2. Судовое пароэнергетическое оборудование

2.1. Классификация и показатели работы котельных установок

Судовые паровые котлы принято классифицировать по следующим признакам:

по назначению – котлы бывают главные и вспомогательные;

по устройству – различают водотрубные (в трубах циркулирует пароводяная смесь) и газотрубные или огнетрубные, где продукты сгорания движутся внутри дымогарных труб, окруженных кипящей водой;

по циркуляции воды котлы могут иметь естественную и искусственную (принудительную) циркуляцию, которая обеспечивается специальным дополнительным насосом.

Поверхность, обогреваемая с одной стороны продуктами сгорания, а с другой стороны охлаждаемая рабочим телом (водой, пароводяной смесью или паром) называется поверхностью нагрева. В современном водотрубном котле вся поверхность нагрева образована трубками или змеевиками (испарительными или кипятильными, экономайзера, воздухоподогревателя, пароперегревателя).

Арматурой котла называется комплект приборов и устройств, обеспечивающий его бесперебойную работу. К арматуре котла относятся (рис. 14):

• манометр, показывающий давление пара и на шкале которого красной чертой отмечено наибольшее допустимое давление в котле;

• водомерные стекла (4), которых по правилам регистра должно быть два;

• главный запорный клапан (2), через который отбирается пар из котла;

• питательный клапан (3), через который при снижении уровня воды котел подпитывается дистиллятором;

• предохранительный клапан (1), которых по требованию регистра должно быть два;

• клапаны нижнего (9) и верхнего (на рис.не показан) продувания.

Горение топлива происходит в топке 6 (стрелками показан ход продуктов сгорания). Топливо в топку подается через форсунки 8, окруженные воздухонаправляющими устройствами 7.

Для улучшения использования теплоты продуктов сгорания паровой котел имеет дополнительные поверхности нагрева: воздухоподогреватель (для подогрева воздуха поступающего в топку), экономайзер (для подогрева питательной воды) и пароперегреватель (на рис. не показаны).

Паровой котел с дополнительными поверхностями нагрева называется парогенератором. Парогенератор (или парогенераторы, если их больше одного) в комплексе с обслуживающими его механизмами и устройствами (насосами, вентиляторами, подогревателями топлива) называется котельной установкой.

На морских судах котельные установки служат для обеспечения паром турбогенераторов (на судах с теплоутилизационным контуром), грузовых насосов (на танкерах), а также для других потребителей пара (отопление, хозяйственно-бытовые нужды, подогрев топлива, подогрев груза на танкерах). Такие котлы относятся к вспомогательным.

Если греющим агентом являются продукты сгорания ДВС или газотурбинной установки, котлы называются утилизационными.

Эксплуатационными показателями работы котлов являются площади поверхностей нагрева, паропроизводительность, водосодержание и КПД

Паропроизводительность котла D в значительной степени зависит от величины поверхностей нагрева и показывает, сколько т/час пара вырабатывает котел. Различают номинальную паропроизводительность и максимальную паропроизводительность, которая достигается в течение ограниченного времени.

Водосодержание показывает время, в течение которого испарится вся вода, содержащаяся в котле и представляет с собой отношение массового количества воды, содержащейся в котле, к его паропроизводительности. Современные котлы характеризуются малым водосодержанием (менее 0,3 ч.), поэтому их надежная работа обеспечивается только при условии автоматического регулирования подачи воды в котел.

Коэффициент полезного действия ( отношение того, что получено, к тому, что затрачено) котла представляет собой отношение количества теплоты полученного пара (или теплоты, использованной на парообразование) к теплоте сгоревшего топлива

, (3)

где D – паропроизводительность котла, кг/час;

– теплота каждого килограмма пара, Дж/кг;

В – расход топлива, кг/ч;

– низшая теплота сгорания каждого килограмма сгоревшего топлива, Дж/кг (см. раздел 2.7).

КПД вспомогательных котлов редко превышает 80 %, так как у них отсутствуют некоторые или все дополнительные поверхности нагрева. КПД главных котлов может превышать 96 %. Потери, сопутствующие работе котлов, распределяются следующим образом:

• с уходящими продуктами сгорания – до 5÷25 %;

• от химической неполноты сгорания топлива – до 5 %;

• от механической неполноты сгорания топлива – до 4÷10 % (максимальную потерю имеют котлы, работающие на твердом топливе);

• от лучеиспускания в окружающую среду – до 1 %.