7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы

5.Конструкция форсунки с переменной площадью сечения тангенциальных каналов. Из устройства форсунки видно, что при повышении давления топлива, действующего на часть запирающего устройства с увеличенным диаметром, он перемещается вправо. Это вызывает открытие дополнительных тангенциальных каналов распылительной шайбы и увеличение количества топлива, поступающего в вихревую камеру Позиции на рисунке: 1 – зажимная гайка; 2 – тангенциальные каналы: 3 – распыливающая шайба; 4 – плунжер; 5 – пружина; 6 –сильфон; 7 – гайка; 8 – колпак; 9 – стопор; 10 – регулировочная гайка.

6.Конструкция ротационной форсунки. Основной частью ротационных форсунок является распыливающий стакан, вращающийся со скоростью 4500-5000 об/мин. При этом способе распыливания мазут по трубе подается в стакан при его вращении. Под действием центробежной силы на внутренней поверхности стакана образуется пленка топлива, которая на кромке стакана встречается с потоком воздуха, имеющим встречное направление вращения.

162

7.Конструкция комбини-рованной паромеханической форсунки, которая имеет комбинированную распыливающую головку 1 с подводящими каналами кольцевым 2 для мазута и канал центральный 3 для пара.

Конструкция распыливающей шайбы паромеханической форсунки. Распыливающая шайба состоит из двух элементов 1 и 2. Мазут подводится в кольцевой канал 3 из него он поступает по тангенциальным каналам 9 в вихревую камеру 4. Распыливающий пар подается, по тангенциальным канавкам 7 в камеру 6. Мазут выходит из шайбы в распыленном механическим способом виде через центральное отверстие 5 и дополнительно распыливается закрученным быстродвижущимся потоком пара, проходящим через кольцевой зазор 8, образованный элементами 1 и 2.

Основные преимущества таких форсунок состоят в высоком качестве распиыливания широком диапазоне регулирования подачи

163

8.Конструкция форсунки типа фирмы «Бабкок и Вилькокс» – выпускают в комплекте с воздухонаправляющими устройствами.

Враспылителе предусматривается образное соединение каналов подвода топлива и пара (или воздуха). В конструкции форсунке типа пар поступает через центральный канал, а топливо через кольцевую выточку. Рабочее давление пара и топлива в форсунке типа – изменяется в широких пределах.

Взависимости от нагрузки котла, давление пара может достигать 1 МПа, а давление топлива 0,3-2,0 МПа. Иногда форсунки данного типа называют форсунками с внутренним смесеобразованием, так как пар и топливо смешиваются внутри распылителя.

Позиции на рисунке: 1 – корпус форсунки; 2 – захлопка, закрывающаяся при выемке форсунки; 3 – канал топлива; 4 – центральный канал для подвода пара; 5 – распыливающая головка; 6 – штуцер подвода топлива; 7 – штуцер подвода пара; 8 – винтовой прижим для крепления форсунки.

164

9.Конструкция ультразвуковой форсунки фирмы «Кавасаки». Форсунки были разработаны с целью обеспечения широкого диапазона регулирования при низком коэффициенте избытка воздуха, а также для упрощения эксплуатации и уменьшения сернокислотной коррозии поверхности нагрева. Для распыливания топлива в форсунке используется энергия ультразвуковых колебаний. Распылитель форсунки состоит из кольцевого парового сопла, резонатора и топливного сопла с отверстиями.

Ультразвуковые колебания с частотой 5-20 тыс.Гц генерируются потоком пара (или воздуха), который с высокой скоростью ударяют по кромке резонатора, установленного перед отверстиями сопла подачи топлива.

По сравнению с форсунками других типов в ультразвуковых форсунках достигается высокая дисперсность распыливания топлива, при низких коэффициентах избытка воздуха.

Позиции на рисунке: 1 – резонатор; 2 – отверстия для выхода топлива.

165

Раздел 16. Водный режим вспомогательных и утилизационных котлов

16.1.Общие сведения

Качество подаваемой в котел и находящейся внутри него воды имеет важнейшее значение для надежной и экономичной эксплуатации котла. Требования к качеству воды зависят, прежде всего, от назначения котлов, а определяющим фактором в этом отношении является рабочее давление.

В судовых условиях различают воду следующих видов:

котловую – находящуюся внутри котла при его работе;

питательную – подаваемую в котел;

конденсат – конденсат отработавшего пара;

добавочную – добавляемую к конденсату;

продувочную – удаляемую из котла при его верхнем и нижнем продувании;

береговую – пресная вода, принимая с берега в танки судна и предназначенная для питания котлов;

дистиллят – продукт испарения забортной или береговой воды;

умягченную – химически обработанную воду (для удаления из нее накипеобразующих солей);

катионированную – подвергшуюся фильтрации в специальных катионитовых фильтрах с заменой накипеобразующих солей на более безопасные для эксплуатации котлов;

забортную – морскую дли речную.

