vdvizhke.ru

Winamp, Skins, Plugins

Необходимые Утилиты

Текстовые редакторы

Юмор

File managers and best utilites

Судовые утилизационные котлы, назначение, устройство. Котлы судовые

СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.: Принцип действия паровых котлов.

Паровой котел — это агрегат, предназначенный для непрерывного производства пара с определенными параметрами в результате превращения любого вида энергии в тепловую. Наиболее распространенным источником тепловой энергии, используемым на судах, является твердое и жидкое топливо. В последние годы все шире используется тепло газов, отходящих от двигателей внутреннего сгорания (в утилизационных котлах) и имеющих температуру 300—450 С. Иногда для производства пара используют электроэнергию (в электрокотлах) и атомную энергию (в судовых реакторах). В большинстве паровых котлов пар образуется в результате передачи тепла, выделяющегося при сгорании топлива в топке, рабочему веществу — воде. В паровом котле происходят следующие процессы, в результате которых осуществляется непрерывное производство водяного пара: топочный — горение топлива в топке котла; аэродинамический— подача в топку воздуха и удаление из газоходов продуктов горения топлива; теплопередача — передача тепла от газов к воде через поверхность нагрева; гидродинамический— движение (циркуляция) воды и пара внутри котла, вдоль его поверхности нагрева. Эти процессы тесно связаны между собой и сопровождаются такими побочными явлениями, как коррозия металла, образование отложений, нарушение прочности элементов котла и другими, что отражается на безаварийной и экономичной работе паровых котлов. Паровые котлы, установленные на судах, разделяются на огнетрубные, водотрубные и комбинированные. В огнетрубных котлах горячие дымовые газы проходят внутри дымогарных труб, снаружи омываемых водой. В водотрубных котлах по водогрейным трубам движется вода и пар, а снаружи они омываются горячими газами. В комбинированных котлах сочетаются элементы конструкции огнетрубного и водотрубного котлов — в одной части поверхности нагрева газы движутся внутри труб, а снаружи их омывает вода, в другой части по трубам циркулирует вода, а газы омывают их снаружи. Современный котел состоит из следующих основных узлов: корпуса с развитой поверхностью нагрева; каркаса и фундамента; обмуровки; изоляции и обшивки; внутрибарабанного устройства; водяного экономайзера; пароперегревателя и пароохладителя; топки с топочным устройством; воздухоподогревателя с воздухопроводами; дымоходов с дымовой трубой; арматуры и контрольно-измерительных приборов. В состав судовой котельной установки обычно входят несколько паровых котлов. Обеспечение их нормальной работы осуществляется при помощи следующих систем: питания, топливоподачи, воздухоподачи и удаления газов, продувки, водообработки, сажеобдувки, контроля, регулирования и управления. Работа каждой системы обеспечивается различными механизмами и устройствами, которые выполняют определенные функции.

