اکونومایزر یکی از مهمترین قطعات بویلر، نیروگاه و سیستم تهویه مطبوع است. اکونومایزر یک مبدل حرارتی است که گرما را از گازهای دودکش به چیز دیگری (معمولا آب تغذیه بویلر) منتقل می کند، اگرچه می توان از جریان های دیگر مانند آب جبرانی نیز استفاده کرد. این وسیله بازدهی و عملکرد سیستم را بهبود می بخشد. در این مقاله جنبه های مختلف اکونومایزر را بررسی می کنیم.
اکونومایزر چیست؟
اکونومایزر وسیله ای مکانیکی است که برای کاهش مصرف انرژی با پیش گرم کردن سیال طراحی شده است. به عبارت ساده، اکونومایزر بخشی از بویلر است که از گرمای هدر رفته برای گرم کردن آب ورودی استفاده می کند.
اکونومایزرها برای کاربردهای مختلفی مانند موتور، نیروگاه، تهویه مطبوع و بویلر استفاده می شوند. به طور خلاصه، یک اکونومایزر به عنوان یک مبدل حرارتی عمل می کند.
از اکونومایزرهای موجود در بویلرها برای افزایش بازده انرژی سیستم استفاده می شود.
از اکونومایزرهای نیروگاه حرارتی برای صرفه جویی در فرآیند تولید برق استفاده می شود.
انرژی بازیافتی برای پیش گرم کردن آب تغذیه بویلر که در نهایت به بخار فوق گرم تبدیل می شود، استفاده می شود. این بدان معنی است که گرمای اتلافی را جمع آوری و آن را در جایی که شما نیاز دارید اعمال می کند و باعث صرفه جویی در مصرف سوخت و بهینه سازی فرآیندها می شود.
عملکرد اکونومایزر بویلر
اکونومایزر بویلر بر اساس اصل انتقال حرارت کار می کند. به طور کلی انتقال حرارت از دمای بالا به دمای پایین انجام می شود.
در بویلر، آبی که باید پیش گرم شود سرد است و گازهای خروجی یا گازهای دودکش داغ در خروجی بویلر هستند. بنابراین، این اختلاف دمایی بین گازهای دودکش و آب به افزایش دمای آب تغذیه کمک می کند.
با توجه به نحوه عملکرد، اکونومایزر ممکن است بر اساس نوع واترتیوب یا فایرتیوب طراحی شود.
دربویلر واترتیوب، آب در داخل لوله ها جریان دارد و گاز دودکش در خارج از لوله ها حرکت می کند. اما در نوع فایرتیوب، آب در خارج از لوله ها جریان دارد در حالی که گازهای دودکش در داخل لوله جریان دارند.
انواع اکونومایزر
- اکونومایزر غیرچگالشی
- اکونومایزر چگالشی
اکونومایزر غیر چگالشی
این نوع اکونومایزرها برای بالاتر نگه داشتن دمای گاز دودکش از دمای چگالش آن برای جلوگیری از خوردگی مجرای گازهای دودکش استفاده می شوند. این امر به ویژه برای سوخت هایی که حاوی گوگرد هستند حیاتی است.
ترکیبات گوگردی می تواند در گاز دودکش تشکیل شود که این نقطه شبنم کلی آن را افزایش می دهد و می تواند اسید سولفوریک بسیار خورنده را در هنگام چگالش ایجاد کند.
این نوع اکونومایزر پرکاربردترین نوع است. اکونومایزر غیر چگالشی یک سیم پیچ مبدل حرارتی (معمولا پره دار) است که در لوله دودکش در خروجی بویلر نصب می شود و توانایی بهبود راندمان کلی تا 2-4٪ از سیستم را دارند.
مزایای اکونومایزر غیر چگالشی
- این قابلیت را دارد که با انتقال گرما از گاز دودکش به آب تغذیه بویلر، میزان مصرف سوخت بویلر را کاهش دهد.
- راندمان کلی را 2-4٪ افزایش می دهد.
