2.5. Вспомогательные водотрубные котлы с принудительной циркуляцией

К недостаткам котлов с естественной циркуляцией относится их громоздкость, связанная с необходимостью вертикальной ориентации поверхностей нагрева. Кроме того, с уменьшением температуры продуктов сгорания (имеется ввиду использование в качестве греющего агента отработавших в ДВС выхлопных газов), а также с повышением давления вырабатываемого пара надежность естественной циркуляции уменьшается. Это в конечном итоге может привести к пережогу труб, образующих поверхность нагрева. Поэтому в ряде случаев в паровых котлах применяют искусственную (принудительную) циркуляцию.

На рис. 17 показан вспомогательный водотрубный котел с принудительной циркуляцией типа “Ла Монт”.

Для производства пара всем выше описанным котлам необходима топка, где производится греющий агрегат-продукты сгорания. Однако в качестве генератора продуктов сгорания можно рассматривать двигатель внутреннего сгорания.

Котлы, работающие на отходящих продуктах сгорания, называются утилизационными и широко используются на морских судах

На рис. 18 изображена схема утилизационного парового котла (УПК) с цилиндрической формой кожуха и горизонтальными змеевиками.

Такие котлы предназначены для теплоснабжения и имеют невысокую паропроизводительность, так как устанавливаются на судах, имеющих относительно небольшую мощность главных ДВС ( ≈ до 7000 кВт).

Между цилиндрическим кожухом 1 и центральной трубой 2, служащей для перепуска газов мимо поверхности нагрева, установлены параллельно включенные в коллекторы 5 и 8 змеевики 3. Один змеевик состоит из двух последовательно соединенных спиралей 4 и 9 (в плане они показаны одной линией). Каждая спираль образует горизонтальный ряд труб. В одной горизонтальной плоскости спираль закручивается, в другой – раскручивается. Трубный пакет по отношению к газовому потоку может иметь шахматное или коридорное строение.

Пароводяная смесь отводится в сепаратор 6, который может иметь горизонтальное или вертикальное расположение. Из сепаратора неиспарившаяся вода в смеси с питательной водой (ПВ) забирается циркуляционным насосом 7 и вновь возвращается в парообразующие змеевики 3 через коллектор 8. Кратность циркуляции в таких УПГ равна 5–8.

Перепуск газов в трубу 2 регулируется заслонкой 10. Обводной канал может располагаться вне кожуха или вообще отсутствовать. Тогда трубный пучок занимает все поперечное сечение кожуха. Изготовить внутренние спирали с малым радиусом изгиба очень трудно. Поэтому внутри пучка образуется пространство, не заполненное трубами. Его обычно на входе в пучок и при выходе из пучка закрывают дисками.

Последовательно омываемые газами змеевики испытывают различные тепловые нагрузки, что является существенным недостатком УПК подобного типа.

В настоящее время широко распро-странены утилизационные установки с развитой поверхностью нагрева, включающей экономайзеры и пароперегрева-тели.

Схема такой утилизационной котельной установки показана на рис. 19.

Поверхность нагрева состоит из верти-кально расположенных змеевиков и вклю-чает экономайзерную 2, испарительную 1 и пароперегревательную 4 секции. Отработав-шие продукты сгорания поступают в котел снизу и последовательно омывают эти сек-ции, и после этого через верхний патрубок3 выходят в выхлопную трубу. Питательная вода из теплого ящика 5 питательным насосом 6 подается в сепаратор 8, откуда циркуляционным насосом 7 направляется сначала экономайзер, который расположен на выходе продуктов сгорания (для подогре-ва воды не нужен греющий агрегат с высо-кой температурой). Далее подогретая вода поступает в испаритель (который в данном случае состоит из двух секций, одна из которых может быть отключена), после которого пароводяная смесь возвращается в сепаратор. Основная часть пара из сепаратора идет в пароперегреватель. Насыщенный пар к потребителям направляется из сепаратора по трубопроводу 9.

В зависимости от температуры продуктов сгорания утилизационные котельные установки могут вырабатывать от 0,4 кг до 0,6 кг пара на 1 кВт мощности главного двигателя.