Глава 1. Системы глубокой утилизации теплоты на судах отечественного флота

1. Принципиальные схемы.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

В отечественном флоте первые СГУТ были установлены на 'танкерах зарубежной постройки с МОД фирм «Зульцер» и МАН-«Б и В», мощность которых достигала 13 МВт, темпера- тура ОГ превышала 320—350 °С, удельный расход топлива составлял 215—220 г/(кВт-ч), а потери теплоты с ОГ — 35— 37 % общего количества теплоты, вносимой с топливом (табл. 1). В этих СГУТ около половины располагаемой теплоты ОГ использовалось в УК различных типов и с помощью УТГ, работавших, как правило, на перегретом паре, удавалось обес- печить электроэнергией судно во многих ходовых режимах. Экономия топлива при этом достигала 7—9 %.

СГУТ судов типа «Сплит». В утилизационной установке тан- кера «Сплит» (рис. 1) газотрубный УК при нормальном уровне воды вырабатывает насыщенный пар со степенью сухости 0,99, пар из УТГ поступает в вакуумный конденсатор, из которого конденсат специальным насосом подается в теплый ящик. Пре- дусмотрена параллельная работа УК и ВК, а также сброс пара в вакуумный или атмосферный конденсаторы при давлении свыше 1,2 МПа. Для снижения давления пара перед подогрева- телями до 0,15 МПа предназначен редукционный клапан. Пита- тельный насос может принимать воду из танков запаса котло-

Рис. 1. Схема СГУТ танкера типа «Сплит»:

/ — газотрубный УК; 2 — турбина; 3 — генератор; 4 — общесудовые потребители; 5 — вакуумный конденсатор; 6 — конденсатный насос; 7 — теплый ящик; 8 — питательный насос УК; 9 — атмосферный конденсатор

9

				Электростанция								Утилизационный котел
	Главный двигатель		ДГ			УТГ
Тип, наименование, страна					О п											О и
постройки головного судна	Тип	Ne. МВт			о О*		н	* н U CQ Н м		V н		Я		с Й
				«н te »			> э ** ас	1— чз *		Q		а;		d		а
Балктанкер «Борис Бутома»,	9ДКРН 84/180-3	17,20		500	3		800	7,8		9,2		1158		0,7		270
СССР Танкер «Победа», СССР Сухогруз «Капитан Кушна-	7ДКРН 80/160-4 9ДКРН 74/160-2	13,60 9,93		500 300	3 3		800 400	7,8 10,2		6,5 4,4		1158 642		0,7 0,7		260 237
ренко», СССР Сухогруз «Капитан Алёксе-	8ДКРН 74/160-2	8,82		300	3		400	10,2		0,9		636		0,7		236
ев», СССР Сухогруз «Капитан Василий	8ДКРН 74/160-3	10,10		300	3		500	9,0		4,5		642		0,7		240
Кулик», СССР Сухогруз «Зоя Космодемьян-	8ДКРН 74/160-2	8,82		300	3		500	8,5		4,1		654		0,7		236
Ская», СССР Сухогруз «Александр Матро-	8ДКРН 74/160-3	10,10		300	3		500	8,6		4,6		662		0,7		240
сов», СССР Лихтеровоз «Алексеи Косы- ГГСР	2Х7ДКРН 80/160-4	2X43,6		500	4		800	8,1		2X8		2X1500		0.7		330

гин», СССР

Примечания. 1. N, - эффективная мощность ГД; У_дг, W _утГ-мощности соответственно ДГ и УТГ; *утг_

пара УТГ; D - паропроизводнтельность котла- Я -1 "удах устаГвТно"Г одному УТС”. На судах всех типов

грева пара (прочерк в графе t_n,„. означает, что пар ^н _{н которых} установлены газотрубные УК). 4. На танкерах серии

“=к^ВГ и°^Д«3?юблино^^японские ^Л^урбогенера?сГры ^ИПмощностью ’ 280 кВт вменены на отечественные ТГУ-500.

вой воды. Предусмотрено удаление шлама из котла через кла- пан нижнего продувания.

