книги из ГПНТБ / Рябов П.И. Передвижные паровые котлы

4-5. ОЦЕНКА ВОДОТРУБНЫХ КОТЛОВ

Передвижные водотрубные котлы с естественной цир­ куляцией по весу .металла, отнесенному к 1 кг произведен­

ного пара, занимают выгодное положение, особенно при

высоком давлении пара, расходуемого на силовые нужды. Срок разогрева водотрубных котлов (при нормальной ра­ стопке) обычно не превышает 15—20 мин. Котлы характе­ ризуются относительно небольшим водяным объемом и поэтому менее взрывоопасны, чем, например, горизонталь­ ные котлы комбинированного типа. Изготовление водотруб­ ных котлов в большинстве своем несложно, хотя и трудо­ емко. Общими недостатками передвижных паровых котлов

водотрубного типа являются следующие:

1.Для питания требуется вода более высокого каче­

ства.

2.Котлы не представляют собой монолитной конструк­

ции, что имеет большое практическое значение при монта­ же котла на передвижной базе.

3.Поверхности нагрева, изготовленные из цельнотяну­ тых труб, значительно повышают стоимость изготовления котла.

4.Необходима надлежащая изоляция стен топки, имею­ щих сравнительно высокую температуру даже при сплош­ ном экранировании ее.

Оценивая в отдельности рассмотренные выше водотруб­ ные котлы с естественной циркуляцией, необходимо ука­ зать на следующие достоинства и недостатки их.

Впередвижных водотрубных котлах НИИСИ (верти­ кальных и горизонтальных) все трубы экранов и конвек­ тивного пучка доступны для осмотра и очистки от накипи механическим способом. В этом их большое преимущество

перед другими котлами рассматриваемого типа. Однако

в эксплуатации, как показал опыт Великой Отечественной войны, водотрубные котлы НИИСИ оказались недостаточ­

но надежными. Основную поверхность нагрева в водотруб­ ных котлах НИИСИ составляет конвективный пучок, ко­

торый при тесном расположении труб, плохой работе си­ фона и отоплении котла смолистыми дровами быстро за­ соряется летучей золой и сажей. Поэтому после непродол­ жительной эксплуатации производительность котла, резко снижается. Очистка же тесного пучка труб от золы и са­ жи затруднена.

Давление пара в водотрубных котлах НИИСИ держит­ ся устойчиво лишь при отоплении сухими и полусухими

102

дровами, побудительной тяге и непрерывном наблюдении за топкой. При нарушении форсированного режима работы топки и питании котла холодной водой давление пара рез­ ко падает. Разборное ограждение топочной камеры негер­ метично, что способствует проникновению холодного воз­

устройству и более тяжелы по весу, чем котлы НИИСИ.

Для питания этих котлов, работающих с высоким напря­ жением поверхностей нагрева, требуется подготовленная вода. При наличии накипи и шлама может происходить

недопустимое повышение температуры экранных и кипя­

тильных труб.

С точки зрения компоновки поверхностей нагрева и ве­ совых показателей наиболее удачными конструкциями среди этих котлов следует признать котлы ЛПУ-1 и

НАМИ-012. Развитое экранирование топок и газоходов в этих котлах, возможность сжигания низкосортных влаж­ ных топлив, прямые трубы, доступные для очистки от на­

кипи, небольшой относительный вес — бесспорные их пре­ имущества. Кроме того, котел установки ЛПУ-1, имеющий внутрикотловое водоумягчительное устройство, может ра­ ботать на сырой воде, имеющей большую жесткость, что,

несомненно, следует отнести к большим его достоинствам.

Змеевиковый котел с естественной циркуляцией систе­ мы Б. П. Прохорова характеризуется удовлетворительны­ ми условиями сжигания топлива, большим использованием лучистого тепла благодаря полному экранированию топоч­ ного объема и небольшими потерями тепла в окружаю­

щую среду при наличии двойного кожуха. Однако значи­ тельная длина змеевика при ограниченной подъемной силе естественной циркуляции и относительно небольшой вну­ тренний диаметр труб в этом котле создают опасность по­ лучения на выходе перегретого пара и пережога труб, осо­ бенно при форсированной работе и загрязненных накипью

змеевиками с меньшим гидравлическим сопротивлением каждого из них. Поэтому эти котлы оказались надежными в эксплуатации. Ремонт котлов облегчается, так как кожух котла разъемный и любой змеевик можно вырезать и заме­

103

нить новым. Существенным недостатком котлов данной конструкции следует считать незначительное использова­

ние тепла сжигаемого топлива вследствие слабого экрани­

рования боковых стенок топки и недостаточно развитой

конвективной поверхности нагрева котла. Этот недостаток в значительной мере устранен в котлах, боковые стенки топок которых экранированы вертикальными трубами (см.

рис. 4-10).

