнике УМПЭУ является химочищенная вода, а инжектируемым - пар.

За период с 2000 - 2019 г. были реализованы и успешно работают более 200 теплообменных устройств УМПЭУ разной от (3 - 1800) т\час, на различных промышленных объектах России и стран СНГ. Внедренные установки УМПЭУ особенно эффективно эксплуатируются в локальных схемах отопления и ГВС предприятий, получающих пар от внешних источников (ТЭЦ, крупных котельных и.т.д.).

• Кожухотрубные теплообменники
• Пластинчатые теплообменники
• Трансзвуковые аппараты (Фисоник, ТСА, СФА, Кварк, Коссет, Транссоник, ПСП)
• Водогрейные котлы

Сферы применения теплообменников УМПЭУ

• Нагрев воды в системах химической очистки воды
• Деаэрация
• Отопление
• Вентиляция
• Теплоснабжение
• Утилизации отработавшего пара
• Подогрев технической воды для технологических нужд

Видео теплообменника УМПЭУ

Принцип работы теплообменника УМПЭУ

1 - конфузор; 2 - водяное сопло; 3 - приемная камера; 4 - пристеночные обратные токи; 5 - камера предварительного смещения пара с водой; 6 - гаситель пульсаций; 7 - трубопровод; 8 - паропровод; 9, 10 - форсунки; 11 - генератор вихрей; 12 - возвратные течения; 13 - вихревые течение.

Обратная вода из тепловой сети после циркуляционных насосов давлением поступает через патрубок подвода воды в разгонное сопло установки, а пар через патрубок подвода пара поступает в камеру предварительного смешения, где происходит перемешивание воды и пара в смесь, которая далее поступает в диффузор и гаситель пульсации, где происходит дальнейшее перемешивание пароводяной смеси и нагревание до требуемой температуры. Нагретая обратная вода поступает в тепловую сеть.

Преимущества от внедрения теплообменников УМПЭУ

Модельный ряд теплообменников УМПЭУ

* В габаритные размеры не входит длина прямолинейного участка трубопровода, определяемого расчетами

Наши заказчики на практике убеждаются, что теплообменники УМПЭУ являются на сегодняшний день представителем – самой эффективной и передовой технологией теплообмена, установки просты, максимально эффективны (высокий кпд- 99,5% ), при минимальных эксплуатационных расходах, надежны, удобны в эксплуатации, легко запускаются, легко автоматизируются с применением стандартных систем КИПиА.

Имеющийся опыт практического применения подогревателей УМПЭУ в системах теплоснабжения показал, что их использование дает потребителям значительный экономический эффект. Он определяется коротким сроком окупаемости, возможностью утилизировать низко потенциальный пар, с экономией до 20% сжигаемого топлива . На сегодняшний день теплообменник цена которого не превышает стоимости кожухотрубного и пластинчатого подогревателя является достойной заменой, позволяющей экономить энергоресурсы.

Представляет из себя смешивающий струйный подогреватель воды, работа которого основана на эжектировании пара в водяную магистраль за счет создания разрежения в потоке воды и нагревании воды до необходимой температуры, где используется теплосодержание пара при его конденсации.

На подводящей паровой магистрали перед теплообменником УМПЭУ устанавливается последовательно:

• отключающее устройство;
• быстродействующий отсечной клапан;
• регулирующий клапан;
• обратный клапан

Предназначен для перекрытия подачи пара в установку в случае аварийного прекращения подачи воды, управляемый электроконтактным манометром (ЭКМ), установленный на подводящем трубопроводе к УМПЭУ . В случае резкого падения давления воды, связанное с возникновением аварийной ситуации в тепловой сети ЭКМ передает электрический сигнал на привод отсечного клапана, который перекрывает паровую магистраль, тем самым выключая установку из работы и предотвращая попадание пара внутрь установки и тепловой сети при отсутствии воды.

Предназначен для автоматического регулирования температуры сетевой воды на выходе из установки в зависимости от температуры наружного воздуха.

Предназначен для защиты паропровода от обратного тока сетевой воды в случае превышения давления воды выше давления пара.

На подводящих и отводящих трубопроводах сетевой воды устанавливаются отключающие устройства.

