7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы

Таким образом, котел оборудован отдельным пакетом дымогарных труб для обогрева выпускными газами двигателя.

Утилизационная часть может быть выполнена как одноходовой (см.рис.9.2.1) так и двухходовой (см.рис.9.2.1,б).

Рис.9.2.2.Труба «СИНУФЛО»

Фирма изготовитель разработала специальные дымогарные трубы под названием «СИНУФЛО» (рис.9.2.2). Труба выполнена волнистой, благодаря чему улучшается теплопередача от газов к стенке, т.е. повышается коэффициент теплопередачи. Конструкция труб не препятствует обычной чистке, а также креплению ее в трубных досках. Благодаря высокому коэффициенту теплопередачи в результате применения труб «СИНУФЛО», размеры пакета труб и высота котла значительно уменьшены при заданной паропроизводительности.

9.3.Комбинированные котлы типа «КОММОДОР»

Эта фирма выпускает котлы с комбинированным отоплением, под названием «КОММОДОР» схема конструкции которого представлена на рис.9.3.1. Рабочее давление пара в котлах 0,7 МПа. Для регулировки паропроизводительности установлена заслонка, которое имеет как ручное управление так и автоматическое.

На рис.9.3.1,б показана схема движения газов через утилизационную часть котла; на рис.9.3.1,а, схема работы котла на жидком топливе с верхнем расположением форсунки. Отапливаемая секция котла образована пакетом обычных и связных труб, установленных между топкой и дымовой коробкой, имеющих цилиндрическую форму. Поверхность нагрева утилизационного котла образована множеством близко расположенных простых и связных труб. Котел имеет независимые дымоходы, как утилизационной части, так и отапливаемой.

102

На рис.9.6.1 представлен водотрубный комбинированный котел с раздельными поверхностями нагрева и нижним подводом газов. Котел имеет паровой барабан 3, общий для утилизационной и топливной частей, водяной барабан 8 утилизационной части и водяной барабан 14 топливной части.

Утилизационная часть состоит из одного испарительного пучка труб. Последние ряды этого пучка опускные. Строение пучка коридорное, с тесным шагом, с раздвоением рядов при входе в трубные доски барабанов. Подобное расположение труб обеспечивает увеличение скорости газов и компактное выполнение конвективного пучка.

Топливная испарительная часть состоит из конвективного пучка и сплошного экрана, за которым располагается три ряда необогреваемых опускных труб большого диаметра. Строение пучка также принято коридорным.

Учитывая особенности конструкции водотрубного котла с естественной циркуляцией, каркас и обшивку выполняют прямоугольной формы из отдельных плоских стенок.

Трубные поверхности разделены щитом, исключающим проникновение газов из одной полости в другую. Каркас и обшивка изготовлены

двухслойными с целью предохранения от попадания газов в котельное отделение, а также обеспечения необходимой жесткости конструкции и уменьшения теплопотерь в окружающую среду.

Фронтовые стенки обшивки и поддон топливной части выложены кирпичной кладкой. Боковые стенки обшивки топливной части, омываемые газами более низкой температуры, а также обшивку утилизационной части котла вместо кирпичной кладки изолируют слоем асбестового картона или совелитовыми плитами.

105

Паровые и водяные барабаны имеют внутренние части, обычные для водотрубных котлов.

Рис.9.6.1.Комбинированный котел с раздельными поверхностями нагрева и нижним подводом выпускных газов:

а – поперечный разрез; б – вид сбоку 1 – успокоительный щит; 2 – потолочный дырчатый щит; 3 – пароводяной барабан; 4 –

воронка верхнего продувания; 5 – питательная труба; 6 – каркас и обшивка; 7 – водогрейные трубы утилизационной части; 8 – водяной барабан утилизационной части; 9

– форсунка малой производительности (растопочная); 10 – разделительный щит; 11 – опускные трубы топливной части; 12 – экран; 13 – пароперегреватель; 14 – водяной барабан топливной части; 15 – форсунка большой производительности; 16 – водогрейные трубки (конвективный пучок) топливной части; 17 – смотровое окно

Регулирование работы топливной и утилизационной частей весьма существенно для комбинированного котла, так как отдельные элементы совмещены по пароводяной стороне.

