7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы

АССОЦИАЦИЯ МОРСКИХ ИНЖЕНЕРОВ-МЕХАНИКОВ

Э.В.Корнилов, П.В.Бойко, Э.И.Голофастов

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ,

УТИЛИЗАЦИОННЫЕ, ТЕРМОМАСЛЯННЫЕ КОТЛЫ МОРСКИХ СУДОВ

(КОНСТРУКЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ)

Издание 2-е, переработанное

Одесса «ЭкспрессРеклама»

2008

2

ББК 39.459.6-050 УДК 621.873.5

К 674

Рецензия на справочное пособие В.Н.Афанащенко, Э.В.Корнилова «Вспомогательные и утилизационные котлы морских судов» (конструкции и эксплуатация).

Многообразие конструктивных и технических решений судовых средств требует их систематизации и обобщения с целью оперативного освоения их конструкций и эксплуатационных характеристик.

Предлагаемое читателю справочное пособие посвящено конструктивным особенностям и эксплуатационным характеристикам вспомогательных, утилизационных и комбинированных котлов применяемых на морских судах.

Представленный материал в достаточной степени освещает арматуру и элементы указанных котлов, водные режимы, водоконтроль, водообработку котельной и питательной воды, а также освидетельствование котлов классификационными обществами.

В целом справочное пособие «Вспомогательные, утилизационные, термомаслянные котлы морских судов» является актуальным и весьма полезным для судовых механиков, позволяет дополнить имеющиеся знания и особенно важно – оперативно освоить конкретную котельную установку.

Учитывая, что в данном справочном пособии рассмотрены конструкции вспомогательных и утилизационных котлов с дизельными установками, выпускающимися различными заводами-изготовителями, приведены основные данные о наиболее распространенных системах глубокой утилизации тепла выпускных газов дизелей.

Оно может быть рекомендовано не только судовым механикам, но и учащимся морских учебных заведений, а также слушателям курса повышения квалификации судовых механиков.

Заведующий кафедрой «Технической эксплуатации флота» ОНМА, к.т.н, профессор, инженер-механик 1-го разряда А.А.Голиков

ISBN 966-8289-69-2

© Корнилов ЭВ., П.В.Бойко, Э.И.Голофастов, 2008

© «ЭкспрессРеклама», 2008

3

О Г Л А В Л Е Н И Е Введение………………………………………………………………..9

ГЛАВА I

Раздел 1.Основные понятия и определения…………...……….....10

Раздел 2.Конструкция горизонтальных огнетрубных котлов……………………………………………………………….………..11 2.1.Горизонтально-огнетрубные котлы……………………………....11 2.2.Котлоагрегаты типа «СТИМБЛОК»………………………….…..14 2.3.Котлоагрегаты типа «ЧИФТЕЙН»…………………………..……16 2.4.Огнетрубные горизонтальные котлы фирмы «СПАННЕР»…….19 2.5.Вспомогательный огнетрубный котел типа «КВА-0,5/5»……....19 2.6.Водогрейный горизонтальный котел марки «КОАВ-200»……...20 2.7.Горизонтальный парогенератор низкого давления……………...22

Раздел 3.Вертикальные огнетрубные и водотрубные котлы цилиндрической формы…………………………………………………....22

3.1.Огнетрубный вертикальный котел «KОB-8»………………….....22 3.2.Вертикальный водотрубный котел марки «КВЦ-15-8»………....24 3.3.Вертикальный огнетрубный цилиндрический котел типа

«KОXPAH»…………………………………………………………………...25 3.4.Котлоагрегаты типа «ЛИНДХОЛОМЕН» и польской постройки типа «VХ»…………………………………………………………………….27 3.5.Котел типа «ОЛЬБОРГ АQ-3, AQ-9»…………………………….27 3.6.Котлы «САНРОД» и их модификация………………………...…31

3.7.Вертикальные котлы фирмы «СПЭННЕР»……………………....34 3.8.Котлы «КЛАРКСОН» с наперсткообразными трубами…………35