Реализация внедрения УМПЭУ выполняется по следующей схеме :

• Подготовка объектов для внедрения теплообменного аппарата УМПЭУ.
• Обследование и диагностика оборудования, составление совместно с заказчиком технического задания для проектирования и изготовления Установки с Магистральным ПароЭжекторным Устройством, заключения договоров на поставку.
• Расчет теплообменника УМПЭУ в соответствии с оформленным техническим заданием.
• Индивидуальное проектирование теплосилового и электротехнического оборудования, систем контроля, управления и защиты от аварийных режимов.
• Контроль срока исполнения и поставка УМПЭУ заказчику.
• Шеф-монтажные, режимно-наладочные, балансовые гарантийно-сдаточные испытания изделия, с составлением акта приема-сдачи.

Срок изготовления Установки с Магистральным ПароЭжекторным устройством 25-30 рабочих дней .

Гораздо выгоднее УМПЭУ и начать экономить, чем тратить время и средства на содержание неэффективных и устаревших трубчатых подогревателей.

Для заполнения технического задания на проектирование и изготовление теплообменника УМПЭУ воспользуйтесь .

В местных системах горячего водоснабжения установки для нагрева воды имеют незначительные габаритные размеры и тепловую мощность до 100 МДж/ч (25 Мкал/ч).

Конструкции местных установок очень различны в зависимости от применяемого топлива, теплопроизводительности, места установки и т.д.

Рис. 2.22. Местные установки для нагрева воды

1 – кухонная плита; 2 – топочная камера; 3 – змеевик; 4 – корпус водонагревателя; 5 – циркуляционная труба; 6 – дымогарная труба; 7 – калорифер; 8 – змеевик; 9 – огневая камера; 10 – горелка; 11 – блок-кран; 12 – электронагреватель; 13 – электромагнитный клапан безопасности; 14 – регулятор температуры; 15 – бак-аккумулятор; 16 – солнечный коллектор

Водогрейная колонка для ванн (рис. 2.22, а) работает на твердом топливе (дрова, уголь, торф). Вода, находящаяся в корпусе емкостью 90 – 100 л, нагревается топочными газами, проходящими через дымогарную трубу. Для ускорения нагрева в дымогарной трубе имеется циркуляционная труба.

Холодная вода поступает через специальный смеситель (см. рис. 2.22, е). Корпус водонагревателя изготавливается из листовой стали и эмалируется (или оцинковывается) внутри и снаружи. Топочная камера чугунная.

Водогрейные колонки применяют для подачи воды к душам, умывальникам, мойкам и для отопления помещения. Для непрерывной подачи воды к потребителям устанавливают бачок с поплавковым клапаном.

Водогрейные колонки размещают в ванных комнатах или на кухне. Колонку устанавливают на расстоянии 0,3 м от стены из полусгораемого материала, причем деревянная стенка должна быть защищена у топочной камеры асбестом, обитым сверху листовой сталью.

Малометражные котлы для отопления используют для нагрева воды. Для этого устанавливают отдельный резервуар. Во избежание накипи в котле вода в резервуаре нагревается змеевиком, который трубопроводами соединен с котлом.

Газовый проточный водонагреватель (рис. 2.22, б) позволяет быстро получить горячую воду. Тепло, образующееся при сгорании газа в горелке, передается воде через стенки огневой камеры, змеевики и калорифер. Большая поверхность нагрева и высокий коэффициент теплопередачи обеспечивают интенсивный нагрев воды.

Блок-кран обеспечивает подачу газа в горелку только при движении воды через колонку. Это исключает прогорание огневой камеры. Специальное устройство в блок-кране не допускает утечку несгоревшего газа в помещение.

Газовый емкостный водонагреватель (рис. 2.22, в) по конструкции аналогичен водогрейной колонке. Нагрев воды осуществляется горячими газами, образующимися при сгорании газа в горелке. Нагреватель оборудуется регулятором температуры и электромагнитным клапаном безопасности, который прекращает подачу газа в горелку, если пламя в ней погаснет. Это предупреждает утечку газа из горелки в помещение. Бак нагревателя изготовляют из стали толщиной 3 мм с антикоррозионным покрытием.

Электрический водонагреватель (электроводонагреватель) – наиболее гигиеничный и безопасный в пожарном отношении прибор. Широкое распространение получили емкостные электронагреватели (рис. 2.22, г), включаемые в ночные часы, когда нагрузка в системе электроснабжения уменьшается, и снижаются тарифы на электроэнергию. Проточные электроводонагреватели требуют значительных мощностей, что приводит к перегрузке электрических сетей, поэтому область их применения ограничивается только производственными и общественными зданиями.

