Расчет экономайзера для холодильной машины
Считаем экономию: конденсационный экономайзер
Ключом к успешному проекту рекуперации отработанного тепла является оптимизация использования утилизированной энергии. Установив конденсационный экономайзер, компании могут улучшить общую эффективность утилизации тепла и паровой системы до 10%. Хотите узнать, какого результата можно достичь на вашем предприятии? Считайте вместе с нами.
Конденсационные экономайзеры требуют разработки и проектирования с учетом специфики места работы, а также четкого понимания того, как установка экономайзера влияет на действующую паровую систему и систему химводоподготовки.
Обычный экономайзер питательной воды снижает потребность в топливе для парового котла, передавая тепло от дымовых газов к питательной воде. Для использующих в качестве топлива природный газ котлов наименьшая температура, до которой могут быть охлаждены дымовые газы, составляет примерно 120 °С. Это позволяет избежать конденсации и возможной коррозии дымохода или его внутреннего покрытия.
Конденсационный экономайзер улучшает рекуперацию отработанного тепла путем охлаждения дымовых газов до температуры ниже точки росы, что для продуктов сгорания природного газа составляет примерно 55 °С.
Экономайзер утилизирует как полезное тепло от дымовых газов, так и скрытую теплоту конденсации паров, содержащихся в дымовых газах (см. Таблицу 1). Все углеводородные виды топлива выделяют значительное количество водяного пара в качестве побочного продукта сгорания.
Таблица 1. Э ффективность котла с конденсационным экономайзером
В приведенном ниже уравнении показаны реагенты и продукты сгорания для стехиометрического сжигания в воздухе метана (CH 4 ), который является основным компонентом природного газа. При сгорании одной молекулы метана образуются две молекулы воды в виде пара. При преобразовании молей в г/моль мы обнаруживаем, что каждый грамм сжигаемого метанового топлива дает 2,25 грамма водяного пара, что составляет около 12% от общей массы дымовых газов.
Поскольку высшая теплотворная способность метана составляет 55,5 МДж/кг, для производства энергии в 1 гДж требуется 19 кг метана, что приводит к образованию 42 кг высокотемпературного водяного пара. Скрытая теплота испарения воды при атмосферном давлении составляет 2,257 МДж/кг.
В дымоход котла выводится 94 МДж (0,09 МВт*ч) теплоты испарения водяного пара (42кг х 2,257МДж/кг). Эта скрытая теплота составляет примерно 9% от исходного содержания энергии в топливе. Основная часть этой скрытой теплоты может быть восстановлена путем охлаждения выхлопного газа до температуры ниже точки росы с использованием конденсационного экономайзера прямого или непрямого действия. Можно нагревать воду примерно до 90 °С с помощью экономайзера непрямого действия или до 60 °С с помощью экономайзера прямого действия.
Считаем экономию
Доступное тепло в дымовых газах котла зависит от содержания водорода в топливе, скорости горения топлива, процента избыточного кислорода в топливной смеси с воздухом и температуры дымовых газов.
Рассмотрим котел на природном газе, который вырабатывает 40 т/ч насыщенного пара при давлении 7 бари. При КПД 83% полная тепловая мощность котла составляет около 30 МВт.
На максимальной тепловой мощности котел потребляет более 1945 кг (или примерно 2,5 тыс.нм³) природного газа в час (плотность 0,781 кг/м³), при этом выделяя 4374 кг высокотемпературного водяного пара в час. Содержащийся в дымовом газе водяной пар содержит более 2,7 МВт*ч скрытой теплоты. Как показано в таблице 2, общее количество тепла, фактически доступное для извлечения, сильно зависит от температуры дымовых газов на выходе из конденсаторного экономайзера.
Предположим, что на этом паровом котле емкостью 40 т/ч установлен конденсационный экономайзер непрямого действия. Котел используется для нагрева 50% подпиточной воды с 15 °С до 95 °С, а дымовых газов — до 40 °С. В этих условиях в уходящих газах содержится суммарная энергия 3,3 МВт*ч, из которых 1,95 МВт*ч будет извлечено для нагрева подпиточной воды в конденсационном экономайзере. Можно восстановить больше энергии, если имеются дополнительные радиаторы.
При условии 8000 часов работы в год котла и стоимости природного газа 5 руб*/нм³ (плотность 0,781 кг/м³), ежегодная экономия энергии составит:
Экономия расхода природного газа
= 1,95 МВт*ч х 3600 / 55,5 МДж/кг / 0,781 кг/м³ / 0,83 (КПД)
= 196 нм³/ч,
Экономический эффект в денежном выражении
= 196 нм³/ч х 8000 ч/год х 5 руб./нм³ = 7840 тыс.руб./год.