3.9.Вертикальные огнетрубные котлы типа «УБИГАУ»…………....36 3.10.Вертикальный парогенератор низкого давления……………….38

Раздел 4.Вспомогательные водотрубные однопроточные котлы……………………………………………………………………...….40

4.1.Общие сведения……………………………………………………40

4.2.Водотрубный однопроточный котел типа «КВВА-1,5/5»…..…..40 4.3.Водотрубный котел типа «ВАГНЕР»………………………….....42 4.4.Водотрубный котел марки «КВКА 6/5»………………………….44 4.5.Водотрубный котел «ВЭПОРАКС» фирмы «Вэнсон»………….46 4.6.Водотрубный котел «СТОУН-ВЭПОР»………………………….47 4.7.Водотрубный котел «КЛЕЙТОН»………………………………..48 4.8.Котлы «МИУРА» типа VWS и VW……………………………....50 4.9.Водотрубный котел марки «КВВА 12/15», «KBI-1», «КВ-2»…..52 4.10.Водотрубные котлы фирмы «ФОСТЕР УИЛЛЕР» и «БАБКОК»

и «ВИЛЬКОКС»…………………………………………………………...…54 4.11.Секционные и углотрубные котлы……………………………...58

Раздел 5.Водотрубные двухконтурные котлы…………………....60

4

5.1.Общие сведения……………………………………………………60

5.2.Двухконтурный паровой котел типа «ОЛЬБОРГ АТ-4»………...62

Раздел 6.Котлы с принудительной циркуляцией воды………….64

6.1.Общие сведения…………………………………………………....64 6.2.Котлы системы «ЛА-МОНТ» с принудительной циркуляцией воды……………………………………………………………………….…..65 6.3.Водотрубный котел «ЛЕФЛЕРА» с принудительной циркуляцией пара………………………………………………………………………..…..70 6.4.Термомасляный котел с принудительной циркуляцией рабочей среды (масло)………………………………………………………………....71 6.4.1.Термомасляный утилизационный котел с принудительной циркуляцией фирмы «WIESLOCH»………………………………………...74 6.4.2.Конструкции и назначение узлов и элементов термомаслянной котельной установки…………………………………………………….…..76 6.4.3.Особенности эксплуатации термомаслянного котла……….....77

ГЛАВА II

Раздел 7.Конструкции утилизационных паровых котлов……....79 7.1.Общие сведения…………………………………………………....79 7.2.Котлы обычного типа (без газового регулирования)………...….81

7.3.Котлы с газовым регулированием………………………………...85 7.4.Котлы с полным газовым регулированием……………………....87 7.5.Сепараторы пара котлов с принудительной циркуляцией……...89 7.6.Вертикальные сепараторы……………………………………...…90

7.7.Горизонтальный сепаратор…………………………………….….94

Раздел 8.Конструкция водотрубных утилизационных котлов....96 8.1.Водотрубные утилизационные котлы с естественной циркуляцией воды………………………………………………………...….96

8.2.Водотрубные змеевиковые утилизационные котлы «ЛА-

МОНТ»…………………………………………………………………….….97

Раздел 9.Конструкция котлов с комбинированным отоплением………………………………………………………………….101

9.1.Общие сведения………………………………………………..…101

9.2.Комбинированные котлы типа «KОXPAH»…………………….101 9.3.Комбинированные котлы типа «KOMMОДОР»………………..102 9.4.Комбинированный котел типа «ОЛЬБОРГ АQ-5»………….….103 9.5.Комбинированный котел типа «СПАННЕР»…………………...104 9.6.Комбинированный водотрубный котел с раздельными

поверхностями нагрева……………………………………………………..104

Раздел 10.Системы глубокой утилизации теплоты выпускных газов дизелей…………………………………………………………….....108

5

ГЛАВА III

Раздел 11.Арматура и контрольно-измерительные приборы вспомогательных котлов………………………………………………....116 11.1.Общие сведения………………………………………………....116 11.2.Конструкции запорных клапанов……………….……..……….118