Солнечные водонагреватели (гелиоустановки) в последнее время находят все более широкое применение, особенно в южных районах. В простейшем виде их выполняют в виде плоского металлического бака, окрашенного в черный цвет. В солнечный день вода в баке нагреватся до 30 – 40 0 С и подается в душ или на хозяйственные цели.

В более совершенных установках (рис. 2.22, е) вода нагревается в коллекторе и поступает в бак-аккумулятор, покрытый теплоизоляцией. Количество тепла, запасенного в течение дня, бывает достаточно для хозяйственных нужд семьи 3 – 5 человек.

Рис. 2.23. Элементы централизованной (закрытой) системы горячего водоснабжения

1 – ввод; 2 – водомерный узел; 3 – установка для повышения давления; 4 – водонагреватель; 5 – циркуляционные насосы; 6 – аккумулятор тепла; 7 – подающая квартальная сеть (магистраль); 9 – распределительная сеть; 10 – циркуляционная сеть; 11 – арматура; 12 – полотенцесушитель; 13 – сеть теплоносителя

Теплопроизводительность гелиоустановки зависит от географического положения. Летом в средней полосе 1 м 2 гелиоустановки можно нагреть 120 – 130 л воды до температуры 30 – 35 0 С.

В централизованных системах горячего водоснабжения вода нагревается в районных котельных или на ТЭЦ и используется для горячего водоснабжения и отопления.

В закрытых системах горячего водоснабжения (см. рис. 2.23) вода из наружной водопроводной сети нагревается в водонагревателях. Водонагреватели могут быть скоростными и емкостными.

В скоростных водонагревателях нагреваемая вода движется с большой скоростью (0,5 – 2,5 м/с) и подогревается до заданной температуры теплоносителем (водой, паром). Коэффициенты теплопередачи в водонагревателях высокие (4190 – 11 000 МДж/(м 2 ∙ч∙гард)), благодаря чему их размеры незначительны и они занимают небольшую площадь.

Нагреваемая вода и теплоноситель в скоростных водонагревателях могут двигаться параллельно друг другу (рис. 2.24, а) (параллельная схема) или на встречу друг другу (противоточная схема) (см. рис. 2.24, б, в). Противоточная схема нашла наибольшее применение, так как обеспечивает большую интенсивность теплопередачи.

Рис. 2.24. Водонагреватели

а – скоростной водонагреватель; б – схема установки водонагревателя; в – емкостной водонагреватель; 1 – входной патрубок; 2 – трубные решетки; 3 – теплообменные трубки; 4 – линзовый компенсатор; 5 – корпус секции водонагревателя; 6 – генератор тепла; 7 – тепловая сеть (контур теплоносителя); 8 – водонагреватель (водоводяной); 9 – предохранительный клапан; 10 – термометр; 11 – манометр; 12 – корпус; 13 – крышка

Скоростные водонагреватели очень чувствительны к загрязнению поверхности, которые снижают теплопередачу, поэтому их необходимо периодически очищать от осадков и накипи, образующихся на теплообменных поверхностях.

Скоростной водоводяной нагреватель (рис. 2.24) состоит из корпуса, в котором размещены теплообменные трубки. Водонагреватель изготавливают в виде отдельных секций длиной до 4 м и наружным диаметром 50 – 530 мм. Теплообменные трубки d=14÷16 мм (7–140 шт.) находятся в трубных решетках, соединенных фланцами с корпусом. Для исключения разрыва водонагревателя из-за теплового расширения его деталей в корпусе монтируют компенсатор. При качественной развальцовке теплообменных трубок в трубной решетке и температуре теплоносителя до 150 0 С компенсаторы можно не устанавливать. Отдельные секции нагревателя соединяются отводами.

Нагреваемая вода из водопровода через входной патрубок поступает в теплообменные трубки, в которых нагревается до заданной температуры. Теплоноситель (греющая вода) движется в межтрубном пространстве (между корпусом и теплообменными трубками). При таком распределении воды облегчается чистка нагревателя от осадков, выпадающих из нагреваемой воды, и выравнивается тепловое расширение деталей.

Рис. 2.25. Пароводяной водонагреватель

В промышленных зданиях, где имеется паросиловое хозяйство, или небольших котельных с паровыми котлами для нагрева воды используют пароводяные скоростные водонагреватели (рис. 2.25). Пар, подаваемый в корпус 2, проходит между трубками 3, конденсируется на их поверхности и за счет скрытой теплоты парообразования нагревает воду. Нагреваемая вода поступает в переднюю камеру 1 по теплообменным трубкам, проходит в заднюю камеру 4 и выходит из подогревателя. Задняя камера 4 не закреплена на корпусе 2, что позволяет теплообменным трубкам свободно удлиняться при нагреве.Пар проходит дважды через водонагреватель, поэтому данная конструкция называется двухходовой. Применяются также четырехходовые водонагреватели.