Прямоточные котлы имеют следующие преимущества: 1) минимальное время разогрева (до 5 мин)-,

2)отсутствие водяных камер и барабанов, являющихся наиболее тяжелыми и сложными в изготовлении элемента­ ми водотрубного парового котла;

3)возможность расчета котла на высокое давление

пара; последнее определяется допускаемым давлением для труб, из которых изготовляют змеевики;

-4) высокая паропроизводительность при небольших габаритах и весе благодаря плотному расположению вит­

ков змеевика, экранирующих топку, и тесной компоновке поверхностей нагрева в газоходах, создающих оптималь­ ные условия для тепловосприятия;

5) простое изготовление котла и безопасное его обслу­ живание.

Однако наряду с перечисленными достоинствами змееви­ ковые котлы с принудительной циркуляцией характери­ зуются рядом существенных недостатков, ограничивающих использование их в передвижных установках.

Прежде всего следует отметить, что состояние пара на выходе резко изменяется (из котла выходит либо влаж­

ный, либо перегретый пар). Поддержание постоянного ре­ жима горения топлива и соответствующего этому режиму

питания котла водой в передвижных паровых котлах прак­ тически очень трудно осуществить.

Длинные змеевики небольшого диаметра с их тесным

расположением создают большие сопротивления потоку воды и дымовых газов.

Расход пара на собственные нужды прямоточного котла составляет значительную долю полной производительно­

сти его.

Нормальная работа прямоточного котла невозможна без точного регулирования подачи воды и топлива, поэтому обслуживание его значительно сложнее и может быть по­ ручено только квалифицированному персоналу.

104

Прямоточные котлы высокого давления, работающие на жидком топливе и при больших форсировках, требуют

специальной системы водоподготовки.

Продувка и опорожнение змеевиков от воды крайне за­ труднены, в результате чего не исключена возможность замораживания их зимой.

Несмотря на легкий вес и малые габариты самого пря­ моточного котла, общий вес котельной установки и разме­

ры площадки, необходимой для ее размещения, получаются

намного большими, чем вес и размеры площадки котель­ ной установки с естественной циркуляцией воды.

Прямоточный котел НИИСИ, широко эксплуатировав­ шийся в годы Великой Отечественной войны, получил весь­ ма отрицательную оценку со стороны обслуживающего персонала. Производительность его в процессе работы зна­ чительно снижается из-за образования накипи в змееви­ ках. Последние требуют частой замены.

Отражательные стальные щитки быстро сгорают. Дав­ ление пара в котле резко колеблется, вследствие чего ма­

нометр быстро выходит из строя.

Глава пятая

АРМАТУРА

Правильная и безопасная работа передвижного парово­

го котла возможна лишь при наличии соответствующей арматуры, позволяющей вести наблюдение за уровнем воды и давлением пара в котле, а также ограничивающей повышение давления пара сверх установленного. Однако в отличие от арматуры стационарных котлов арматура передвижных паровых котлов ограничена самыми необхо­

димыми приборами простого устройства.

В число приборов, необходимых для правильной и безопасной работы передвижного парового котла, входят:

водоуказательное стекло, водопробные краны, манометр, предохранительные клапаны, спускной кран или вентиль.

Требования, которым должна удовлетворять арматура передвижных паровых котлов, вытекают из особых усло­ вий работы: расположение котла на открытом воздухе, возможность ударных нагрузок при транспортировании,

особенно по плохим дорогам, слабое искусственное осве­ щение в ночное время и т. п. Арматура передвижного па­ рового котла должна быть простой и легкой, безотказно

105

работать при любых метеорологических условиях, обладать достаточной прочностью, иметь сосредоточенное располо­ жение при удобном обслуживании, допускать быструю за­ мену в случае ее повреждения.

5-1. ВОДОУКАЗАТЕЛЬНЫЕ СТЕКЛА, ПРОБНЫЕ КРАНЫ, МАНОМЕТРЫ

Водоуказательные стекла. Водоуказательны­

ми или водомерными стеклами, служащими для постоянно­ го наблюдения за уровнем воды в паровом котле, оборудо­

ваны все передвижные котлы, за исключением прямоточ­ ных. Водоуказательные стекла подразделяются на цилиндрические и плоские. Основными частями цилиндри­ ческого водоуказательного стекла (рис. 5-1) являются:

стеклянная трубка (собственно стекло) 1, паровой кран 2, сообщающий стекло с паровым пространством котла, водя­ ной кран 3, сообщающий стеклянную трубку с водяным пространством котла, спускной кран 4, служащий для про­ дувки и опорожнения стекла от воды, и съемная защитная оправа 5. Крепление и уплотнение стеклянной трубки в кранах производят при помощи сальников, которые со­

стоят из резинового кольца или асбестовой набивки 6, грундбуксы 7 и гайки 8. При наличии отвинчивающейся пробки 9 замена стекла во время работы может быть про­ изведена без особых затруднений. Пробки 10 и 11 позво­ ляют прочищать каналы кранов 2 и 3.