Утилизационный котел, имеющий площадь поверхности на- грева 450 м², установлен вертикально (высота котла 4 ц, на- ружный диаметр 2,91 м). В котле расположены 888 дымогар- ных труб (44,5 X 38,1 X 3870 мм) и 119 анкерных труб д44,5 X X 30,3 X 3870 мм). Котел оборудован системой искрогашения, установленной на выхлопной трубе. Расчетная паропроизводи- тельность УК при работе с чистой поверхностью нагрева со- ставляет 4,3 т/ч при номинальной мощности главного двигателя 874 VT2BF-160 (8,8 МВт) и 3,2 т/ч при рабо' ге ГД на долевой мощности, равной 7,7 МВт. Соответствующие температуры га- зов перед УК на этих нагрузках равны 375 и 327 °С, за УК — соответственно 229 и 223 °С. При работе с загрязненной поверх- ностью нагрева предусмотрена возможность снижения паро- производительности с 3,2 до 2,9 т/ч и повышение температуры газов за УК соответственно до 241 и 233 °С.

В установке возможна параллельная работа не только УК и ВК, сообщенных между собой с помощью специального паро- провода, но также УТГ и ДГ. При плавании судна в зонах с умеренным климатом в ряде случаев УТГ может самостоятель- но обеспечить всю нагрузку СЭС, однако, как правило, он ра- ботает параллельно с ДГ.

Испытания СГУТ (декабрь 1973 г.) показали, что при рабо- те ГД с мощностью 7,4 МВт и минимальном уровне воды УК производит 2,73 т/ч пара температурой 200°С, давлением 1,2 МПа, а мощность УТГ в случае отбора 0,9 т/ч пара для различных подогревателей составляет 230 кВт при вакууме в конденсаторе 97 %. При повышении уровня воды в УК до мак- симального значения паропроиз!водителыность повышается до 3,12 т/ч, мощность УТГ достигает 245 кВт, причем в турбине используется влажный насыщенный пар. Нагрузка СЭС в хо- довом режиме колеблется в пределах 280—350 кВт, поэтому мощность УТГ оказывается недостаточной, приходится подклю- чать ДГ, который относительно устойчиво работает при мини- мальной нагрузке не ниже 100 кВт. В связи с этим при парал- лельной работе УТГ и ДГ мощность УТГ снижается до 130— 180 кВт, начинает расти давление пара в котле, и возникает необходимость ручного регулирования паропроизводительности УК путем изменения уровня воды в котле. В результате эффект утилизации резко снижается.

На всех судах НМП этой серии в течение многих лет экс- плуатации УК работали достаточно надежно. Течь дымогарных труб была редкой. Как правило, она легко устранялась вальце- ванием. Число замененных дымогарных труб во время ремонтов на всех судах было незначительным. Наиболее слабым местом В установке оказалась турбина. Так, при вскрытии турбин на всех судах обнаруживалось коррозионное и эрозионное разру- 12

\

\

шекие поверхностей направляющих и рабочих лопаток всех сту- пеней, БЗК и концевых уплотнений как следствие работы «а влажном паре. Недостатком установки является применение газотрубного УК с небольшой поверхностью нагрева, выраба- тывающего только насыщенный пар. В случае применения на судне УК с более развитой поверхностью нагрева и наличия перегрева пара при тех же мощностях ГД можно было бы по- лучить мощность УТГ до 400 кВт. Для этого нужна полная замена УК,

( ГУТ судов типа «Николаз Бараташвили». В СГУТ (рис. 2) in пользуется УК типа «Ла Монт», выполненный с двумя сек- циями испарителя. Общая поверхность нагрева УК составляет l.i.'i м², а поверхность пароперегревателя УК — 12,5 м². Перед УК установлена газовая заслонка. Сепарация пара осущест- вляет! и пароводяном коллекторе ВК. Пар из УТГ поступает и пньу) миыП I мн Инги тор, пт которого конденсат в теплый <hiнц iHninrica цветом. IIмоются клапаны для сброса излиш- inhi пира в вакуумный и втмоефериый конденсаторы. Редукци- ■ hiныи в ми,in снижает давление ивра перед различными судо- iii.ikiii in» к и ргнателямн с 1,2 до 0,15 МПа. В схеме предусмот- pi-iiu iiin,iiioibiii.iiT и циркуляционный насосы УК.