Давление нагреваемой воды в камерах и теплообменных трубках должно подержаться на 0,1– 0,2 МПа (1 – 2 кгс/см 2) выше давления пара. Это исключает прорыв пара в систему водоснабжения. Пароводяные подогреватели выпускаются по ОСТ 34-531 – 68 (двухходовые) и ОСТ 34-532 – 68 (четырехходовые). Поверхность нагрева может быть 6,3 – 22,4 м 2 , максимальная температура – до 300 0 С.

Емкостные водонагреватели совмещают функции аккумулятора тепла и водонагревателя. Они имеют низкий коэффициент теплопередачи вследствие малой скорости движения воды. При равной площади нагрева их теплопроизводительность значительно ниже, а размеры больше, чем скоростных водонагревателей. Их выполняют в виде напорных или безнапорных (открытых) баков, в которых размещаются нагреватели. Наружные поверхности баков покрываются слоем теплоизоляции. На системе устанавливают не менее двух баков (по 50 % расчетного объема каждый). При отсутствии нагревателя они превращаются в аккумуляторы тепла .

Последние так же, как и емкостные подогреватели, могут работать в режиме аккумуляции тепла при постоянном объеме и переменной температуре или при переменном объеме и постоянной температуре.

Описание:

На фоне возрастающего спроса на энергоресурсы, роста тарифов на них и сокращения запасов традиционных источников энергии особое значение приобретает вопрос об энергосбережении. Использование утилизации тепла сточных вод с целью сокращения затрат на горячее водоснабжение может стать источником серьезной экономии энергоресурсов в современных зданиях.

Утилизация тепла сточных вод.
Читатели спрашивают

На фоне возрастающего спроса на энергоресурсы, роста тарифов на них и сокращения запасов традиционных источников энергии особое значение приобретает вопрос об энергосбережении. Использование утилизации тепла сточных вод с целью сокращения затрат на горячее водоснабжение может стать источником серьезной экономии энергоресурсов в современных зданиях. На вопрос читателя о системах утилизации тепла сточных вод отвечает Нина Анатольевна Шонина , старший преподаватель МАрхИ.

Добрый день, скажите, пожалуйста, существуют ли системы утилизации тепла сточных вод, которые можно использовать в уже существующей системе канализации в здании без существенной реконструкции системы?

Нагрев воды для нужд горячего водоснабжения составляет 20–25% от общего потребления энергии в стандартном доме, и большая часть нагрузки приходится на подогрев воды для принятия ванны или душа. Стоимость горячей воды, как правило, занимает второе место в графе расходов на услуги ЖКХ в многоквартирных жилых зданиях, уступая по стоимости только расходам, затрачиваемым на отопление помещений. Исследования показали, что для гигиенических процедур человеку достаточно 1/10 части используемой в душе воды. Значит около 90% теплой воды, подводимой к смесителю душа, сливается в канализацию неиспользованной.

Кроме теплой воды от душей, свой вклад также вносят стиральные и посудомоечные машины, нагревающие воду с помощью электричества.

Утилизация и повторное использование большей части энергии сточной воды позволит сэкономить тепловую энергию, снизить общую стоимость горячей воды и, за счет снижения выбросов парниковых газов, благоприятно скажется на экологическом состоянии окружающей среды.

Объем канализационных стоков, производимых в огромных количествах большими городами, практически не изменяется в течение года. Температура сточных вод ниже температуры наружного воздуха в летнее время и выше в зимнее. Это делает их идеальным источником низкопотенциального тепла для использования в тепловых насосах. Различные приспособления, позволяющие утилизировать тепло сточных вод, разрабатываются и применяются уже около 30 лет. Самой распространенной системой является применение тепловых насосов, устанавливаемых на очистных станциях. Подобные системы централизованно собирают тепло сточных вод, это позволяет экономить большое количество энергии. В то же время специалисты по энергоэффективности говорят, что значительное количество тепловой энергии сточных вод в буквальном смысле уходят в землю. При транспортировке канализационных вод от зданий до очистных сооружений температура вод значительно снижается из-за того, что коллекторы предназначены для транспортировки вод, а не для сохранения их тепла. В связи с этим специалисты считают целесообразным утилизировать тепло сточных вод не только на очистных станциях, но и непосредственно в самом здании.

