Контрольные вопросы

1. Что называется топочным процессом?

2. Назовите виды топочных процессов.

3. Что представляет собой факельный процесс?

4. Что представляют собой слоевой и факельный процессы?

5. Назовите коэффициент, оценивающий полноту сгорания топлива в пределах топочного объема.

6. Каким показателем оценивается интенсивность сжигания топлива?

7. Как устроено топочное устройство парового котла?

8. Назовите типы форсунок.

9. Назовите на что влияет правильность установки форсунки в воздухонаправляющем устройстве (ВНУ)?

10. Какие требования предъявляются к ВНУ?

11. Как обеспечивается естественная тяга?

12. Как обеспечивается принудительная тяга?

13. Как обеспечивается компрессорное дутье?

Лекции 6 - 7

Тема: Конструкция основных элементов судовых паровых котлов

Цель: Ознакомиться с конструкцией основных элементов, фундаментами и опорами судовых паровых котлов

План лекции

1. Парообразующие поверхности нагрева котлов

2. Коллекторы водотрубных котлов

3. Пароперегреватели

4. Хвостовые поверхности нагрева

5. Арматура паровых котлов

6. Футеровка и изоляция котла

7. Каркас и обшивка котла. Фундаменты и опоры.

1. Парообразующие поверхности нагрева котлов

Перенос тепла от факела и газов к котловой воде и пароводяной смеси производится через поверхности нагрева, расположенные на пути продуктов сгорания топлива. В процессе передачи тепла температура газов понижается от 1800 ÷ 2000 °С в топке до 190 ÷ 500 °С на выходе из котла. Перенос тепла в котле производится всеми существующими способами теплообмена - теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Перенос тепла производится в парообразующих поверхностях с помощью явлений теплопроводности, конвекции и излучения. Причем топки стационарных котлов имеют большие объемы (300 ÷ 350 м³, часто до 900 м³), и небольшие скорости движения газов (2 ÷ 5 м/с). В этих условиях основная часть тепла передается излучением, и небольшая доля -конвекцией. Топки судовых и особенно корабельных котлов имеют малые объемы (10 ÷ 12 м³, иногда до 0,5 м³ и меньше) и большие скорости движения газов (до 30 ÷ 40 м/с и больше). При таких условиях соотношение между теплом, переданным воде излучением и конвекцией меняется: возрастает доля конвективного теплообмена и снижается доля тепла, переданного излучением.

Парообразующими (испарительными) называют такие поверхности нагрева котла, в которых за счет теплоты сгорания топлива происходит превращение котловой воды в пар. В зависимости от того, какой способ передачи тепла в данной поверхности нагрева является доминирующим, различают экранные и конвективные парообразующие поверхности нагрева.

К экранным поверхностям нагрева относят трубы, непосредственно ограничивающие топочное пространство и освещенные факелом. В экранах основное количество теплоты (80 ÷ 90 %), передаваемое воде, составляет теплота излучения факела, и только 10 ÷ 20 % передаваемой теплоты приходится на конвективный теплообмен. По этой причине экранные поверхности нагрева называют также лучевоспринимающими или радиационными. Общая лучевоспринимающая поверхность нагрева делится на поверхность экрана и поверхность притопочного пучка.

Экраны выполняются в один ряд, реже в два ряда, как правило без зазора между трубами. Пространство, находящееся за экранными трубами является необогреваемым, поэтому за экраном обычно размещают один или несколько рядов опускных труб большого диаметра. В некоторых котлах с целью лучшего использования теплоты излучения факела топки почти полностью экранируются лучевоспринимающих поверхностей нагрева.

Рис. 21. Строение экранных и конвективных поверхностей нагрева паровых котлов:

а - схема однорядного и двухрядного экранов;

б - шахматное расположение труб конвективной поверхности нагрева;

в - коридорное расположение труб конвективной поверхности нагрева.

Отношение площади лучевоспринимающей поверхности к площади поверхности стенок всей топки называют степенью экранирования топки:

В топках различных конструкций эта величина может меняться в широких пределах: от 0,85 ÷ 0,95 в прямоточных котлах, до 0,6 ÷ 0,75 в котлах с естественной циркуляцией с неэкранированными фронтами.

В состав лучевоспринимающей поверхности котла входят обычно иЗ+4 первых освещенных ряда конвективного парообразующего пучка, расположенного со стороны газохода напротив экрана. Первые ряды труб конвективного испаритель­ного пучка в высокофорсированных котлах выполняются, как правило, прореженными, шахматного строения, и трубами бóльшего диаметра. Использование труб боль­шого диаметра для первых рядов обусловлено тем, что в них происходит наиболее интенсивное парообразование из-за большой доли теплоты, получаемой от излучения факела и конвективного теплообмена. Поэтому для этих рядов труб существует опасность перегрева и пожога металла. А использование шахматного размещения прореженного пучка позволяет ограничить восприятие лучистого тепла топки несколькими первыми рядами труб и лучше турбулизирует поток газов для теплоотдачи в следующих за ними рядах труб конвективного пучка.

Конвективные поверхности нагрева

Следующими за лучевоспринимающими поверхностями по ходу газа располагаются конвективные парообразующие пучки труб. Они состоят из труб небольшого диаметра и могут быть по строению шахматного и коридорного типов.

Каждый тип строения конвективного пучка имеет свои преимущества и недостатки.

Шахматный пучок вызывает бóльшую турбулизацию обтекаемого потока, и соответственно лучший теплообмен, но оказывает большое аэродинамическое сопротивление движущимся газам. Поэтому при компоновке поверхностей нагрева принимают во внимание не только теплоотдачу, но и аэродинамическое сопротивление пучка труб, прочность коллекторов, в которых эти трубы крепятся, удобство наружного осмотра и чистки. В этом отношении имеют преимущество коридорные пучки.