1 Описание парогенератора

    Паровые котлы типа KB по сравнению с котлоагрегатами типа КАВ имеют более высокие параметры пара и паропроизводительность; по габаритам, конструкции и компоновке поверхно­стей нагрева они близки к главным ПК.     Котлы типа KB устанавливаются на нефтерудовозах и танкерах. Впервые в мировом судостроении вспомогательные котлы используются также в качестве генераторов инертных газов для заполнения пустых грузовых танков (цистерн), что необходимо для обеспечения безопасной эксплуатации судов, перевозящих нефть   и   нефтепродукты. Чтобы использовать уходящие газы котлов в качестве инерт­ной среды, содержание кислорода в таких газах не должно превы­шать 5%. Для этого необходимо обеспечить качественное сжига­ние топлива при очень низких значениях коэффициента избытка воздуха.      Котел КВ-1 предназначен для подогрева нефти, обеспечения паром турбоприводов грузовых и зачистных насосов, системы нагрева воды для мойки танков, турбогенератора и общесудовых потребителей. Продукты сгорания котла КВ-1 также используются в системе инертных газов на режимах работы котла от 50 до 100 %  нагрузки. Низкое значение температуры уходящих газов (Ф_ух = 145°С) и соответственно высокое значение КПД котла  (95 %) до­стигается   за   счет   развития   хвостовых   поверхностей   нагрева экономайзерной  и   воздухоподогревательной. Для повышения надежности и КПД турбоприводов котел КВ-1 был модернизирован — экономайзер заменен пароперегревателем — и стал выпускаться  как  КВ-1-1

    Во всех котлах типа KB воздух от вентилятора сначала подается в межкожуховое пространство и далее поступает в межтрубное пространство воздухоподогревателя. Конструкция и компоновка парообразующих поверхностей и топки перечисленных выше котлов одинаковы, различие в основном лишь в числе рядов конвективного пучка.      На рис. 5 изображен паровой котел KB-I. Конвективный пучок 1 имеет 16 рядов. Сплошной экранный ряд 3 и расположенные за ним два ряда опускных труб 4 у всех котлов выполнены одинаково.

Рисунок 5. Паровой котел КВ-1

    Экономайзер 7 состоит из двух секций, разделенных по высоте пазухой, предназначенной для осмотра и ремонта змеевиков 10. Змеевики замыкаются на входной 15, два промежуточных 13 и выходной 14 коллекторы, выполненные из труб 146x10 мм (материал труб и коллекторов — сталь 10). Верхняя секция экономайзера скомпонована по схеме противотока, нижняя — по схеме прямотока.       Концы трубных пучков крепят к кронштейнам 9, а их среднюю часть — к диафрагмам 12. Передние кронштейны обоими концами и диафрагмы нижними концами (пятами) крепятся болтами к опорным балкам 11. Задние кронштейны опираются на опорные балки 11 и свободно перемещаются в горизонтальном направлении при тепловых расширениях змеевиков. В стенках коллекторов напротив концов приваренных труб имеются специальные лючки, через которые осуществляются осмотр внутренних поверхностей коллекторов и труб, а также глушение вышедших из строя змеевиков. Отверстия лючков изнутри   закрываются   крышками.       Герметичность кожуха экономайзера в местах вывода концов труб змеевиков к коллекторам (коллекторы установлены в межкожуховом пространстве передней стенки котла) обеспечивается с помощью сальниковых уплотнений. Для повышения темпера­туры стенки труб экономайзера до 130°С, чтобы предупредить низкотемпературную коррозию со стороны газов, в конструкции котла предусмотрен внутрикотловой подогреватель питательной воды 2, установленный в водяном коллекторе. Холодная питательная вода поступает в подогреватель, где ее температура повышается до 120°С. В экономайзере она подогревается до 183°С, после чего подается в пароводяной коллектор. Водоподогреватель состоит из четырех параллельных змеевиков, замкнутых на входную и выходную камеры. Крепление змеевиков к камерам выполнено сваркой, змеевики изготовлены из труб 29x3, камеры — из труб 89x6 мм, их материал — сталь 10.       Очистка  труб  экономайзера   и   воздухоподогревателя   осуществляется с помощью обдувочных труб 5. Для предотвращения низкотемпературной коррозии труб воздухоподогревателя 6 последний выполнен с одноходовым движением воздуха и пятиходовым — газов.       Для обеспечения рассмотренной схемы движения газов в газоходе КВ-1 имеются верхняя 17 и нижняя 16 газовые камеры. Трубы воздухоподогревателя расположены в шахматном порядке и крепятся к трубным доскам 8 с помощью сварки. Материал труб — сталь 20, трубных досок — сталь Ст.З. Топочное устройство котла выполнено двухфорсуночным с паромеханическими    форсунками. Горячие газы с температурой 310°С с после второй секции экономайзера 7 в количестве примерно 25 % от общего количества продуктов сгорания по специальному газоходу посту­пают в секцию 1, имеющую самую низкую по ходу воздуха температуру, затем — в секцию 2. Оставшиеся газы с температурой 220°С после первой секции экономайзера 6 последовательно омывают секции 5 и 4, имеющие более высокую температуру воздуха. В секции 3 оба газовых потока смешиваются. При модернизации парового котла КВ-1 он был оборудован вертикальным пароперегревателем КВ-1-1, количество рядов конвективного пучка уменьшилось с 16 до 12. Конструкция воздухоподогревателя КВ-1 не изменилась. Экономайзер и внутрикотловой водоподогреватель в котле КВ-1-1 отсутствуют.       Конструкция пароперегревателя с вертикальным расположением труб является наиболее приемлемой при кратковременной работе, так как обеспечивает хорошее осушение пароперегревателя при выводе котла из действия.       Вертикальный пароперегреватель КВ-1-1 (рис. 6) состоит из двенадцати рядов труб 1 диаметром 29x3 мм, изготовленных из стали 10. Концы труб крепятся в нижнем 2 и верхнем 3 коллекторах. Трубный пучок имеет шахматное строение с шагами S1 = 48мм, S2 =50мм. Коллекторы состоят из обечайки 5, изготовленной из трубы с внутренним диаметром 500 мм (сталь 25Г2), и приварных эллиптических донышек 6 (сталь 20К). В средней части пучок труб пароперегревателя имеет крепление. Крепление труб между собой и фиксация шаговых расстояний осуществляется с помощью стяжных прутков 4.