Система утилизации тепла сточных вод с тепловым насосом требует значительных капитальных вложений, также необходимо место для установки этого оборудования. Следовательно, назрела необходимость в такой системе утилизации сточных вод, которая обладала бы следующими свойствами:

• невысокая первоначальная стоимость;
• быстрая окупаемость;
• возможность использования в уже существующей системе без кардинальной ее реконструкции;
• простота использования, не нуждается в службе эксплуатации.

В Канаде была разработана система, удовлетворяющая вышеперечисленным требованиям. Новинка получила название Power-Pipe® DWHRSystem. Она представляет собой медную центральную трубу большого диаметра, которую обматывают медные трубы меньшего диаметра. Данная конструкция устанавливается вместо вертикального участка внутридомовой канализации. По трубе большего диаметра будут транспортироваться сточные воды, по трубам меньшего диаметра – холодная вода от источника водоснабжения к водонагревателю горячей воды. Таким образом будет осуществляться предварительный подогрев воды, идущей на нужды горячего водоснабжения, с помощью тепла сточных вод. Витки трубы меньшего диаметра сконструированы таким образом, чтобы потери давления воды в них были минимальны, это необходимо для того, чтобы мощности уже существующего насоса водоснабжения хватило для транспортировки воды, и не потребовалась бы замена насоса на насос большей мощности. Это привело бы к снижению энергоэффективности системы и дополнительным расходам средств заказчика.

Производительность Power-Pipe была проверена Институтом природных ресурсов Канады, университетом Ватерлоо. Для проверки эффективности система была построена в жилом многоквартирном доме, а также в одном из зданий университета. Исследования показали, что система длиной 60’’, смонтированная на участке стандартной для Канады канализационной трубы, позволяет поднять температуру входящей холодной воды от 10 °C до целых 24 °C, при прочих равных условиях потока. Данная система позволяет снизить затраты на приготовление горячей воды на 20–40% в зависимости от типа здания и его режима водопотребления. Данная система может применяться не только в жилых домах, но и в гостиницах, многофункциональных зданиях, ресторанах, образовательных учреждениях, спортивных сооружениях.

Благодаря низкой начальной стоимости и способности к восстановлению до 40% тепловой энергии, срок окупаемости данной системы обычно составляет от 3 до 4 лет. В ряде стран, где правительство финансово стимулирует владельцев зданий на внедрение энергосберегающих технологий, срок окупаемости может быть значительно уменьшен.

Работа системы основана на физическом принципе, называемом «эффект падающей пленки». Он заключается в том, что падающая вертикально по трубе вода не будет находиться в центре трубы, а будет перемещаться тонкой пленкой по внутренней поверхности трубы, в которую она заключена. Это позволяет максимально собрать тепловую энергию от сточной воды и передать через медную поверхность, известную своим высоким коэффициентом теплопроводности, водопроводной воде.

Данная система может быть установлена одним из трех способов. Первый, рекомендуемый производителем, способ, который обеспечивает максимальную экономию энергию,– это пропуск через систему всего потока водопроводной воды, идущей на нужды и горячего, и холодного водоснабжения. Такой способ получил название «конфигурация с применением равного потока». При необходимости в холодной воде можно сделать отдельную линию холодной воды (не нагретой предварительно на Power-Pipe) и подвести ее к кухонной раковине.

Второй вариант заключается в предварительном нагреве только той части воды, которая идет затем к водонагревателю и используется на нужды горячего водоснабжения. Наконец, третий способ состоит в предварительном подогреве только той воды, которая затем используется в качестве холодной для душа. Любой из этих двух вариантов (известный как «неравный поток») уменьшит эффективность системы примерно на 25%.

Система обладает следующими свойствами:

• проста в применении и доступна среднестатистическому пользователю;
• экономит до 40% энергии, затрачиваемой на подогрев горячей воды в среднестатистическом доме;
• срок окупаемости составляет от 2 до 6 лет;
• снижает выброс парниковых газов газов почти на 1 т в год на семью из четырех человек;
• не требует технического обслуживания: пассивная система не имеет движущихся частей;
• является одним из технических решений, которое позволяет получить зданию, в котором оно применяется, сертификацию LEED.

Данный материал показывает, что не всегда энергоэффективные решения в сфере водоснабжения представляют собой сложные технические устройства. Данная система в настоящее время сертифицирована и применяется в Канаде и США. Будем надеятся, что и на нашем рынке в скором времени начнут появляться простые системы, позволяющие утилизировать тепло сточных вод.

