Контрольные вопросы

1. Опишите конструкцию оборотного огнетрубного котла.

2. Назовите конструктивные элементы оборотного огнетрубного котла.

3. Как устроен вертикальный огнетушитель?

4. Назовите значения основных характеристик огнетрубных котлов.

5. Назовите преимущества огнетрубных котлов.

6. Назовите недостатки огнетрубных котлов.

7. Как устроен водотрубный котел с естественной циркуляцией.

8. Назовите признаки классификации морских водотрубных котлов с естественной циркуляцией.

9. Опишите принцип действия водотрубного котла с естественной циркуляцией.

10. Как образуется контур циркуляции и как определяется кратность циркуляции.

11. Назовите значение кратности циркуляции в современных водотрубных котлах.

12. Назовите преимущества водотрубных паровых котлов с естественной циркуляцией (ЕЦ).

13. Назовите недостатки водотрубных котлов с ЕЦ.

14. Как устроен секционный водотрубный котел?

15. Как устроен трехколлекторный двухпроточный водотрубный котел?

16. Как устроен однопроточный трехколлекторный водотрубный котел?

17. Как устроен двухколлекторный однопроточный водотрубный котел?

18. Как устроены вертикальные водотрубные котлы с ЕЦ шахтного типа?

19. Какие котлы называются прямоточными и как они устроены?

20. Назовите преимущества прямоточных котлов

21. Назовите недостатки прямоточных котлов

22. Как устроены котлы с принудительной циркуляцией малой кратности?

23. Как устроены котлы с многократной принудительной циркуляцией?

24. Назовите особенности высоконапорных котлов

25. Как устроен двухконтурный паровой котел?

26. Как устроен комбинированный водотрубный котел с ЕЦ с утилизационной и топливной частями?

Лекция 4.

Тема: Состав и характеристики топлива судовых паровых котлов. Основы теории горения топлива.

Цель: Ознакомиться с составом и характеристиками топлива судовых паровых котлов, а так же изучить основы теории горения топлива.

План лекции

1. Требования, предъявляемые к топливу паровых котлов.

2. Основные характеристики котельного топлива.

3. Основы теории горения топлива

1. Требования, предъявляемые к топливу паровых котлов.

Состав котельного топлива.

Топливом называют вещества, способные в процессе сложных физико-химических превращений, определяемых термином «горение», выделять значительное количество тепловой энергии.

К топливу судовых и корабельных котлов предъявляются следующие требования:

• значительное удельное (на 1 кг топлива) тепловыделение;

. достаточная распространенность, доступность для массового

применения и дешевизна; . невысокая вязкость при обычных температурах, обеспечивающая

возможность приемки топлива на судно и перекачку его в различных

климатических условиях; . безвредность продуктов сгорания для газового тракта парового котла.

Различают три основных вида топлива - твердое (уголь и угольная пыль), жидкое (мазуты, дизельное топливо) и гаообразное (природные и синтетические горючие газы).

Основным видом топлива, сжигаемым в топках судовых и корабельных котлов, является жидкое топливо: дизельное топливо и мазуты - остаточные высокосмолистые и высоковязкие продукты прямой перегонки нефти и крекинга. Достаточно редко (в основном на судах-газовозах) можно встретить КТЭУ с котлами, работающими на газовом топливе.

В судовых паровых котлах применяются следующие марки мазутов: . топочные мазуты марок: 20, 40, 60, 80 и 100 - ГОСТ 10585-63;

•флотские мазуты марок: Ф-5, Ф-12 и Ф-20 - ГОСТ 10585-63, которые имеют меньшую вязкость, более низкую температуру застывания и меньшее содержание серы, золы, воды, механических примесей и смолистых веществ по сравнению с топочными мазутами;

По химическому составу мазут представляет собой смесь различных жидких и твердых органических и неорганических соединений, в которых в связанном виде находятся следующие вещества:

углерод -С; ванадий - V;

водород - H; натрий - Na;

сера - S; калий - K;

кислород - O; зола - A;

азот - N; вода - W.

Элементарный состав топлива принято выражать следующим соотношением:

C + H + S + O + N + A + W = 100% Рабочей массой топлива называют такой состав, в каком оно подается в топку котла:

Исключив из рабочей массы воду, получаем сухую массу топлива:

Исключив из сухой массы золу, получаем горючую массу топлива:

Процентное соотношение составных частей мазутов и энергия, выделяющаяся при горении веществ показаны в таблице:

Углерод - является основным горючим элементом любогоорганического топлива. Содержание углерода в мазутах обычно составляет 82 ÷ 86 %. Углерод находится в топливе в виде соединений с Я, S и O. На разрыв связей соединений затрачивается определенное количество энергии, поэтому теплота, образующаяся при сгорании 1 кг углерода в соединениях отличается от теплоты, образующейся при сжигании 1 кг чистого углерода.

Водород - является важным горючим элементом, содержание которого значительно повышает теплоту сгорания топлива. В мазутах содержится до 10 ÷ 12 % водорода.

Сера - относится к вредным составляющим топлива. Теплота сгорания серы в 3,5 раза меньше, чем у углерода, поэтому повышенное ее содержание в топливе понижает общую теплоту сгорания топлива. Сера может находиться в топливе в виде:

• органической (или горючей) серы - входящей в состав органических соединений и составляющей горючую массу серы. Эта сера при горении образует соединения SO₂ и SO₃;

• негорючей серы - входящей в состав топлива в виде сульфатов CaSO₄ и MgSO₄, и при сжигании топлива переходящей в золу -А^Р.

Повышенное содержание серы способствует загрязнению поверхностей нагрева котла, усилению коррозии в районе газохода с температурами ниже точки росы паров серной кислоты (160 °С). При этом концентрация паров серной кислоты тем выше, чем выше коэффициент избытка воздуха.

Кислород - при сгорании тепла не выделяет, а вступая в соединения с горючими элементами, окисляет их и понижает общую тепловую ценность топлива.

Азот - является инертным элементом, не участвующим в реакциях горения. Наличие его в топливе несколько уменьшает содержание горючих элементов.

Зола - представляет собой негорючую минеральную часть топлива, остающуюся после выгорания всех горючих элементов. Наличие и образование золы приводит к серьезным затруднениям при эксплуатации паровых котлов: отложения золы на стенках поверхностей нагрева снижают КПД котлоагрегата, а содержащаяся в золе пятиокись ванадия -V₂O₅ - вызывает высокотемпературную коррозию котельного металла. Повышенное содержание золы в топливе (особенно в сернистых сортах) способствует загряхнению поверхностей нагрева и усилению коррозии труб пароперегревателей при температурах газов выше 500 °С (высокотемпературная ванадиевая коррозия). Скорость коррозии увеличивается с увеличением коэффициента избытка воздуха.

Вода - W - понижает тепловую ценность топлива, так как на ее испарение затрачивается определенная часть теплоты (удельная теплота парообразования). Обводнение топлива (содержание воды более 2 %) вызывает нарушение режима горения факела (пульсации и даже затухание факела), приводит к усиленному загрязнению поверхностей нагрева и усилению коррозии.