- طوری طراحی می شوند که دمای گاز دودکش را بالاتر از دمای چگالش آن نگه دارند تا از خوردگی مجرای گاز دودکش جلوگیری کنند.
اکونومایزر چگالشی
در یک اکونومایزر چگالشی، دمای گاز دودکش به زیر نقطه شبنم کاهش می‌یابد (تقریبا 135 درجه فارنهایت) در نتیجه به بهبود فرآیند بازیابی گرمای اتلافی کمک می کنند. اکونومایزر چگالشی هم گرمای نهان و هم گرمای محسوس را با چگالش بخار آب از گاز دودکش بازیابی می کند.
در نتیجه، اکونومایزرهای چگالشی باید مقاومت بالایی در برابر خوردگی اسیدی داشته باشند و اگر قطعات مبدل حرارتی تمیز نگه داشته نشوند، با گذشت زمان کارایی آنها کاهش می یابد. اکونومایزر سری Emvertec CEECON با استفاده از یک ساختار ضد خوردگی و یک سیستم شستشوی خودکار لنس در کارخانه زیست توده از این امر جلوگیری می کند.
مزایای اکونومایزر چگالشی
- اکونومایزر چگالشی راندمان حرارتی نیروگاه را افزایش می دهد
- تولید نیروگاه برق را افزایش می دهد
- مصرف سوخت نیروگاه را کاهش می دهند
- توانایی انتقال گرما برای فرآیندهای خارجی را دارند
- رطوبت گاز خروجی از دودکش را کاهش می دهند
- اکونومایزر چگالشی سری CEECON Emvertec با پرداخت گازهای دودکش برای کاهش اثرات زیست محیطی نیروگاه و کاهش سطوح آلایندگی، از سیستم های سنتی حذف آلاینده های گاز دودکش یک قدم جلوتر است و از سیستم های زیرمجموعه در برابر خوردگی اسیدی محافظت می کند و گرمایی با کیفیت بالا ارائه می دهد.
بازده اکونومایزر بویلر چقدر است؟
موقعیت اکونومایزر در دودکش هنگام انتخاب اکونومایزر مناسب برای بویلر بسیار مهم است.
به منظور اطمینان از حداکثر بازیابی حرارت در طول فرآیند، باید اکونومایزر را تا حد امکان نزدیک به شکاف کوره نصب کنید. این آرایش به جلوگیری از اتلاف گرما و خنک شدن کمک می کند.
چگونه می توان راندمان اکونومایزر HVAC را بهبود بخشید؟
اکونومایزر در تهویه مطبوع عمدتا برای کمک به تغییر سیستم به حالت «free-cooling» استفاده می شود. این حالت برای صرفه جویی در هزینه است. به این صورت که هوای خنک بیرون را با تداخل مکانیکی کم (یا بدون تداخل مکانیکی) به داخل اتاق پمپ می کند تا هزینه های مبرد و مصرف انرژی را کاهش دهد.
به عنوان مثال، شما در یک ساختمان اداری کار می کنید. دمای بیرونی ساختمان اداری 57°F است، اما دفتر شما ممکن است به دلیل تابش مستقیم نور خورشید از پنجره ها گرم شود و دمای آن به محدوده F°110 برسد. به جای کم کردن ترموستات، پنجره ها را باز کنید و اجازه دهید هوای تازه وارد اتاق کار شود. این ایده خوب free-cooling است.
برای وارد کردن هوای بیرون، یک اکونومایزر معمولی با نوعی دمپر تعبیه شده است که در صورت فعال بودن free-cooling باز می شود و در غیر این صورت بسته می ماند. شما می توانید این دمپرها را با روش های مختلفی کنترل کنید. متداول ترین روش، روش بارومتریک (فشارسنجی) می باشد و به این صورت است که اگر اختلاف فشار بین دو بخش بیرونی و داخلی در محدوده خاصی باشد دمپر را باز می کند.