На рисунке выше дана простейшая схема парового водотрубного котла, работающего на жидком топливе, с воздухоподогревателем, экономайзером и пароперегревателем. Котел состоит из водяного 2 и пароводяного 14 барабанов, соединенных между собой водогрейными трубами 3. Топка котла предназначена для сжигания топлива Т в потоке воздуха В. Она состоит из топочного пространства (топочной камеры) / и топочного устройства 15. Тепло газов передается воде в топке и газоходах 5, которые предназначены также для направления потока газов в дымоход, расположенный за хвостовой поверхностью нагрева и заканчивающийся дымовой трубой, через которую газы Г отводятся в атмосферу. Хвостовые поверхности нагрева в виде экономайзера и воздухоподогревателя являются важными элементами современных судовых паровых котлов, позволяющими обеспечить высокий КПД котла за счет более полного использования тепла отходящих газов, а следовательно, снижения их температуры. При установке экономайзера или воздухоподогревателя температура отходящих газов доводится до 10—160 С, а в отдельных случаях до 125—130 С, поэтому поверхности нагрева экономайзера и воздухоподогревателя работают в условиях относительно низких температур дымовых газов. Для подогрева воздуха В, расходуемого на горение топлива,служит воздухоподогреватель 7. Подогретый воздух подается по воздухопроводу 4 к топочному устройству 15. Во время работы котла пар непрерывно отводится через главный стопорный клапан 10. Для поддержания внутри котла определенного (рабочего) уровня воды последняя постоянно подается через питательный клапан 12. Падение уровня воды ниже допустимого может привести к перегреву стенок котла, не омываемых водой, и их разрыву. Уровень воды контролируется по водоуказательным приборам 13, установленным на передней части парового котла. В паровом котле имеются два отдельных тракта — пароводяной и воздушногазовый. Поверхность воды, разделяющая паровое и водяное пространства в котле, называется зеркалом испарения. В процессе эксплуатации может произойти повышение давления в котле сверх расчетного (допустимого). Для предотвращения аварии, которая может в этом случае произойти, на паровом котле устанавливается предохранительный клапан 11. Контроль за давлением пара в котле осуществляется по манометру 9. Перечисленные выше элементы котла являются минимально необходимыми для обеспечения длительного производства пара. Для повышения экономичности работы паросиловой установки используют перегретый пар, для получения которого служит пароперегреватель 6, расположенный в газоходе котла. С этой целью питательную воду, поступающую в котел, предварительно подогревают в экономайзере 5, для чего используют тепло дымовых газов. Экономайзер также устанавливается в газоходе котла. Питательная вода может предварительно подогреваться в водоподогревателях, в которых используется тепло отработавшего пара от судовых вспомогательных механизмов. Подогретая вода из водоподогревателя по трубопроводам направляется в экономайзер, где происходит дальнейший ее подогрев. Из экономайзера нагретая вода поступает в котел. Паровой котел устанавливается на фундаменте 16.

sudoremont.blogspot.ru

Судовые утилизационные котлы, назначение, устройство

В утилизационных котлах используется тепло отходящих газов от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.

Использование отходящих газов в котлах повышает экономичность всей установки. Кроме этого, применение утилизационных котлов позволяет избежать установки специальных глушителей, искроулавливателей или искрогасителей на главных двигателях.

Целесообразно использовать тепло отходящих газов от двигателей мощностью от 800 л. с. и выше. Температура отходящих газов, используемых в утилизационных котлах четырехтактных двигателей составляет 370—425° С, от двухтактных двигателей с наддувом 250—380° С, от газовых турбин 240—260° С. В зависимости от температуры отходящих газов давление пара, получаемого в утилизационных котлах, составляет 3—5 ати и не превышает 8 ати. Понятие принципа использования отходящих газов показано на схеме комплексной утилизационной теплоэнергоустановки, рис. 95.

Схема комплексной утилизационной теплоэнергоустановки

В схеме показан котел «Ла-Монт», выполненный как утилизационный. Котлы этого типа установлены на судах типа теплоходов «Андижан», «Волголес», «Омск» и др. Вместо сложного циркуляционного насоса применен водоструйный эжектор А. Работает эжектор за счет напора питательного насоса и создает в системе котла четырех-пятикратную циркуляцию воды. Полученный пар в пароперегревателе на 15—20° С выше температуры насыщения и используется в турбогенераторе.

Для отопления и хозяйственно-бытовых нужд судна используется горячая вода, подогретая в водоподогревателе. Кроме турбогенератора, пар можно использовать в палубных механизмах, на подогрев топлива и другие нужды. Применение такой схемы дает возможность сэкономить 8—10% топлива, расходуемого на ДВС. Наиболее часто находят применение вспомогательные утилизационные котлы с наперсткообразными трубами и котлы с вертикальными трубами.

Котел с наперсткообразными трубами или котел типа «Кларксон» показан на рис. 96. Котел состоит из наружного вертикального барабана и внутреннего цилиндра (или жаровая труба), являющегося трубной решеткой, в которую ввальцованы наперсткообразные трубы диаметром 52—44,5 мм и длиной 140—380 мм. Трубы имеют глухие концы и расположены в шахматном порядке.