Таблица 2. Энергия, содержащаяся в уходящих газах парового котла на 40 т/ч, работающего на природном газе, МВт*ч
Примечание: пример в таблице 2 предполагает 83% эффективность выработки пара при сжигании топлива, 4% избытка кислорода, температуру дымовых газов после экономайзера питательной воды 150 °С, величину продувки 4% и температуру питательной воды котла 125 °С. Температура подпиточной воды составляет 15 °С.
* используйте в расчете тариф региона, чтобы рассчитать потенциал экономии на вашем предприятии.
Примеры
Система централизованного теплоснабжения
В котельной установке, вырабатывающей до 230 т/ч пара для системы централизованного теплоснабжения, установлен экономайзер прямого действия. Этот экономайзер позволяет экономить до 6 МВт*ч, в зависимости от нагрузки на котел.
Поскольку конденсат из системы централизованного теплоснабжения не возвращается, утилизированная энергия используется для предварительного подогрева подпиточной воды с температуры 7-15°С до температуры 55 °С, что приводит к повышению энергоэффективности паровой системы на 6,3%.
Завод по производству пищевых продуктов
На заводе по производству пищевых продуктов был установлен экономайзер непрямого действия на паровой котел производительностью 9 т/ч. Конденсационный экономайзер уменьшил температуру дымовых газов с 150 °С до 50 °С, при этом получив 0,6 МВт*ч полезной и скрытой теплоты. Энергия, восстанавливаемая конденсационным экономайзером, нагревается подпиточной водой, что позволяет снизить требования к количеству пара из деаэратора с 2,3 т/ч до 0,7 т/ч.
Холодильная машина с системой экономайзер
Холодильная машина с системой экономайзер – современное решение, предназначенное для повышения производительности оборудования. Экономайзером называют теплообменный аппарат, обеспечивающий увеличение удельной холодопроизводительности. Он не обеспечивает сухой ход компрессора, поэтому в основном используется для тех рабочих веществ, с которыми добиться сухого хода можно исключительно степенью перегрева пара в испарителе. В экономайзере переохлаждение жидкости рабочего вещества перед дроссельным вентилем достигается посредством использования части полезной холодопроизводительности, то есть частичного кипения рабочего вещества при нулевом давлении. Этот принцип в современной холодильной промышленности находит самое широкое применение за счет безусловной эффективности и относительной экономичности решения.
Холодильная машина с системой экономайзер – схема
В экономайзер-сепаратор поступает весь объем хладагента. Там происходит мгновенное, но частичное испарение. Хладагент при этом разделяется на две среды – жидкую и газообразную. Пар, образованный в экономайзере, имеет меньшую охлаждающую способность за счет сухости. Поэтому он смешивается с паром из компрессора, образуя более высокую температуру, чем при использовании испарителя-экономайзера.
Охлаждение жидкости в случае с экономайзером-теплообменником объясняется моментальным испарением не в теплообменнике, а в отделителе жидкости. Последнее устройство должно быть достаточно большим, поэтому чаще отдают предпочтение установке более компактных испарителей-экономайзеров. Высокотемпературный конденсат предпочтительно охлаждать паром высокого давления, чтобы в последующем добиться более легкого сжатия.
Если вас интересует холодильная машина с системой экономайзер, то обратитесь к нашим специалистам. Мы внимательно следим за самыми последними разработками в области холодильной техники, применяем их при проектировании и изготовлении агрегатов и систем, поэтому они отличаются хорошей производительностью, эффективностью и экономичностью. В «АквилонСтройМонтаж» вас всегда ждут умеренные расценки, гарантии качества, невероятная оперативность работы, внимательный и компетентный персонал. Мы можем предложить вам широкий ассортимент готового оборудования или разработать проект по вашим параметрам. У нас вы также можете получить услуги по монтажу, гарантийному обслуживанию, текущему, капитальному или экстренному ремонту. Некоторые типы оборудования предоставляются в аренду на самых выгодных условиях.