11('|1Ы1аиия СГУТ, проведенные в декабре 1973 г., показали, чю при мощности главного двигателя 774VT2BF-160, равной li.'t МИт, УК, работая с двумя включенными секциями, произ- |о. til | т/ч перегретого (до 210 °С) пара давлением 1,15 МПа

Рис. 2. Схема СГУТ таикера типа «Николаз Бараташвили»:

/ пароперегреватель УК; 2 — испарительная секция УК; 3 — экономайзер УК; 4 — Iурбина; 5—генератор; 6 — общесудовые потребители; 7—теплый ящик; 8 — конден- ситный насос; 9 — вакуумный конденсатор; 10 — атмосферный конденсатор; 11 — пита- тельный насос; 12 — пароводяной коллектор ВК; 13 — водяной коллектор ВК; 14 — цир- куляционный насос УК; /5—газовая заслонка УК

13

/

в пароводяном коллекторе ВК- Расход пара на УТГ составил

1. т/ч, а мощность УТГ — 235 кВт. При выключении верхней секции испарителя производительность УК снижалась до 2,3 т/ч, а при работе с выключенной нижней секцией сос/авля- ла 0,9 т/ч. /

Так как нагрузка СЭС в ходовом режиме зимой колеблется от 220 до 300 кВт, а летом достигает 370 кВт, УТГ не/в состоя- нии самостоятельно обеспечить электроснабжение судна. По- этому требовалась либо дополнительная подача к УТГ пара от ВК, либо параллельная работа УТГ с ДГ. Однако; поскольку ДГ устойчиво работал лишь при нагрузке не менее 130 кВт, мощность УТГ при этом существенно уменьшалась, что снижа- ло эффективность утилизации. Параллельная работа ВК и УК сопровождалась частыми включениями форсунки ВК и наруше- нием условий нормальной циркуляции воды в трубах ВК.

К недостаткам установки следует отнести отсутствие на УК устройств для очистки поверхности нагрева сжатым воздухом или перегретым паром, а также устройств для мойки котла. На- личие таких устройств позволило бы существенно повысить паропроизводительность УК и обеспечить на отдельных режимах всю нагрузку СЭС только с помощью УТГ.

На некоторых судах этой серии наблюдается повышенная вибрация УТГ, приводящая к выкрашиванию опорных подшип- ников, что объясняется недостаточно жестким креплением фун- даментной рамы к набору корпуса судна.

СГУТ судов типов «Ленинакан» и «Людиново». Схема СГУТ танкеров «Ленинакан», «Людиново» и «Луцк» (рис. 3) харак- терна тем, что УК прямоугольной компоновки с принудитель- ной циркуляцией имеет экономайзер питательной воды и 2 ис- парительные секции. Паропроизводительность УК регулируется С помощью газовой заслонки. Сепарация пара происходит в пароводяном коллекторе ВК- Поверхность УК выполнена из шипованных труб (40X3,5 мм). Наваренные шипы имеют диа- метр 8 мм и высоту 26,2 мм. Площадь поверхности нагрева с учетом шипования составляет 1003 м². Габаритные размеры УК (м): ширина 3,2; длина — 3,2; высота — 3,7.

Расчетное давление пара в пароводяном коллекторе ВК

6. МПа, максимальное — 2,1 МПа. С давлением 1,6 МПа пар поступает в турбины грузовых насосов по специальной магист- рали. Перед УТГ давление пара снижается до 1,0 МПа с по- мощью редукционного клапана. Предусмотрен сброс пара в вакуумный или в атмосферный конденсаторы при давлении пара свыше 2,1 МПа. Перед подогревателями давление пара снижается до 0,2 МПа редукционным клапаном. Конденсатный насос подает конденсат в теплый ящик. Питательный насос подает в экономайзер УК питательную воду, подогретую до 100°С в подогревателе. Циркуляционный и питательный насосы 14