11.3.Конструкции питательных клапанов котлов……………..……120

11.4.Предохранительные клапана……………………………..…….123

11.5.Контроль за состоянием уплотняющих поверхностей обычных и предохранительных клапанов и их гнезд………………………………….129

11.6.Эксплуатация и регулирование предохранительных клапанов………………………………………………………………...…...131

Раздел 12.Водоуказательные приборы………………………...…133

12.1.Общие сведения………………………………………………....133 12.2.Приборы дистанционного указателя уровня воды в котле…...135 12.3.Устройства защиты и сигнализации по нижнему уровню воды в котле………………………………………………………………………….138

Раздел 13.Регуляторы уровня воды в котле……………………..140 13.1.Внутрибарабанные паросепарирующие устройства……...…..146

ГЛАВА IV

Раздел 14.Топочные устройства котлов, форсунки………….…149

14.1.Общие сведения………………………………………………....149 14.2.Топочные устройства для сжигания мазута…………………...151

Раздел 15.Мазутные форсунки котлов…………………………...157 15.1.Общие сведения………………………………………………....157 15.2.Форсунки и воздухонаправляющие устройства………………159

Раздел 16.Водный режим вспомогательных и утилизационных котлов…………………………………………………………………….....166 16.1.Общие сведения………………………………………………....166 16.2.Координированная водообоработка котловой воды и водный режим котлов. Рекомендованные нормы качества котловой воды паровых котлов………………………………………………………………….…….168

16.3.Водоконтроль режима водообработки…………………..…….169

16.4.Судовая экспресс-лаборатория «SPECTRAPAC»…………….171 16.5.Отбор проб и проведение анализа……………………………..173 16.5.1.Методы анализа котловой воды, рекомендованные фирмой

«NALFLEET» судовой лаборатории МО 380 TEST KIT………………...177 16.5.2.Анализ котловой воды на Р щелочность (Р ALKALINITY)………………………………………………………………177

16.5.3.Анализ котловой воды на содержание хлоридов…………...177 16.5.4.Анализ на рН……………………………………………….….178

16.5.5.Анализ на нитраты (NaNО2)………………………………….178

6

ГЛАВА V

Раздел 17.Группа В. Химические препараты, применяемые для обработки котловой и питательной воды……………………………...179 17.1.Общие сведения…………………………………………………179

17.2.Признаки отклонения от нормальной работы котла……...…..180 17.3.Химические препараты фирмы «UNITOR» для обработки котловой воды паровых котлов…………………………………………….183

17.3.1.COMBITREAT – универсальная кондиционирующая присадка к котловой воде котлов низкого давления (до 20 бар)…………………....183 17.3.2.LIQUITREAT – универсальная жидкая кондиционирующая присадка для котловой воды котлов давлением до 30 бар……………….185

17.3.3.AUTOTREAT – кондиционер для обработки воды в котлах с давлением выше 30 бар……………………………………………………..187 17.3.4.HARDNESS CONTROL – фосфатная присадка для котловой воды………………………………………………………………………….189

17.3.5.ALKALINITY CONTROL – концентрированная бесцветная жидкая щелочь для обработки котловой воды…………………………....191 17.3.6.OXYGEN CONTROL – гидразиновый раствор для кислородной очистки котлов……………………………………………….194

17.3.7.CAT SULPHITE L (CSL) – катализаторная сульфитная жидкость для быстрой кислородной очистки в котельных системах…...197 17.3.8.OXYGEN SCAVENGER PLUS – катализированный диэтилгидроксиламиновый (DEHA) раствор для удаления кислорода из котельной воды……………………………………………………………...199 17.3.9.CATALYSED SODIUM SULPHITE (CSL) – катализаторный сульфат натрия для быстрой кислородной очистки котловой воды………………………………………………………………………….200

17.3.10.CONDENSATE CONTROL – жидкий препарат коррозионного контроля для котельных систем………………………….201

17.3.11.BOILER COAGULANT – кондиционная присадка для предотвращения образования отложений в котельной воде………….….202