Стеклянная трубка является наиболее уязвимой де­

талью водоуказательного прибора. Поэтому в комплект запасных частей и принадлежностей, придаваемых котлу, должно входить несколько трубок. Стеклянные трубки должны удовлетворять определенным требованиям,

а именно: выдерживать испытание на давление, быть тер­ мически стойкими и иметь тщательно зашлифованные кон­ цы. Размеры трубки в водоуказательных приборах: на­

ружный диаметр 8—14 мм, толщина стенки 2,5—3,5 мм; длина трубки устанавливается в зависимости от размеров и конструкции котла.

Пробки парового и водяного кранов обычно имеют индивидуальные ручки, но могут иметь и общую ручку, позволяющую производить одновременное открывание или закрывание обоих кранов.

Водоуказательные приборы с цилиндрическими стекла­ ми крепят путем ввинчивания кранов в муфты, приварен­ ные к барабану (корпусу) котла.

106

107

нов крепятся металлические указатели с надписями «низ­ ший уровень» и «верхний уровень».

В качестве водопробных кранов в передвижных паро­

вых котлах могут быть установлены любые пробковые краны малых размеров, но не менее 8 мм. Однако, учиты-

Рис. 5-2, Плоское водоуказательное стекло.

вая питание передвижного котла загрязненной водой, а также работу в зимних условиях, когда краны водоуказательноро стекла еще не разогреты (при первоначальном заполнении котла) и уровень воды не виден, целесообраз­ нее устанавливать краны с прямым каналом, а еще луч­ ше — специальные, с носиком. Эти краны в случае засоре­ ния или замерзания в их каналах воды легко прочищают­

ся по прямому направлению.

108

Спускные ^приспособления. Для периодиче­ ской продувки передвижного парового котла и спуска из него воды по окончании работы служат различные запор­ ные приспособления. В качестве последних используют

муфтовые вентили или краны (с сальниковым уплотнением пробки), имеющие условный проход 15 мм и выше. Вен­

тили (лучше прямоточные) должны иметь бронзовый кла­ пан с направляющими ребрами.

Спускные запорные приспособления должны монтиро­ ваться таким образом, чтобы полностью обеспечить опо­ рожнение передвижного парового котла от воды и не сни­ жать проходимость установки. Наряду с этим они должны быть легко доступными во время работьи, учитывая не­ обходимость частой продувки котла.

Полное опорожнение котла от воды будет достигнуто

втом случае, когда спускной кран или вентиль установлен

внаинизшей точке котла (нижнее днище, коллектор-гря­ зевик и т. п.) и имеет достаточный диаметр. Штуцер для

присоединения запорного приспособления должен иметь минимальную длину не только для того, чтобы сохранить клиренс передвижной базы, но и для предупреждения за­

мерзания воды в зимнее время, а также для удобства прочистки и обслуживания.

Следует указать на преимущества вентилей перед кра­ нами. Хотя удаление окалины, накипи и грязи из котла

через спускные вентили полностью не всегда удается, пользоваться ими значительно удобнее (они легче откры­

ваются). Спускные краны обеспечивают более полное уда­ ление осадкой и накипи из котла, и прочистка их благода­ ря прямому проходу очень проста. Однако открывание

кранов очень часто вызывает затруднения вследствие при­ кипания пробки к корпусу или чрезмерного ее уплотнения,

вызванного натяжением гайки.

Манометры. В передвижных паровых котлах для измерения избыточного давления пара применяются пру­ жинные манометры с диаметром корпуса 100 мм.

Манометр устанавливают так, чтобы его шкала была отчетливо видна обслуживающему персоналу, а корпус

подогревался теплом, излучаемым стенками котла, во избежание сильного охлаждения зимой.

Манометр присоединяют к паровому пространству кот­ ла посредством сифонной трубки, служащей для конденса­ ции пара. Трубка может иметь U-образную или кольцевую форму. Для передвижных паровых котлов U-об,разная

109

предохранительных клапана (рабочий и контрольный),

На котлах паропроизводительностыо 100 кг/ч и ниже до­ пускается установка одного предохранительного клапана. По тем же Правилам оба клапана могут быть пружинны­ ми. Грузовые (рычажные) предохранительные клапаны вообще более надежны в работе, но для передвижных па­ ровых котлов они мало пригодны: они громоздки, груз имеет значительный вес и во время движения требует спе­ циального крепления. Поэтому грузо­ вые предохранительные клапаны в пе­

редвижных паровых котлах, как пра­ вило, не применяются.

при помощи болта 7; положение по­

следнего фиксируется гайкой 8.

Пружинный предохранительный клапан, устанавливае­ мый на передвижных паровых котлах большой производи­ тельности (рис. 5-5), состоит из: чугунного корпуса 1, стального переходного штуцера 2, собственно клапана 3, изготовленного из латуни и имеющего форму стакана, ла­ тунного седла клапана 4, стальной пружины 5 *, стальной направляющей втулки 6, регулировочного болта 7 и контр­ гайки 8. При повышении давления сверх предельного кла-

* Используется клапанная пружина автомобильного двигателя ГАЗ.

111