Общая характеристика

Как правило, вода, подаваемая в котел из деаэратора, имеет температуру 105 °C. Вода, находящаяся внутри котла, имеет более высокие давление и температуру. Поступающая в котел вода состоит из возвратного конденсата, а также подпиточной воды для восполнения потерь. Возможна утилизация тепла посредством предварительного подогрева питательной воды, что позволяет снизить затраты топлива.

Предварительный подогрев может быть организован четырьмя способами:

• с использованием отходящего тепла (например, от какого-либо технологического процесса): питательная вода может подогреваться за счет имеющегося потока отходящего тепла, например, с использованием водо-водяного теплообменника;
• с использованием экономайзера: экономайзер ((1) на рис.) представляет собой теплообменник, позволяющий снизить расход топлива за счет передачи тепла дымовых газов питательной воде, поступающей в котел;
• с использованием деаэрированной питательной воды: в дополнение к перечисленным методам, возможен предварительный подогрев конденсата, поступающего в деаэратор((2) на рис.), за счет тепла деаэрированной воды. Питательная вода, поступающая из резервуара для сбора конденсата ((3) на рис.), имеет меньшую температуру, чем вода, уже прошедшая деаэрацию. С помощью теплообменника можно организовать передачу части тепла от деаэрированной питательной воды конденсату, поступающему в деаэратор. Как следствие, температура деаэрированной питательной воды, поступающей в экономайзер ((1) на рис.), оказывается ниже. Это способствует более эффективному использованию тепла дымовых газов и снижению их температуры, поскольку теплопередача происходит при большей разнице температур. Одновременно это позволяет снизить расход пара на деаэрацию, поскольку температура поступающего в деаэратор конденсата оказывается выше;

Рис. Предварительный подогрев питательной воды

• посредством установки теплообменника на входе в деаэратор с целью предварительного подогрева поступающей питательной воды за счет конденсации пара, используемого для деаэрации.

Перечисленные меры могут способствовать общему повышению энергоэффективности (КПД), т.е., снижению расхода топлива на получение определенного количества пара.

Экологические преимущества

Объемы энергосбережения, которые могут быть достигнуты за счет этих мер, зависят от температуры дымовых газов (или технологического процесса, тепло которого используется для подогрева), выбора теплообменных поверхностей и, в значительной степени, от давления пара.

Согласно широко распространенному представлению, использование экономайзера способно повысить КПД производства пара на 4 %. Для обеспечения непрерывной работы экономайзера следует регулировать подачу воды.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

К возможным недостаткам указанных четырех методов относится то, что их реализация требует дополнительного пространства для установки оборудования, а возможности для их использования сокращаются по мере увеличения сложности технологических процессов.

Производственная информация

Согласно данным производителей, широко применяются экономайзеры с номинальной мощностью 0,5 МВт. Экономайзеры с ребристыми трубами могут иметь номинальную мощность до 2 МВт и более. В случае номинальной мощности более 2 МВт, около 80 % поставляемых водотрубных котлов оборудованы экономайзерами, поскольку из применение окупается даже при односменной работе (при загрузке системы 60 - 70%).

Как правило, температура дымовых газов превышает температуру насыщенного пара примерно на 70 ºC. Для типичных промышленных паровых котлов температура дымовых газов составляет 180 °C. Нижний предел температуры этих газов определяется соответствующей кислотной точкой росы, которая зависит от используемого топлива и, в частности, от содержания в нем серы. Эта величина составляет примерно 160 °C для тяжелого мазута, 130 °C для легкого мазута, 100 °C для природного газа и 110 ºC для твердых отходов. В котлах, использующих в качестве теплоносителя термомасла, имеет место более интенсивная коррозия, и конструкция экономайзера должна предусматривать возможность замены соответствующих деталей. Коррозия деталей экономайзера усиливается, если температура дымовых газов падает существенно ниже кислотной точки росы, что может иметь место в случае значительного содержания серы в топливе.

Если температура газов в дымовой трубе оказывается ниже кислотной точки росы, в отсутствие специальных мер это приводит к образованию отложений сажи в трубе. Как следствие, экономайзеры часто оборудуют обводным газоходом, позволяющим пустить часть дымовых газов в обход экономайзера в случае недопустимого снижения температуры газов в трубе.