17.4.Химимческие препараты фирмы «NALFLEET» для обработки котловой воды паровых котлов……..203

17.4.1.MULTI-PLUS 79601 — универсальный жидкий мультифункциональный препарат, предназначенный для водообработки паровых котлов давлением до 30 бар……………………………………...203 17.4.2.D.W.T. LIQUID – хим.препарат для водообработки котельной воды, в котлах до 15 бар…………………………………………………....205 17.4.3.OXYTREAT 79600 – гидразиновый раствор для защиты металлических поверхностей парового котла от кислородной коррозии…………………………………………………………………......206 17.4.4.CONDENSATE TREATMENT (9-150) – препарат для

7

обработки конденсата……………………………………………………....207 17.4.5.B.W.T. CONDITIONER – химпрепарат, предназначенный для уменьшения солей жесткости и накипи в паровых котлах………………208

17.5.Химические препараты фирмы «DREW AMEROID» для обработки котловой воды паровых котлов………………………………..209 17.5.1.AMEROID AGK-100 – жидкая кондиционирующая присадка для котловой воды вспомогательных и утилизационных котлов…………………………………………………………………….….209

17.5.2.ADJUNCT В – фосфатная присадка для котловой воды……209 17.5.3.AMEROID GC – жидкость щелочного состава для обработки котловой воды……………………………………………………………….210

17.5.4.AMERZIN – гидразиновый раствор для кислородной очистки котлов………………………………………………………………………..210 17.5.5.AMEROID SLCC-A – химпродукт для защиты системы конденсата от коррозии…………………………………………………….211

17.5.6.LIQUID COAGULANT – кондиционная присадка для предотвращения образования масляных отложений……………………..211 17.6.Удаление накипи в котлах в судовом оборудовании………....212 17.7.Технология процесса удаления накипи в котлах…………...…213

17.8.Очистка и обезжиривание котлов……………………………...214

ГЛАВА VI

Раздел 18.Эксплуатация вспомогательных и утилизационных котлов…………………………………………………………………….....215

Раздел 19.Возможные неисправности работе котлов……….....220 19.1.Повреждения и неисправности вертикальных цилиндрических котлов………………………………………………………………………..223 19.1.1. Общие сведения………………………………………………223

19.1.2.Повреждения вертикальных цилиндрических котлов……...224

Приложение…………………………………………………………...230

8

Введение

Рост дизельного флота и поставки судостроительными фирмами разнотипного оборудования привели к тому, что котельные установки дизельных судов отличаются большим разнообразием конструктивных решений.

Применение высоковязкого топлива для судовых двигателей внутреннего сгорания в качестве наиболее экономичного топлива стало общепризнанным. Однако, потребность в паре низкого давления в небольших количествах на всех теплоходах осталось.

Пар низкого давления необходим для ответственных потребителей, среди которых, помимо систем подогрева топлива, имеются также вспомогательные механизмы и хозяйственно-бытовые потребители.

На танкерах особенно большая потребность в паре, необходимом для обеспечения работы грузовых насосов, обогрева груза и мойки танков, а также для общесудовых нужд.

Учитывая это, для производства пара или горячей воды на теплоходах устанавливаются вспомогательные котлы – называемые котельные агрегаты.

Котельный агрегат – устройство, состоящее из самого котла, топки, парогревателя, воздухоподогревателя, водяного экономайзера, арматуры, каркаса, изоляции, обшивки, фундамента и опор. Для краткости его называют просто котлом.

Вкомплексе котельный агрегат и все его вспомогательные устройства принято называть котельной установкой.

Взависимости от вида первичного энергоносителя вспомогательные котлы разделяют на автономные (вспомогательные), утилизационные и комбинированные.

Автономные котлы (чаще называемые вспомогательными) работают на топливе сжигаемом в собственных топках, обеспечивая потребность судна в паре.

Утилизационные котлы используют тепло выпускных газов двигателя внутреннего сгорания. Применение выпускных газов дизеля для целей отопления водогрейных или паровых котлов, получивших название утилизационных (утилизация от лат. Utilis – полезный, употребление с пользой отходов), позволяет использовать тепло, уносимое газами.

