エネルギー消費を減らすため、または流体の予熱などを行うための熱交換器である節炭器(エコノマイザ)について紹介します。「エコノマイザ」という名前は、英語の “economizer” に由来し、「節約するもの」という意味です。昔は石炭を燃料とするボイラーが主流だったため、「節炭器」という名前が定着しましたが、現在では石油、天然ガス、バイオマスなど、様々な燃料を使用するボイラーで広く利用されています。
概要
ボイラー本体出口の燃焼ガス温度は、ボイラーの飽和温度に支配され、飽和温度より100～150℃程度高いのが一般的です。ボイラー出口燃焼ガス温度をこれより下げようとすると、飽和温度との温度差が小さくなり、過大な伝熱面積が必要となります。エコノマイザは、飽和温度より低温の給水と、ボイラー出口の燃焼排ガスを熱交換させて給水を加熱し、排ガスの温度を下げて熱回収を図る設備です。そのため、給水予熱器とも呼ばれます。
ちなみに、ここで予熱された給水は、脱酸素剤を注入された後、脱気器で水中の酸素や二酸化炭素が取り除かれます。これらの気体はボイラー内部の腐食を引き起こす原因となるため、脱気器はボイラーの安全な運転に欠かせません。節炭器で予熱された水は、脱気処理を受けた後、ボイラー本体に供給されます。つまり、節炭器と脱気器は、ボイラーシステムの効率と安全性を支える重要な連携プレーを行っているのです。
脱気器や脱酸素剤（ヒドラジン）についても解説していますので、こちらも読んでもらえるとより理解が深まると思います。
エコノマイザのメリット
エコノマイザを設置することのメリットは以下のとおりです。
- ボイラーの熱損失の大きな部分を占める排ガスの熱を回収し、ボイラー効率を高めることができる
- 比較的、構造が簡単なのでボイラー本体出口やダクトの中に容易に設置できる
- 硫黄をほとんど含まない天然ガスを燃料として使用する場合、低温腐食の影響は極めて少ない為、排ガス温度を100℃前後まで下げることができる。さらに、排ガス中の水蒸気を一部凝縮させ、その潜熱をも回収することが可能。
- 通風抵抗の増加は、空気予熱器を設置する場合よりも格段に小さい
余談ですが、排ガスに触れるので、低温腐食に注意しないといけないところは空気予熱器と同じですね。
エコノマイザの構造
エコノマイザ管には炭素鋼が広く用いられ、燃焼ガスの性状に応じて平滑管やフィンチューブが用いられます。特に潜熱を回収する場合には、管壁上に水分の凝縮が生ずるため、ステンレス鋼管が用いられます。
最後に
この記事ではエコノマイザについて紹介しました。ボイラー水の系統、設置順もついでに整理して頭に入れておきましょう！
ご安全に！
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