Постоянство давления пара при работе утилизационной части поддерживается стравливанием излишков пара на конденсатор.

При работе только утилизационной части топливная часть котла находится на поддержке обеспечиваемой работой малой форсунки на минимальном режиме (около 10 кг/час). При работе только топливной части для уменьшения теплопотерь в окружающую среду выхлопной газоход перекрывается заслонкой, предотвращающей естественный ток воздуха через газоход, в котором размещена нагревательная поверхность утилизационной части котла.

На рис.9.6.2,а,б изображен водотрубный комбинированный котел с раздельными поверхностями и торцовым подводом газов.

106

Торцовый подвод газа исключает попадание воды в выхлопной тракт двигателя при разрыве котельных труб. В котлах с нижним подводом газов приходится предусматривать на подводящем газовом тракте или обшивке специальные карманы, от которых отводится вода.

В утилизационной части котла с торцовым подводом происходит поперечное омывание испарительного пучка потоком газов в направлении от переднего к заднему фронту котла. Выход газов из котла часто предусматривается в верхней части заднего фронта за паровым барабаном.

Рис.9.6.2.Комбинированный котел с раздельными поверхностями нагрева с торцовым подводом:

а – поперечный разрез; б – вид сбоку 1 – водяной коллектор топливной части; 2 – водогрейные трубы (конвективный пучок

топливной части); 3 – каркас и обшивка; 4 – паровой коллектор; 5 – экран; 6 – опускные трубы топливной части; 7 – кирпичная кладка; 8 – разделительная перегородка; 9 – водяной коллектор утилизационной части; 10 – водогрейные трубы утилизационной части; 11 – опоры; 12 – форсунка; 13 – воздушный шибер; 14 – выхлопной патрубок

В этом случае ухудшается полнота омывания трубного пакета, расположенного в нижней части заднего фронта.

Топливная часть котла независима от утилизационной и аналогична по компоновке топливной части котла с нижним подводом.

Рабочее давление пара в котле 0,55 МПа, паропроизводительность утилизационной части – 1000 кг/час, топливной – 1500 кг/час.

107

Утилизационный пучок по ходу газов имеет коридорное строение, переходящее в шахматное в районе ввода трубок в трубные доски барабанов.

Первыми ряды труб, омываемые более горячими газами, являются подъемными, последние по ходу газов – опускными.

Топочная часть имеет экран и конвективный пучок. За сплошным экраном расположены два ряда опускных труб.

Подобная однопроточная компоновка топливной части со сплошным экраном и расположенными за ним необогреваемыми опускными трубами, а также конвективным пучком характерна для всех комбинированных водотрубных котлов с естественной циркуляцией.

Топливная и утилизационная части разделены сплошной перегородкой, приваренной к барабану.

Котел с торцовым подводом 9.6.2. имеет приемный газовый патрубок. Патрубок изготовляют с раструбом перед пучком, позволяющим увеличить степень омывания поверхности нагрева и уменьшить газовое сопротивление на входе.

В паровом барабане размещены внутренние части, в частности, успокоительный и потолочные дырчатые щиты для обеспечения минимальной влажности пара, питательная труба, расположенная в районе опускных труб и отделенная выгородкой от подъемных труб экрана, а также устройство для верхнего продувания.

Конструкция прочих элементов котла с торцовым подводом аналогично соответствующим узлам и частям комбинированных водотрубных котлов других типов.

Раздел 10.Системы глубокой утилизации теплоты выпускных газов дизелей

С увеличением мощности дизельных установок возрастают в потери тепла с выпускными газами, что, естественно, привело к возможности установки утилизационных котлов большой паропроизводительности.

Использование генерируемого утилизационными котлами пара для привода турбогенераторов, обеспечивающих на ходу судовые потребности в электроэнергии, стало обычным явлением на крупнотоннажных судах.