دومین مزیت free-cooling در سیستم تهویه مطبوع تجاری، زمان کارکرد کوتاه تر آن است که باعث افزایش طول عمر تجهیزات می شود.
تفاوت بین اکونومایزرهای چگالشی و غیر چگالشی چیست؟
- اکونومایزر غیر چگالشی برای حفظ دمای گاز دودکش بالاتر از دمای چگالش گازهای دودکش به منظور جلوگیری از خوردگی مجرای گازهای دودکش استفاده می کند. در یک اکونومایزر چگالشی، دمای گاز دودکش به زیر نقطه شبنم محصولات احتراق گاز طبیعی کاهش می‌یابد (تقریبا 135 درجه فارنهایت) در نتیجه به بهبود فرآیند بازیابی گرمای اتلافی کمک می کنند.
- بویلرهای غیر چگالشی دمای عملیاتی بالایی نسبت به بویلرهای چگالشی دارند.
- هوای احتراق برای مشعل چگالشی مستقیما از بیرون گرفته می شود بر خلاف سیستم های غیر چگالشی که هوا را از داخل ساختمان می گیرند.
- بویلر چگالشی بازدهی بیشتری نسبت به بویلر غیرچگالشی دارد (حداقل 25 درصد). اکونومایزر چگالشی با پیش گرم کردن آب سرد ورودی به بویلر با کمک گرمای اتلافی گازهای دودکش، بازدهی مورد نظر را به دست می آورد و گرمای بیشتری را از هوای بیرون استخراج میکند نسبت به هوای داخل.
کاربردهای اکونومایزر
موتور استرلینگ
اکونومایزرها در موتورهای استرلینگ استفاده می شوند. اکونومایزر، گرما را از قسمت داغ موتور هنگام عبور آن به سمت قسمت سرد ذخیره می کند و با بازگشت به قسمت گرم، آن را به هوای سرد شده آزاد می کند. این نوآوری کارایی موتور استرلینگ را به اندازه کافی بهبود بخشید.
سیستم HVAC
سیستم تهویه مطبوع یک ساختمان با استفاده از اکونومایزر Air side و هوای سرد بیرون برای خنک کردن هوای داخل اتاق می تواند در مصرف انرژی در ساختمان صرفه جویی کند.
از آنجایی که دمای هوای بیرون از دمای هوای برگشتی کمتر می‌شود، خنک سازی با هوای بیرون نسبت به خنک سازی با هوای ببرگشتی موثرتر است.
اگر هوای بیرون به اندازه کافی خنک و خشک باشد (وابسته به آب و هوا)، آنتالپی هوا قابل قبول است و نیازی به تنظیم بیشتر نیست. این بخش از طرح کنترل اکونومایزر Air side به عنوان free cooling شناخته می شود.
نیروگاه
عملکرد اکونومایزر در نیروگاه حرارتی بازیابی مقداری از گرمای گرفته شده از دودکش برای گرم کردن آب تغذیه بویلر است.
تبرید
اکونومایزرها معمولا برای تبرید صنعتی که نیاز به تبرید تراکمی بخار دارند استفاده می شوند. سیستم هایی که اکونومایزر دارند به این علت طراحی می‌شوند تا برخی از کارهای انجماد را در فشار بالا انجام دهند. در این حالت کمپرسور گاز راندمان بسیار بالایی دارد.
مزایای اکونومایزر
- از اکونومایزر برای بازیابی گرمای بیشتر از گازهای خروجی استفاده می شود که با پیش گرم کن معمولی هوا امکان پذیر نیست.
- با توجه به قیمت بالای سوخت، همه نیروگاه ها خواهان بهبود راندمان بویلر هستند. بنابراین، یک اکونومایزر برای بهبود راندمان بویلر و ذخیره گرمای اضافی استفاده می کند.
- نیروگاه ها به مقدار زیادی آب برای خنک کردن گازهای دودکش قبل از گوگرد زدایی نیاز دارند. این کار با استفاده از یک اکونومایزر انجام می شود.
