3.Строение водотрубных котлов с естественной циркуляцией и их системы

На современных морских судах в качестве, главных применяют водотрубные котлы барабанного типа с естественной циркуляцией. В этих котлах кипятильные трубки, образующие поверхность нагрева котла, наклонены к горизонту под углом 60⁰-75⁰ и более; наружный диаметр трубок 29 - 44,5 мм. Котлы являются однопроточными, так как в них отсутствуют какие-либо перегородки для направления потока горячих газов, имеют два или три барабана: один (два) - нижних водяных и один - верхний пароводяной.

Типичным примером трехбарабанного водотрубного котла с естественной циркуляцией может служить котел отечественной постройки марки КВГ-25К (рис. 3) в модернизированном варианте. Котельный агрегат состоит из собственно котла, паропере­гревателя, экономайзера и воздухоподогревателя. Его паропроизводительность равна 25 т/ч. Котельный агрегат производит пар с давлением за пароперегревателем 4,25 МПа при температуре 743 К. Кроме того, он дает при нормальной нагрузке еще 1750 кг/г охлажденного пара с температурой 553 К для использования во вспомогательных механизмах. Наибольшая паропроизводительность агрегата 32,5 т/ч.

Котел имеет два нижних барабана и один верхний (пароводяной), соединенные кипятильными трубками поверхностью нагрева 408 м². Поверхность нагрева вертикального пароперегревателя 192 м². Пароперегреватель имеет особый коллектор, разделенный перегородкой. В одну половину коллектора входит на­сыщенный пар, а из другой выходит перегретый пар. Стенки топки котла ограждены кипятильными трубками, при­соединенными концами к верхнему и нижнему (правому) бара­банам. Эти трубки, входящие в состав поверхности нагрева кот­ла, часто называют экраном. Экран, как и первые ряды пучка труб, обращенных к топке, воспринимает теплоту в основном излучением (радиацией). Интенсивность передачи теплоты из­лучением почти в 10 раз выше, чем конвекцией, поэтому при­менение экранов увеличивает общую поверхность нагрева кот­ла, воспринимающую теплоту излучением и называемую радиационной. Это обеспечивает более интенсивную работу всего котла. Кроме того, трубки экрана предохраняют стенки топки от действия высокой температуры.

Топка котла имеет 6 мазутных форсунок. Продукты сгорания омывают сначала экран и первый пучок кипятильных трубок, проходят через пароперегреватель и затем омывают второй пучок трубок. Здесь передача теплоты совершается конвекцией, и эта часть поверхности нагрева котла называется конвективной. Далее газы омывают расположенный над котлом экономайзер с поверхностью нагрева 263 м² и воздухоподогреватель с поверх­ностью нагрева 684 м². После этого газы уходят в дымовую трубу.

Рис. 3. Котел КВГ-25К

Воздух, необходимый для горения, подается вентилятором сначала в каналы между обшивкой и стенками корпуса котла, потом поступает в воздухоподогреватель, обогреваемый газами, где его температура повышается до 440 К и далее идет в толку. Благодаря хорошему использованию теплоты продуктов сгорания к. п. д. котельного агрегата достигает 93%.

При работе в котле возникает естественная циркуляция вслед­ствие разности плотностей пароводяной смеси и воды. В труб­ках экрана и трубках конвективной части в результате сообще­ния теплоты получается пароводяная смесь, которая поднимается из нижних барабанов в верхний по трубкам. Эти трубки называются подъемными. В то же время вода из верхнего бараба­на, имеющая большую плотность, чем пароводяная смесь, дви­жется в нижний барабан по опускным трубкам. Опускные трубки размещаются в воздушных коробах или за сплошным экраном, в котором трубки снабжены продольными ребрами - плавниками. Таким образом, опускные трубки не обогреваются и в них не происходит парообразования.

Циркуляция воды значительно повышает надежность работы котла, так как обеспечивает выравнивание температур на различных его участках. Благодаря движению воды несколько уве­личивается и интенсивность передачи теплоты.

Для получения охлажденного пара для работы вспомогательных механизмов имеется пароохладитель в водяном пространст­ве котла. Для обеспечения требуемой температуры перегретого пара при работе турбины заднего хода (ТЗХ) служит выносной пароохладитель, в котором снижение температуры пара до нуж­ной величины обеспечивается путем впрыска питательной воды в главный паропровод перед маневровым устройством паровой турбины.

Барабанные котлы с естественной циркуляцией имеют паро-производительность 100 т/ч и более и могут быть построены для работы при давлении пара до 10—12 МПа; к. п. д. котлов достигает 96%. Масса котла с водой и дополнительными поверх­ностями нагрева 150—180 кг на 1 м² поверхности нагрева, причем масса воды составляет 25 кг на 1 м² поверхности нагрева.

Водосодержание барабанных котлов 0,25—0,3 ч.