В схемах глубокой утилизации отходящего тепла с выпускными газами широкое применение нашли водотрубные утилизационные

108

котлы с принудительной циркуляцией. Эти котлы имеют высокий коэффициент теплопередачи за счет увеличения скорости газов, хорошего поперечного смывания трубок, увеличенного отношения суммарной поверхности нагрева к единице объема в результате уменьшения диаметра трубок и шага.

Ряд утилизационных схем с принудительной циркуляцией водотрубных котлов предусматривают использование в качестве сепаратора пара или паросборника вспомогательные котлы

(см.рис.10.1).

Рис.10.1.Схема парогенераторной установки теплоходов

1 – вспомогательный котел типа «ВАГНЕР»; 2 – утилизационные котлы; 3 – змеевики типа; 4 – питательный паровой поршневой насос; 5 – питательный центробежный насос: 6, 7 – циркуляционные насосы; 8 – циркуляционная вода к котлам; 9 – шайбы «ЛаМонт»; 10 – пар от утилизационных котлов; 11 – байпасный клапан; 12, 13 – запорные

клапаны

Зарубежными фирмами такими как «Бритиш Петролеум Танкер», «Де Лаваль» машиностроительной компанией «Петер Бразерхуд» в схемах глубокой утилизации для дизельных танкеров используют водотрубные утилизационные котлы с принудительной циркуляцией с прямоугольной компоновкой трубной системы, с использованием водяных экономайзеров и пароперегревателей.

Широкое применение в схемах глубокой утилизации нашли водотрубные котлы с принудительной циркуляции прямоугольной компоновкой типа «ГРИН ДИЗЕКОН» и «ФОСТЕР УИЛЛЕР». Котлы снабжены водяным экономайзером и пароперегревателем, что обеспечивает работу турбогенератора.

На рис.10.2 представлена принципиальная схема утилизации выпускных газов дизеля с использованием утилизационного котла

109

«ГРИН ДИЗЕКОН». Общий вид котла «ГРИН ДИЗЕКОН» дан на рис.10.3.

Схема генерирует 5000 кг насыщенного пара и 2700 кг перегретого пара при рабочем давлении 1,15 МПа. В качестве паросборника используются огнетрубные котлы.

Рис.10.2.Принципиальная схема утилизации тепла выпускных газов ДВС с использованием утилизационного котла типа «ГРИН ДИЗЕКОН»

1 – экономайзерная часть котла; 2 – пароперегреватель; 3 – потребители; 4 – вспомогательный огнетрубный котел; 5 – главный двигатель; 6 – циркуляционный насос

Рис.10.3.Утилизационный котел с экономайзером и пароперегревателем типа «ГРИН ДИЗЕКОН»

110

Схема глубокой утилизации, разработанная «Бритиш Петролеум Танкер» для танкера предусматривает использования оборотных котлов (см.рис.10.4). Другая типовая схема этой же компании предусматривает использование водотрубного котла «ФОСТЕР УИЛЛЕР» общий вид которого дан на рис.10.5.

Рис.10.4.Включение вспомогательного и утилизационного котлов на танкере

1 – вспомогательные котлы; 2 – утилизационный котел; 3 – генератор пара; 4 – подогреватель первой ступени; 5 – подогреватель второй ступени; 6 – питательный насос; 7 – циркуляционный насос

Циркуляционная вода из вспомогательных огнетрубных котлов прокачивается насосом через два подогревателя питательной воды (смонтированных в одном корпусе) и генератор пара низкого давления (НД), расположенного между ними. Затем вода поступает в экономайзер утилизационного котла. Сепаратором пара служат вспомогательные котлы. К турбогенератору пар поступает через пароперегреватель. Для отопления, нужд камбуза и различных подогревателей используется пар системы низкого давления.

В генератор пара НД подается питательная вода, прошедшая подогреватель первой ступени и имеющая температуру 125-1300С.

Постоянство уровня воды в генераторе пара НД поддерживается регулятором питания. Отключением подогревателя второй ступени давление пара НД (или его количества) может быть увеличено. Нормально паропроизводительность генератора регулируется клапаном -А-. Этот же клапан используется для регулирования паропроизводительности всей системы. При увеличении давления пара в котле клапан -А- открывается и паропроизводительность

111