Как правило, каждые 20-40 ºC снижения температуры дымовых газов соответствуют повышению КПД системы примерно на 1%. Это означает, что, в зависимости от температуры газа и перепада температур на входе и выходе теплообменника, можно достичь повышения КПД на величину до 6-7%. Как правило, температура питательной воды, прошедшей через экономайзер, увеличивается со 103 до примерно 140 °C.

Применимость

На некоторых существующих предприятиях организация предварительного подогрева питательной воды сопряжена со значительными трудностями. Системы предварительного подогрева конденсата за счет тепла деаэрированной воды на практике применяются редко.

На предприятиях с высокой мощностью парогенерирующих систем подогрев питательной воды при помощи экономайзера является стандартной практикой. Однако и в этой ситуации возможно добиться повышения КПД на величину до 1% посредством увеличения разницы температур. Использование отходящего тепла других технологических процессов также является реалистичным вариантом для большинства предприятий. Потенциал для эффективного применения этого метода существует и на предприятиях с относительно невысокой мощностью парогенерирующих систем.

Экономические аспекты

Потенциал энергосбережения в результате организации предварительного подогрева питательной воды с помощью экономайзера зависит от ряда факторов, включая потребности конкретного производства, состояние дымовой трубы и характеристики дымовых газов. Окупаемость соответствующих инвестиций в условиях конкретной паровой системы зависит также от времени работы системы, фактических цен на топливо и географического положения предприятия.

На практике потенциал энергосбережения в результате предварительного подогрева питательной воды достигает нескольких процентов от общей энергии производимого пара. Поэтому даже для небольших котлов возможно достичь энергосбережения в объеме нескольких гигаватт-часов в год. Например, для котла мощностью 15 МВт можно достичь экономии в объеме примерно 5ГВт·ч/г, экономического эффекта в размере около 60 тыс. евро в год и сокращения выбросов CO 2 примерно на 1 тыс. т/год. Поскольку результаты пропорциональны масштабам установки, крупные предприятия могут добиться большего эффекта.

Во многих случаях температура дымовых газов, поступающих их котла в трубу, превышает температуру производимого пара на 100-150 ºC. Как правило, снижение температуры дымовых газов на каждые 20-40 ºC позволяет повысить КПД котла на 1%. За счет утилизации отходящего тепла экономайзер во многих случаях может обеспечить сокращение расхода топлива на 5-10% и обеспечить собственную окупаемость менее чем за два года. Потенциал энергосбережения за счет снижения температуры дымовых газов продемонстрирован в табл.

В предположении использования природного газа в качестве топлива, 15% избытка воздуха и конечной температуры дымовых газов 120 °C

По материалам "Справочного документа по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности"

Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог» .

Переносное устройство для подогрева и подачи воды относится к электробытовым нагревательным приборам погружного типа и может быть использовано с целью нагрева и подачи воды для бытовых нужд. Устройство содержит корпус (1), нагревательный элемент (2) и насос (3), патрубок (4) отвода горячей воды с гибкой подводкой (5). Нагревательный элемент (2) снабжен контрольно-регулирующими приборами и может иметь керамическую герметичную оболочку. Патрубок (4) отвода горячей воды соединен с выходом насоса (3) и снабжен соплом (6). Технический результат заключается в создании переносного устройства для подогрева и подачи воды, позволяющего расширить область его применения и обеспечить удобство при эксплуатации. 3 ил.

Полезная модель относится к электробытовым нагревательным приборам погружного типа и может быть использована с целью нагрева и подачи воды для бытовых нужд.

Известно устройство для подогрева жидкости, включающее емкость с магистралями подвода и отвода жидкости и размещенными в ней нагревательными элементами, насос для перекачивания нагреваемой жидкости, встроенный в магистраль подвода жидкости, и устройство для поддержания температуры жидкости в заданных пределах (патент РФ №28227, МПК 7 F24H 1/10, опубл. 10.03.2003).

Недостатком данного устройства является его ограниченное применение, связанное с необходимостью подключения насоса к магистрали подвода жидкости.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является бытовой водонагреватель, содержащий теплоизолированный корпус, размещенный в декоративном корпусе, имеющие гибкие подводки патрубок подвода холодной воды и патрубок отвода горячей воды, снабженный установленным над ним автоматическим воздухоудалителем, нагревательный элемент, размещенный в нижней боковой части теплоизолированного корпуса и снабженный контрольно-регулирующими приборами, автоматическую насосную установку (патент РФ №2156409, MПK 7 F24H 1/20, опубл. 20.09.2000).