Экономайзер
Рис.7.11. Холодильная машина (тепловой насос) с экономайзером: а) схема; б, в) циклы
Поскольку расход рабочего вещества в процессах 5-3 и 4-1 различен, то
Температура в точке 5 определяется как Т5 = Т4 + ЛТндр (следует
Помнить, что Т6-Т4-Т0)- Температура недорекуперации АТндр для расчета экономайзера составляет 2. 5 град, таким образом максимальное увеличение удельной холодопроизводительности путем переохлаждения рабочего вещества перед дросселированием (Aq0=h3-h5)
Можно достичь только в экономайзере, по сравнению с другими методами повышения удельной массовой холодопроизводительности. СОР холодильной машины с экономайзером определяется как
разное
Трафик из метро: реклама своего дела в реальной жизни
4 обращения в день по рекламе в метро – много это или мало? Расчет количества контактов с рекламой и конверсии при трафике 41,3 тысяч человек в сутки.
Лучшие Бизнес Идеи 2020/2021 года! Бизнес идеи 2020! Бизнес идеи!
привет ты на канале о бизнесе сегодня 00:02 поговорим о пяти бизнес идеях которые 00:05 будут актуальны в 2021 году и на что 00:09 следует обратить внимание чтобы начать 00:11 …
Интернет-магазин детских товаров и новогодних подарков
Продажа шагающий экскаватор 20/90
Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788
Экономайзер
Рис.7.11. Холодильная машина (тепловой насос) с экономайзером: а) схема; б, в) циклы
Поскольку расход рабочего вещества в процессах 5-3 и 4-1 различен, то
Температура в точке 5 определяется как Т5 = Т4 + ЛТндр (следует
Помнить, что Т6-Т4-Т0)- Температура недорекуперации АТндр для расчета экономайзера составляет 2. 5 град, таким образом максимальное увеличение удельной холодопроизводительности путем переохлаждения рабочего вещества перед дросселированием (Aq0=h3-h5)
Можно достичь только в экономайзере, по сравнению с другими методами повышения удельной массовой холодопроизводительности. СОР холодильной машины с экономайзером определяется как
разное
Трафик из метро: реклама своего дела в реальной жизни
4 обращения в день по рекламе в метро – много это или мало? Расчет количества контактов с рекламой и конверсии при трафике 41,3 тысяч человек в сутки.
Лучшие Бизнес Идеи 2020/2021 года! Бизнес идеи 2020! Бизнес идеи!
привет ты на канале о бизнесе сегодня 00:02 поговорим о пяти бизнес идеях которые 00:05 будут актуальны в 2021 году и на что 00:09 следует обратить внимание чтобы начать 00:11 …
Интернет-магазин детских товаров и новогодних подарков
Продажа шагающий экскаватор 20/90
Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788
Холодильные машины и установки. Схемы, циклы, условные обозначения
Рассмотрим упрощенные схемы двух наиболее распространенных видов холодильных систем: с регенеративным теплообменником и с экономайзером.
Эффективность холодильной машины можно повысить, если увеличить переохлаждение. Однако рабочее тело на выходе из конденсатора будет в лучшем случае на 2…3°C теплее температуры теплоносителя (воздуха или воды), используемого для охлаждения конденсатора.
Охладить хладагент перед дросселирующим устройством можно холодным паром, выходящим из испарителя. Принципиальная схема такой машины представлена на (рис. 1).
Рисунок 1 – Цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником
В этой машине пар из испарителя в состоянии 7 направляется в регенеративный теплообменник, где охлаждает жидкий хладагент, выходящий из конденсатора. В результате теплообмена пар нагревается – процесс 7 – 8, а жидкость охлаждается – процесс 4 – 5. Тогда тепловая нагрузка регенеративного теплообменника:
Применение дополнительного теплообменника (ТО) позволяет увеличить удельную холодопроизводительность, однако в результате этого увеличивается и температура всасывания, из-за чего увеличится удельная работа сжатия компрессора. Поэтому эффективнее такой цикл применять с хладагентами которых относят к высокомолекулярным соединениям (R22, R404a и т.п.), у данных хладагентов меньше потерь на трение при увеличении степени сжатия компрессора, измерение переохлаждения и перегрева наглядно показано здесь. Так же в данной схеме мы увеличиваем величину перегрева и тем самым уменьшаем риск попадания жидкого хладагента в компрессор.
Количество теплоты, которое выделяет электродвигатель герметичного компрессора:
(2)
где эл – мощность, потребляемая электродвигателем, кВт; эл – КПД электродвигателя.
Количество теплоты, кВт, которое подводится к рабочему веществу при его движении через электродвигатель в процессе 8–1:
(3)
Задаваясь нагревом рабочего вещества в электродвигателе 1 − 8 = 30 … 40 ℃, по диаграмме определяем значения 1 и 2. Далее рассчитываем:
(4)
Далее пересчитываем значение 1:
(5)
Далее рассмотрим схему холодильной машины с экономайзером (рис 2).
