Экономайзер — устройство для экономии топлива и энергии¶

Экономайзер — устройство, предназначенное для утилизации тепла отходящих газов или снижения расхода энергоресурсов в тепловых установках, холодильном оборудовании и системах освещения. Термин происходит от англ. economizer (от «economy» — экономия). В промышленности под экономайзером чаще понимают теплообменник, использующий теплоту дымовых газов для предварительного подогрева питательной воды котла, что повышает КПД установки. В других отраслях экономайзерами называют устройства, автоматически отключающие оборудование в периоды низкой нагрузки или пикового тарифа на электроэнергию.

¶Котельные экономайзеры

Наиболее широкое распространение экономайзеры получили в котельном хозяйстве. Котельный экономайзер — это поверхностный теплообменник, установленный по ходу дымовых газов за пароперегревателем (или за барабаном у котлов без пароперегревателя) и предназначенный для подогрева питательной воды с использованием теплоты уходящих газов.

Принцип работы основан на том, что температура уходящих газов после котла, как правило, составляет 150–250 °C и выше. Передача этого тепла питательной воде позволяет снизить расход топлива на 5–8 % и повысить КПД котельной установки на 1–3 %. При этом снижается температура уходящих газов, что важно для работы дымососов и снижения тепловых потерь через дымовую трубу.

¶Устройство

Конструктивно экономайзер представляет собой змеевик из стальных или медных труб, по которым циркулирует питательная вода, омываемый потоком дымовых газов. Различают:

• гладкотрубные — с гладкой поверхностью труб, простые в изготовлении, но склонные к зарастанию сажей;
• ребристые — с оребрением наружной поверхности труб, обеспечивающим увеличенную площадь теплообмена при компактных габаритах;
• пластинчатые — с пластинчатыми вставками, повышающими турбулизацию потока.

Питательная вода в экономайзере подогревается обычно до температуры, близкой к температуре насыщения при рабочем давлении, но не выше, чтобы избежать кипения и образования паровых пробок. Для контроля режима устанавливаются предохранительные клапаны, продувные устройства и термометры.

¶Виды по назначению

Воздушные экономайзеры (воздухоподогреватели) устанавливаются для предварительного нагрева вторичного воздуха, что улучшает условия сжигания топлива и снижает потери с уходящими газами.

¶Экономайзеры в холодильной технике

В холодильных машинах и кондиционерах экономайзер — это теплообменник, в котором жидкий хладагент, поступающий в испаритель, подогревается за счёт тепла, отводимого у паров хладагента, выходящих из испарителя. Это позволяет повысить эффективность цикла холодильной машины, увеличить холодопроизводительность и снизить нагрузку на компрессор.

Экономайзер особенно эффективен при работе системы с большим перегревом пара на входе в компрессор. В таких системах экономайзер позволяет реализовать промежуточное давление вскипания, что соответствует циклу с экономайзером (циклу Вапорекс) и повышает коэффициент трансформации (COP) на 10–25 % по сравнению с обычным компрессионным циклом.

¶Экономайзеры освещения

В системах освещения экономайзер — это устройство, автоматически снижающее мощность или полностью отключающее осветительные приборы в помещениях с низкой инсоляцией или при отсутствии людей. В СССР экономайзеры освещения массово устанавливались в учебных заведениях, административных зданиях и на предприятиях. Устройство реагирует на уровень естественного освещения (фотореле) или на присутствие человека (датчик движения) и управляет лампами через контакторы.

¶Применение и экономический эффект

Основные области применения экономайзеров:

• тепловые электростанции и промышленные котельные;
• холодильные установки, чиллеры, кондиционеры;
• системы вентиляции и кондиционирования;
• осветительные сети зданий и сооружений;
• металлургические и стекольные печи (рекуперация тепла технологических газов).

В котельных установках экономайзер является одним из наиболее эффективных мероприятий по энергосбережению: удельная капитальная стоимость экономайзера существенно ниже, чем у увеличенного котла, обеспечивающего тот же прирост КПД. На теплоэлектроцентралях установка экономайзеров обязательна по проектным нормам для котлов паровых турбин.

В промышленной автоматике термин «экономайзер» также применяется в двигателе внутреннего сгорания — это устройство, обогащающее топливную смесь в определённых режимах работы двигателя для снижения расхода топлива. В карбюраторных двигателях экономайзер управляется вакуумным клапаном, отсекающим подачу топлива в режиме малых нагрузок.

Источники:

• Кузнецов В. Н. «Котловедение» — М.: Энергоатомиздат.
• Чистяков И. Ф. «Котлы. Устройство и эксплуатация» — М.: Энергия.
• Рефрижераторные компрессоры и системы холодоснабжения. Справочное пособие.
• СНиП II-35 «Котельные установки».
• Термодинамические циклы холодильных машин. Учебные пособия вузов.