Котел с наперсткообразными трубками

Наперсткообразные трубы образуют водогрейный пучок. Разная длина труб позволяет более полно заполнить ими газовое пространство. Коническая форма придана трубам для более свободного отвода пара. Установленный внутри цилиндра обтекатель направляет газы по кольцевому каналу, в котором расположены наперсткообразные трубы. Для доступа внутрь котла в корпусе предусматривается один-два лаза.

Трубы больших котлов очищают от накипи вручную, а небольших — путем «холодного душа» (как в испарителях) с использованием тепла отходящих газов.

Котлы типа «Кларксон» надежны в эксплуатации и установлены на многих судах отечественной и иностранной постройки. Производительность этих котлов составляет 0,5—2 т/ч, рабочее давление 5—8 ати, к. п. д. — 70—88%.

На судах также нашли применение утилизационные котлы с вертикальными трубами, имеющие значительно большую производительность.

Утилизационный котел с вертикальными трубами показан нарис. 97. Поток газов омывает водогрейные трубы в поперечном направлении. Газопровод двигателя присоединяется к котлу при помощи колена. Пучок водогрейных труб образует циркуляционный контур, по которому циркулирует вода. Первые ряды труб, омываемые более горячими газами, являются подъемными, а остальные трубы пучка — опускными. На специальном фундаменте установлены две опоры, поддерживающие пароводяной коллектор. В таких котлах используются отходящие газы от ДВС большой мощности. Поверхность нагрева составляет 450—500 м2, рабочее давление 5 ати, производительность 3,5—4 т/ч, к.п.д. 70—88%.

Утилизационный котел с вертикальными трубами

Судовые котлы

Предлагаемое читателю справочное пособие посвящено конструктивным особенностям и эксплуатационным характеристикам вспомогательных, утилизационных и комбинированных котлов применяемых на морских судах.

Представленный материал в достаточной степени освещает арматуру и элементы указанных котлов, водные режимы, водоконтроль, водообработку котельной и питательной воды, а также освидетельствование котлов классификационными обществами.

В целом справочное пособие «Вспомогательные, утилизационные, термомаслянные котлы морских судов» является актуальным и весьма полезным для судовых механиков, позволяет дополнить имеющиеся знания и особенно важно - оперативно освоить конкретную котельную установку.

Учитывая, что в данном справочном пособии рассмотрены конструкции вспомогательных и утилизационных котлов с дизельными установками, выпускающимися различными заводами-изготовителями, приведены основные данные о наиболее распространенных системах глубокой утилизации тепла выпускных газов дизелей.

Комбинированные и вспомогательные котлы

Комбинированные котлы объединяют элементы вспомогательных котел к утилизационным котлам, что позволяет их эксплуатировать как на ходовом режиме работы, так и на стоянке судна (табл. 8.13). В настоящее время широко применяют комбинированные котлы зарубежных фирм: «Кохран», «Линдхольмен», «Сунрод», «Спаннер». Газотрубный котел «Кохран» является ВК смешанного типа (с общей поверхностью нагрева и комбинированной, т. е. с раздельными поверхностями нагрева).

На ряде судов используют комбинированный вертикально-водотрубный котел с естественной циркуляцией. Он разделен сплошной перегородкой на топливную и утилизационную части. Перегородка приварена к пароводяному коллектору, который соединен трубными пучками с водяными коллекторами. Утилизационный пучок состоит из рядов трубок диаметром 29?2,5 мм.

Вспомогательные котлы устанавливают на теплоходах для получения насыщенного пара, используемого потребителями различного назначения (системы теплоснабжения, подогрева груза, топлива и др.). Выбор вспомогательных котел определяется необходимыми паропроизводительностью и давлением пара. Системы горячего водоснабжения оборудуют автоматизированными водогрейными котлами типа КОАВ (табл. 8.14).