Экономайзер (Э) представляет из себя теплообменник, применяемый для увеличения переохлаждения хладагента после конденсатора. Экономайзером можно добиться больших значений переохлаждения, что даёт возможность размещать испаритель на большом расстоянии от конденсатора (это полезно использовать в крупных централизованных установках).
Рисунок 2 – Холодильная машина с экономайзером
Переохлаждение хладагента в экономайзере обеспечивается за счет дросселирования части жидкого холодильного агента (ДР2). Тепловая нагрузка на экономайзер q0’ будет разностью энтальпий в точках 4 и 1.
По такому же принципу можно добавлять другие теплообменники к холодильной схеме, например, для нагревания водопроводной воды на объекте за счет горячего хладагента, выходящего из компрессора. В данном случае холодильная машина будет выступать в роли теплового насоса.
Как видно из схемы холодильного цикла, в холодильной машине идет как бы перекачка тепла из помещения, в котором установлен испаритель, в окружающее пространство, как правило на улицу, где установлен конденсатор.
Из испарителя всегда выходит более холодный воздух, а из конденсатора — более теплый. Если поменять местами конденсатор и испаритель (использовать 4-х ходовой клапан), то мы будем греть помещение и охлаждать улицу, перекачивая тепло с улицы в комнату или для нагревания воды.
Если поменять местами конденсатор и испаритель, то мы будем греть помещение и охлаждать улицу, перекачивая тепло с улицы в комнату. Поскольку холодильная машина не создает тепло (если, конечно, не учитывать нагрев от компрессора), а только перекачивает его, то затраты энергии получаются примерно в три раза меньше тепла, которое поступает в помещение.
Когда речь идет о замене конденсатора на испаритель, то под этим понимается так называемый реверсный (обратный) цикл или иначе цикл «теплового насоса», для чего в схему встраивается 4-х ходовой клапан, переключающий направление потоков хладагента.
Схема холодильного контура, способного работать как в режиме охлаждения, так и в режиме «теплового насоса», показана на рис. 3.
Рисунок 3 – Реверсивный холодильный цикл: 1 – компрессор; 2 – четырехходовой клапан; 3,6 – обратный клапан; 4 – ресивер; 5,9 – дросселирующее устройство; 7 – теплообменник внутреннего блока; 8 – теплообменник наружного блока
В режиме охлаждения пары хладагента с выхода компрессора 1 четырехходовым клапаном 2 направляются в теплообменник наружного блока (расположенного на улице) 8, где конденсируются. Через обратный клапан 3 и ресивер 4 жидкий фреон с высоким давлением попадает на терморегулирующий вентиль 5. Терморегулирующий вентиль 9 и обратный клапан 6 при этом закрыты. Из ТРВ 5 жидкий хладагент поступает к теплообменнику внутреннего блока 7 (расположенного внутри охлаждаемого помещения), где испаряется и через четырехходовой клапан 2 поступает на вход компрессора 1.
В режиме обогрева пары хладагента четырехходовым клапаном 2 направляются в теплообменник внутреннего блока 7, выполняющего роль конденсатора. Через обратный клапан 6 и ресивер 4 жидкий фреон с высоким давлением попадает на терморегулирующий вентиль 9. Терморегулирующий вентиль 5 и обратный клапан 3 при этом закрыты.
Реверсирование цикла производится четырехходовым клапаном 2.
Абсорбционные холодильные машины относятся к холодильным машинам, которым для производства холода необходимо тепло, в этом и является их преимущество перед компрессорными холодильными агрегатами.
Особенно эффективно их применение там, где имеются источники теплоты в виде вторичных энергоресурсов, т.е. в виде отработанного пара, горячей воды, дымовых газов, теплоты химических реакций и т.п.
Процесс отвода теплоты от объектов охлаждения в абсорбционных установках принципиально осуществляется точно так же, как и в компрессорных ХМ. Все отличие – в методах повышения давления рабочего агента. Здесь оно повышается с помощью так называемого термохимического компрессора, где используются экзотермические реакции абсорбции (поглощения) и эндотермические реакции разделения.
Наиболее распространенными являются машины, работающие на бинарном растворе, состоящем из абсорбента (поглотителя) и хладагента.
В настоящее время широкое применение нашли такие смеси:
Абсорбционные ХМ бывают непрерывного и периодического действия.
Схема абсорбционной установки приведена на рис. 13.