Недостатками известного технического решения являются его ограниченное применение, связанное с необходимостью подключения насоса к магистрали подвода жидкости, а также неудобство в эксплуатации, связанное с неравномерным прогревом воды.

Была поставлена задача расширить область применения и обеспечить удобство при эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для подогрева и подачи воды, содержащем, по крайней мере, один нагревательный элемент, размещенный в корпусе и снабженный контрольно-регулирующими приборами, патрубок отвода горячей воды с гибкой подводкой, насос, последний размещен в корпусе вместе с нагревательным элементом, а патрубок отвода горячей воды снабжен соплом, при этом нагревательный элемент и насос могут быть расположены в корпусе последовательно друг за другом или насос может быть расположен над нагревательным элементом, кроме того, нагревательный элемент может иметь керамическую герметичную оболочку.

Размещение насоса и нагревательного элемента в одном корпусе позволяет использовать его как устройство погружного типа без подсоединения к магистрали подвода жидкости, что значительно расширяет его область применения.

Кроме того, размещение насоса и нагревательного элемента в одном корпусе, а также наличие на патрубке отвода горячей воды сопла позволяет не только подавать жидкость, но и перемешивать ее, что способствует равномерному прогреву всего объема жидкости, обеспечивает удобство при эксплуатации.

Наличие у нагревательного элемента керамической герметичной оболочки предотвращает его повреждение от механических воздействий и позволяет эксплуатировать устройство без заземления.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного технического решения, не обнаружен. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:

фиг.1 - переносное устройство для подогрева и подачи воды, общий вид;

фиг.2 - то же, с размещением насоса над нагревательным элементом;

фиг.3 - то же, с выполнением корпуса в виде канистры.

Переносное устройство для подогрева и подачи воды содержит корпус 1, нагревательный элемент 2 и насос 3, расположенные в корпусе 1 последовательно друг за другом, патрубок 4 отвода горячей воды с гибкой подводкой 5. Корпус 1 выполнен в виде закрытого короба с множеством отверстий.

Нагревательный элемент снабжен контрольно-регулирующими приборами и может иметь керамическую герметичную оболочку.

Патрубок 4 отвода горячей воды соединен с выходом насоса 3 и снабжен соплом 6. Свободный конец гибкой подводки 5 может быть снабжен краном для перекрытия воды, устройством для распределения воды (душ), а так же приспособлениями для фиксации на стене, трубах, кранах и т.д.

Насос 3 может быть расположен над нагревательным элементом 2 (фиг.2).

Устройство размещают в любой емкости типа таз, ведро, кастрюля, или сам корпус выполняют таким образом, что он является емкостью для воды (типа канистры, фиг.3), в которой размещены насос 3 и нагревательный элемент 2.

Переносное устройство для подогрева и подачи воды работает следующим образом.

Устройство помещают в емкость с водой и подключают к электрической сети. В случае, когда свободный конец гибкой подводки 5 снабжен краном 7 для перекрытия воды, насос 3 и нагревательный элемент 2 включают одновременно. При этом при помощи нагревательного элемента 2 происходит процесс нагрева, а при помощи насоса 3 и сопла 6 происходит перемешивание жидкости, чем достигается ее равномерный прогрев. В

случае отсутствия крана для перекрытия воды сначала включают нагревательный элемент 2 и нагревают жидкость до нужной температуры. Затем включают насос и подают нагретую жидкость пользователю. Одновременно с подачей происходит перемешивание нагретой жидкости.

Наличие контрольно-регулирующих приборов позволяет поддерживать температуру жидкости в заданном диапазоне и защитить нагревательный элемент от перегрева.

Техническое решение позволило расширить область применения и обеспечить удобство при эксплуатации.

Заявляемое переносное устройство для подогрева и подачи воды соответствует требованию промышленной применимости и может быть выполнен на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных материалов и технологий.

1. Переносное устройство для подогрева и подачи воды, содержащее, по крайней мере, один нагревательный элемент, размещенный в корпусе и снабженный контрольно-регулирующими приборами, патрубок отвода горячей воды с гибкой подводкой, насос, отличающееся тем, что насос размещен в одном корпусе с нагревательным элементом, а патрубок отвода горячей воды снабжен соплом.

2. Переносное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде короба с множеством отверстий.

3. Переносное устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательный элемент и насос расположены в корпусе последовательно друг за другом.

4. Переносное устройство по п.1, отличающееся тем, что насос расположен над нагревательным элементом.

5. Переносное устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательный элемент имеет керамическую герметичную оболочку.