Рисунок 6. Вертикальный пароперегреватель парогенератора КВ-1-1 а, б - общий вид, в - схема движения пара в пароперегревателе, г - вальцовка труб в трубных досках коллекторов

    Для получения необходимых скоростей перегретого пара в тру­бах внутри коллекторов установлены поперечные перегородки 7, которые образуют восемь последовательно включенных по ходу пара участков с равными проходными сечениями.

Характеристика	КВ1-1
Паропроизводительность номинальная, кг/ч	30000
Рабочее давление пара в пароводяном коллекторе, МПа	2,6
Температура перегретого пара, ° C	320
Коэффициент полезного действия (брутто), %	93
Температура уходящих газов, ° C	168
Температура питательной воды,° C	40
Полное аэродинамическое сопротивление, кПа	3,82
Тепловое напряжение топочного объема, МВт/м2	0,744
Поверхность нагрева, м2:    парообразующая   экономайзерная   пароперегревательная   воздухоподогревательная	462 422 1119
Удельный паросъем, кг/(м2ч)	64,94
Масса ПК, кг/кг:    с водой   без воды	105000 94500
Относительная масса сухого ПК, кг/(кг/ч)	3,15
Относительное водосодержание, кг(кг/ч)	0,35
Нагрузка зеркала испарения, кг/(м2ч)	6490
Высота парового пространства, м	0,5

1.1 Выбор типа топочного устройства, тип и расположение горелок

Для мазута и газа применяют – камерную газо-мазутную топку.

Выбор типа расположения горелочных устройств.

При сжигании мазута и газа применяются комбинированные горелки. Расположение горелок сохраняем таким, как на котле-прототипе.

Окончательный выбор типа и расположение горелочных устройств производится в расчёте топочной камеры.

1.2 Выбор компоновки поверхностей нагрева

Конструктивные характеристики топочной камеры и топочных экранов, а также компоновка пароперегревателя принимается такой, как у котла-прототипа. Решение о компоновке водяного экономайзера и воздухоподогревателя принимается по величине температуры горячего воздуха.

Температура горячего воздуха ниже 300 °С, применяется одноступенчатая компоновка, при которой экономайзер размещается в конвективной шахте по ходу газов перед воздухонагревателем.

1.3 Определение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха по конвективным поверхностям нагрева в газоходах

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки (без учёта присосов воздуха), согласно литературы [1] равен:

- для газа и мазута α = 1,1.

В газоходах парогенератора с уравновешенной тягой имеет место разрежение, в результате которого окружающий воздух проникает в газоходы через щели (неплотности конструкции). По пути движения продуктов сгорания коэффициент избытка воздуха увеличивается, достигая максимального значения на выходе из парогенератора. Изменение коэффициента избытка воздуха по газоходу парогенератора показано на рис. 1.1

Рис. 1.1 Изменение коэффициента избытка воздуха по газоходу парогенератора

Присосы воздуха к поверхностям нагрева в газоходе котла определяются в зависимости от паропроизводительности котла и приведены в табл. 1.1 (см. следующую страницу).

Таблица 1.1

Поверхность нагрева	Паропроизводительность котла
	D > 50т/ч	D < 50т/ч
Топочная камера	Δ = 0,05	Δ = 0,05
Фестон	Δ = 0	Δ = 0
Первичный пароперегреватель	Δ = 0,03	Δ = 0,03
Стальной водяной экономайзер (на ступень)	Δ = 0,02	Δ = 0,08
Воздухоподогреватель (на ступень)	Δ = 0,03	Δ = 0,06

1.4 Определение коэффициента избытка воздуха в газоходе котла

Коэффициент избытка воздуха за любой поверхностью нагрева можно определить как:

, (1.1)

где ΣΔ – сумма присосов воздуха к последовательно расположенным поверхностям нагрева, начиная с фестона и включая рассчитываемую поверхность нагрева. Среднее значение коэффициента избытка воздуха определяется по коэффициентам избытка воздуха до и после поверхности нагрева

, (1.2)

где α₁ и α₂ – коэффициент избытка воздуха до и после поверхности нагрева.