В испарителе 4 к рабочему раствору подводится теплота qн. Под воздействием этой теплоты хладагент кипит при Тн и Рн (низшие значения температуры и давления цикла). Пары хладагента попадают в абсорбер и смешиваются с абсорбентом, который поступает из охладителя 8 через детандер 6.
При поглощении холодильного агента абсорбентом выделяется теплота абсорбции qа, которую отводят при температуре Тс (Тс>Тн) охлаждающей средой. Полученный в абсорбере концентрированный раствор, находящийся под давлением Рн, перекачивают насосом 7 через охладитель абсорбента 8 в генератор (кипятильник) 2, находящийся под более высоким давлением Рв. В теплообменнике 8 крепкий раствор подогревается.
В генераторе из раствора выпаривается ХА за счет подведенной извне теплоты qв. с температурой Тв (Тв>Тс). Если температуры кипения хладагента и абсорбента существенно отличаются (на 200-300°C), то пар состоит из практически чистого хладагента. Пар холодильного агента направляется в конденсатор 3, где он конденсируется. Теплота конденсации qс отводится в окружающую среду водой или воздухом при температуре Тс.
Горячий абсорбент (слабый раствор) проходит теплообменник 8, где он охлаждается, и поступает в абсорбер.
Рисунок 13 – Абсорбционная холодильная машина: 1 – абсорбер; 2 – генератор; 3 – конденсатор; 4 – испаритель; 5, 6 –гидромоторы (детандеры); 7 – насос; 8 – охладитель абсорбента
Такие абсорбционные холодильные машины, в том числе и аммиачные, наиболее распространены в холоде промышленного масштаба, т.к. их использование более экономично при наличии источника тепловой энергии.
Принципиальные схемы, правила оформления.
Для быстрого ознакомления и лучшего понимания устройства холодильных систем используют принципиальные схемы холодильных установок. Причем, такая схема должна являться официальным техническим документом, в котором указаны её разработчики и другие ответственные лица. На принципиальных схемах изображаются с помощью специальных обозначений:
Принципиальная схема должна создавать целостное представление о составе установки, о принципах функционирования элементов холодильной системы, об основных характеристиках системы. Важно отметить, что принципиальная схема не дает представление о взаимном расположении элементов холодильных систем в пространстве.
Расстояние между элементами, длину трубопровода, ориентировка оборудования и трубопроводов в здании, уклоны и изгибы трубопроводов важны при проведение монтажных работ. Всю эту информацию размещают на отдельном виде схем, которые называют гидравлическими схемами трубопроводов.
Все схемы должны выполнятся согласно требованиям ЕСКД – единой системы конструкторской документации. На территории стран СНГ действуют следующие стандарты:
Принципиальные схемы, разработанные в странах Евросоюза могут быть выполнены на основе стандартов:
Основные условные обозначения, применяемые в холодильных схемах представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Условные обозначения
| Устройство | Букв, обознач. | Графическое обозначение | |
| EN | гост | ||
| Компрессор (общее обозначение) | КМ |  | |
| поршневой |  |  | |
| ротационный |  | ||
| винтовой |  | ||
| Насос (общее обозначение) | н |  |  |
| Конденсатор воздушного охлаждения | кд |  |  |
| Испаритель, Воздухоохладитель | и |  | |
| Кожухотрубный теплообменник | тп |  |  |
| Терморегулирующий венитиль | ТРВ |  |  |
| Кран шаровый | кш |  |  |
| Соленоидный клапан | КС |  |  |
| Ресивер | Р, PC |  |  |
| Фильтр | Ф |  |  |
| Фильтр осушитель | ФО |  |  |
| Маслоотделитель | МО |  |  |
| Отделитель жидкости | ож |  | |
| Направление потока пара | — | — |  |
| Направление потока жидкости | — | — |  |
| Парожидкостная смесь | — | — |  |
| Теплоизоляция трубопровода | — | — |  |
| Датчик давления | РЕ | — |  |
| Реле давления | PS | — |  |
| Датчик температуры | ТЕ | — |  |
| Реле температуры | TS | — |  |
| Электродвигатель | м |  | |
Также к принципиальным схемам должен прилагаться список со всеми условными обозначениями, использованными в схеме. Обычно список располагают рядом с самой схемой. Необходимо указать основные технические характеристики системы: холодопроизводительность, хладагент, температуру кипения, температуру конденсации, теплоноситель, потребляемую мощность, характеристики электропитания и т.д.
Отдельной частью необходимой документации к холодильному оборудованию являются схемы автоматизации и электрические схемы.