Рассмотренные виды воды существенно различаются по

качеству; количественную оценку которого проводят по таким показателям, как содержание хлорида, жесткость, щелочность, концентрация водородных ионов, содержание кислорода, растворенного (сухого) остатка, содержание масла и других нефтепродуктов, кислот и прочих примесей.

Сумма всех содержащих в воде солей называется общим солесодержанием. Вода содержит различные соли, которые обуславливают ее жесткость или другие свойства. Качественно об общем солесодержании воды можно судить по наличию в ней растворенных хлористых солей: содержанию хлоридов.

Количественной мерой этого показателя является концентрация хлор-иона (СI–), которая измеряется в мг/л. Содержание хлоридов позволяет, например, контролировать степень засоления конденсата морской водой при нарушении герметичности конденсаторов.

166

Применяют выражение солености в градусах Брандта (0Бр). 1 0Бр соответствует 6 мг/л СI–.

–ЖЕСТКОСТЬ определяется количеством растворенных в воде солей (Са) и магния (Мg). Различают следующие виды жесткости воды: общую, кальциевую, магниевую, карбонатную и некарбонатную.

Кальциевая и магниевая жесткости определяются концентрацией в воде только ионов кальция и магния.

Карбонатная жесткость обусловливается наличием в воде

растворенных солей – бикарбонатов кальция (Са(НСO3) и магния (Mg(HCO3)2. При нагревании воды, растворенные в ней бикарбонаты распадаются на угольную кислоту НСО и выпадающие из раствора в осадок карбонаты.

Некарбонатная жесткость определяется наличием в воде

сульфатов, хлоридов, нитратов и силикатов кальция и магния: CaSO4 (гипс), CaCl2, MgCl, CaSiO3. Вызывающие некарбонатную жесткость соли при нагревании воды химически не изменяются и остаются растворенными.

Единицей измерения жесткости служит мг-экв/л, для воды с малой жесткостью (конденсат, дистиллят) жесткость выражают в мкг-кв/л, т.е. в тысячных долях миллиграмм-эквивалента.

–ЩЕЛОЧНОСТЬ характеризуется содержанием в воде NaOH,

NaHCO3, NaPO, Ca(OH)2 и др. Общей щелочностью воды называют также содержание в ней анионов OH–, CO32 , HCO3 , PO34 . Основной

причиной появления щелочности воды является введение в нее перечисленных здесь химических соединений с целью устранения жесткости (умягчения воды).

Щелочность воды измеряется в миллиграмм-эквивалентах на литр, также используется щелочное число Az – которая представляет собой сумму свободной и связанной щелочи в котловой воде, а количественно это соответствует содержанию NaOH в мг/л.

– ФОСФАТНОЕ ЧИСЛО Pz – это избыток тринатрийфосфата в котловой воде, выражаемое количеством фосфатного ангидрита РО4 в мг/л.

- НИТРАТНОЕ ЧИСЛО Nz – содержание в котловой воде нитрата натрия NaNO3 в мг/л, который вводится для нейтрализации агрессивного действия свободной щелочи. Это позволяет исключить межкристаллитную коррозию и хрупкое разрушение металла в местах вальцовочных соединений при наличии в них пропаривания.

167

-СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА в воде характеризует процесс коррозии металла пароводяного тракта котла. Особенно интенсивен процесс коррозии в змеевиках горизонтального расположенных труб утилизационных котлов с искусственной циркуляцией при обычной открытой системе их питания. Кислородосодержание воды измеряется в мг/л.

-СОДЕРЖАНИЕ МАСЛА и других нефтепродуктов в воде, измеряемое в мг/л, является характерным для вспомогательных котлов танкеров. Наличие указанных примесей существенно ухудшает процесс теплообмена и парообразования, что может вызвать опасный перегрев металла поверхностей нагрева.

– ПОКАЗАТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ рН позволяет оценить кислотность или щелочность воды. Эта оценка

основана на том, что в водных раствоpax содержатся свободные ионы Н+ и ОН–. Кислоты имеют свойство присоединять катионы Н+, а щелочи – анионы ОН–. Для воды при температуре 220С справедливо ионное произведение [Н–] и [ОН–] = 10-14. Вода будет иметь нейтральную реакцию, если концентрации [Н+] и [OH–] равны, т.е. [H+] = [Н–] = 10-7. Если к нейтральной воде добавить щелочь, концентрация ионов [OH–] увеличивается, а концентрация ионов [OH–] уменьшится так, как указанное выше ионное произведение остается неизменным.

Отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов

водорода служит мерой кислотности или щелочности воды, он называется показателем рН, рН = –lg[H+]. Его значения будут равны: рН=7 дли нейтральной воды, рН<7 – кислая среда, рН>7 – щелочная среда. Определять щелочность воды (ее агрессивность) можно с помощью показателей рН, когда рН<10; с этой целью на водяном тракте может быть установлен датчик к рН-метру.

– СУXОЙ ОСТАТОК, измеряемый в мг/л, характеризует содержание растворенных и коллоидных неограниченных примесей. Он определяется путем упаривания пропущенной через фильтр воды

ивысушивания его до температуры 1100С.

16.2.Координированная водообоработка котловой воды и водный режим котлов. Рекомендованные нормы качества котловой воды паровых котлов.

Водный режим – это такая организация докотловой водоподготовки, внутрикотловой обработки воды и продувки котла,

168

которая обеспечивает минимальную коррозию, допустимый унос солей паром и практически безнакипный режим работы котла.

Так как полностью удалить из питательной воды ионы жесткости и газы практически невозможно, то для обеспечения безнакипного режима работы котла в него вводят небольшое количество химических веществ, способствующих выделению накипеобразующих ионов Са2+ и Мд2+ в виде соединений, дающих легкоподвижной шлам. Такой метод называется коррекцией.

Одновременно в котловой воде поддерживаются условия, исключающие развитие коррозии.

В качестве коррекционного метода внутрикотловой обработки воды в практике эксплуатации котлов применяют рекомендованные режимы в зависимости от давления рабочего пара.

При всех видах обработки котловой воды в ней стремятся создать избыток фосфатных ионов РО3-. При этом исключается выпадание накипеообразующих соединений Са2+ и Мд2+.

Для образования шламообразующих соединений и защиты от коррозии необходимо, чтобы кроме избытка фосфатов ионов, в котловой воде был избыток ионов ОН–. Этот избыток может быть создан в котловой воде введением в нее вместе с фосфатами щелочей типа NaOH, Na2CO3.

Рекомендованные рабочие нормы качества котловой воды фирмы «ЮНИТОР» для судовых паровых котлов приведены в таблице 5.1.

Основные нормативные параметры водно-химических режимов работы судовых паровых котлов с применением химических препаратов фирмы «ДРЮ АМЕРОИД» представлены в таблице 5.2.

16.3.Водоконтроль режима водообработки

Применение химической водообработки основано на регулярном контроле качества котловой воды. Для котлов всех типов и классов предусматривается ежесуточное взятие проб воды. В случае, когда водный режим нарушен и принимаются меры по его восстановлению, а также при наличии посторонних примесей в котловой воде, пробы берут чаще.

Представительная проба котельной вода должна отбираться в интервале, установленным опытом эксплуатации котла. Пробу отбирают из одного и того места после регулярного продувания, чтобы убедиться, что в трубопроводе отсутствует осадок.

169

Проба охлаждается, и после этого немедленно производится анализ котловой воды.

На судне имеются инструкции для проведения полного анализа котловой воды.

Фирма «UNITOR» поставляет лаборатории Spectrapac Test Kits с полным набором реактивов, удовлетворяющие всем требованиям по проверке любой котельной воды.

Результаты анализа показывают степень водообработки в котле. Если он неправильный, то водообработка будет соответственно отрегулирована с проведением более частых анализов до тех пор, пока не достигнет постоянного рекомендованного уровня.

Регулярный анализ – важная операция, которая должна выполняться для проверки соответствия правильности уровня водообработки и нормальной эксплуатации котла.

Ниже приводится метод определения анализа котловой воды фирмы «UNITOR» лабораторией SPECTRAPAC.

Судовой обслуживающий персонал должен быть хорошо знаком с практическими методами определения качества воды и их характеристик и уметь пользоваться средствами водоконтроля для определения всех показателей, характеризующих качество котловой и питательной воды и производить анализ нефтепродуктов, приведенных в таблицах 1.1, 1.2.

16.4.Судовая экспресс-лаборатория «SPECTRAPAC»

Рис.16.4.1.Комплект экспресс-лаборатории «SPECTRAPAC» для производства анализа котловой и питательной воды

Основное преимущество экспресс-лаборатории «SPECTRAPAC» – это ее портативность при производстве анализа показателей котловой и питательной воды и нефтепродуктов за очень короткое время.

171