Комбинированные котлы объединяют в себе элементы вспомогательного и утилизационного котлов (с разными газоходами). Они могут работать на топливе или отработавших газах дизеля, или одновременно на топливе и на отработавших газах дизеля при низких нагрузках двигателя.

9

ГЛАВА I

Раздел 1.Основные понятия и определения Поверхностью нагрева котла называется поверхность

металлических стенок омываемых с одной стороны продуктами сгорания топлива, а с другой – рабочей средой – водой.

Поверхность нагрева измеряется в м2 и подсчитывается со стороны газового пространства.

Водяным пространством – называют часть внутреннего пространства котла, в котором находится вода.

Паровым пространством – называют часть котла занятую образующимся паром.

Для пополнения котла (при расходе воды для получения пара) необходимо заполнять водой через питательный клапан. Эту воду называют питательной.

Зеркало испарения – это поверхность воды в котле, разделяющая паровое и водяное пространства.

В котле непрерывно происходят следующие процессы:

-топочный – горение топлива в топке котла;

-аэродинамический – подача в топку воздуха и удаление из газоходов газообразных продуктов горения топлива;

-теплопередачи – передача тепла от газов воде через поверхность нагрева;

-циркуляции – движения воды и пара внутри котла вдоль его поверхности нагрева (гидродинамика котла).

В результате этих процессов осуществляется непрерывное производство водяного пара.

Важнейшими характеристиками котла являются параметры пара, воды, паропроизводительность и теплопроизводительность:

-Параметры пара и воды. Вспомогательные паровые котлы

вырабатывают пар, избыточное давление которого составляет 0,18- 0,2 МПа, а водогрейные – горячую воду с температурой 85-1150С и избыточным давлением 0,18-0,2 МПа.

-Паропроизводительность – количество пара, производимого паровым котлом за один час, и измеряется обычно в кг/час или тоннах в час (т/ч).

– Теплопроизводительностью котла – называется количество тепла, затраченное на нагрев, испаренияе воды в единицу времени, т.е. Q ккал/час.

Так как теплопроизводительность котла можно рассматривать

10

как его мощность, выраженную в тепловых единицах, то ее также можно оценивать также в КВТ, так как 1 КВТ = 1 кдж/сек = 0,239 ккал/сек = 860 ккал/ч.

Таким образом, для получения мощности котла в киловаттах необходимо теплопроизводительность, выраженную в килокалориях

вчас, разделить на 860.

Кконструктивным характеристикам относят размеры элементов поверхности нагрева (которое обозначается символом Н и измеряется

вм2), топки, габариты котла и массу котла (без воды и с водой, налитой до рабочего уровня).

В зависимости от положения газового потока по отношению к трубчатым элементам котла вспомогательные котлы классифицируются на: огнетрубные (вспомогательные), газотрубные (утилизационные) с внутренним обогревом и водотрубные с внешним обогревом;

– по способу создания циркуляции котлы могут быть с естественной и с искусственной (принудительной) циркуляцией воды.

В зависимости от расположения водогрейных трубок котлы могут быть горизонтальными и вертикальными.

Количество различных типов вспомогательных, утилизационных котлов в настоящее время исчисляется десятками самых разнообразных конструктивных исполнений.

Таким образом, в зависимости от компоновочных особенностей имеющиеся типы вспомогательных котлов можно разделить на следующие:

- горизонтально-огнетрубные котлы; - вертикальные огнетрубные и водотрубные котлы

цилиндрической формы; - одно, двух и трехбарабанные водотрубные однопроточные

котлы; - водотрубные двухконтурные котлоагрегаты;

- котлы с принудительной циркуляцией.

Раздел 2. Конструкция горизонтальных огнетрубных котлов 2.1.Горизонтально-огнетрубные котлы

Самым известным горизонтальным цилиндрическим котлом является шотландский. Компоновка котла остается неизменной в течение многих десятилетий, хотя повышение давления пара в нем

11