На крупных теплоходах применяют более мощные котлы типа коленчатого вала (табл. 8.15), которые имеют воздухоподогреватель, экономайзер или пароподогреватель. Котел типа КВ-1 установлен на теплоходе «Борис Бутома».

Хвостовые поверхности нагрева (экономайзер, газовый воздухоподогреватель) позволили снизить температуру уходящих газов до 145—150 СС и повысить КПД котла до 95 %. У модернизированного котла КВ 1-1 имеется вертикальный пароподогреватель, экономайзер и внутриколлекторный подогреватель воды сняты. Для танкеров типа «Победа» создан вспомогательных котел типа КВ-2, предназначенный для образования слабоперегретого пара, а также выполняющий функции генератора инертных газов (Dк = 25 т/ч, рк = 1,75 МПа, tп.п = 225 °С, tг. в = 195 °С, tп.в = 40 °С, ?к = 84 %, ?рг = 2,3 кПа, масса вспомогательных котел сухого ~55 т, с водой ~60 т, габариты 4750?6300?8300 мм).

Для обеспечения паром хозяйственно-бытовых нужд судов всех классов разработаны котлы типа КВВА паропроизводительностью от 1 до 12 т/ч (кроме КВВА 12/28, который выдает слабоперегретый пар). Эти котлы полностью заменяются автоматизированными вспомогательными типа КВА (табл. 8.16) (DK = 1,6?16 т/ч).

Управление котлами полностью автоматизировано в диапазоне нагрузок от 0 до 100 % и не требует постоянной вахты. Некоторые суда оборудованы огнетрубными паровыми котлами марок КОВ-2, КОВ-4, КОВ-11 (котел огнетрубный вертикальный). Если эти котлы снабжены средствами автоматики, им присваивается марка КОВА-8, КОВА-11. Котлы КВС-30/ПА (вертикальные, трехбарабанные, водотрубные с естественной циркуляцией) отличаются по конструкции от котлов КВВА в основном наличием двух водяных барабанов.

Котлы зарубежной постройки весьма разнообразны по конструкции. К ним относятся: двухбарабанные и однобарабанные водотрубные, однопроточные «Роуэн», «Ваходаг», «Вагнер», большинство из которых имеют хвостовые поверхности нагрева и оборудуются автоматизированными форсунками типа «Монарх» либо центробежными форсунками типа «Сааке» или «Ваходаг»; вертикальные огнетрубные цилиндрические котлы типов «Кохран», «Линдхольмен», «Сунрод», «Крупп» и др.; горизонтальные огнетрубные котлы типов «Стимблок», «Паксман», «Спаннер», «Чифтейн»; вертикальные огнетрубно-водотрубные котлы типов «Флеминг», «Альборг», «Кларксон», «Хеншел», УХ, которые обычно снабжаются механическими форсунками типа «Монарх»; котлы с принудительной циркуляцией типов «Ла Монт» (ВНР), «Клейтон», «Стоун» (США). Показатели вспомогательных котлов типа VХ (ПНР) приведены в табл. 8.17.

Котлы типа VХ-525 устанавливаются на судах типа «Профессор Щеголев» для учебных целей (меньшего размера). Это цилиндрические, вертикальные огнетрубно-водотрубные котлы со сферической топкой, без хвостовых поверхностей нагрева (рис. 8.31, а).

Паропроизводительность этих котлов (0,6?2,5)?103 кг/ч, а КПД составляет 75—79 %. Фирма «Раума-Репола» (Финляндия) выпускает вспомогательных котлов типа UNEX NA (рис. 8.31, б) паропроизводительностыо от 1100 до 5500 кг/ч, ?к = 0,85, рк = 0,7?1,6 МПа (табл. 8.18).

Совместная работа утилизационных котлов и вспомогательных котлов осуществлена на танкерах типа «Ленинакан». Как правило, в качестве паросборника утилизационных котлов используется В. Совместная работа утилизационных котлов и вспомогательных котлов с паросепаратором применена на отечественных танкерах типа «Зоя Космодемьянская» как исключение.