7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы
.pdf
привело к некоторому изменению соотношений размеров, а заклепочные соединения элементов уступили место сварным.
В настоящее время шотландские котлы применяют главным образом как вспомогательные котлы с паром низкого давления. Производство шотландских котлов практически прекращено, так как при малой паропроизводительности их стоимость намного превышает стоимость современных цилиндрических котлов.
Схема конструкции оборотного огнетрубного горизонтального котла представлена на рис.2.1.1, который еще встречается на морских судах. Все основные части котла сварены при помощи электросварки из листов специальной котельной стали.
Бочка котла 4 сварена из нескольких листов стали. Передние 3 и задние плоские стенки (днища) изготавливают штамповкой из двух, а иногда из трех листов.
Рис. 2.1.1.Конструкция огнетрубного горизонтального котла шотландского типа
1 – жаровая труба (топка); 2 – дымогарные трубки; 3 – передняя стенка (днище) котла; 4 – бочка котла; 5 – длинные связи; 6 – лаз для осмотра внутренней части котла; 7 – потолочные скобы огневой камеры; 8 – задняя стенка (днище) котла; 9 – короткие связи; 10 – задняя стенка огневой камеры; 11 – шинельный боковой лист огневой камеры; 12 – трубная доска огневой камеры; 13 – опоры (фундамент) бочки котла
Жаровые трубы 1 присоединяют к отфланцовкам переднего днища 3 и передним стенкам (трубной доске огневой камеры) огневых камер. Часть перед ней трубной доски огневой камеры, в
12
которой установлены дымогарные трубы 4, называется задней трубной доской.
Соответствующая часть переднего днища котла называется передней трубной доской. Огневая камера образуется передней и задней 10 стенками, соединенными шинельным листом 11, образующим нижнюю и боковые стенки камеры. Верхняя часть огневой камеры называется потолком.
Все плоские стенки котла, подверженные внутреннему давлению, во избежание деформации укрепляют связями. Длинные связи 5 соединяют днище котла; короткие 9 – заднее днище котла и задним стенки огневых камер, а также шинельные листы камер, между собой и с бочкой котла.
Потолок огневой камеры крепится при помощи потолочных (или анкерных) скоб 7 с болтами.
Часть дымогарных труб изготовляют с утолщенными стенками. Такие трубы называются связными, так как служат для связи трубных решеток котла. Остальные дымогарные трубы 2 называются простыми. Для доступа внутрь котла имеются горловины 6.
В большинстве огнетрубных котлов устанавливают волнистые жаровые трубы. Изменение их длины при нагреве или охлаждении компенсируется сжатием или растяжением волн, в результате чего также усиливается радиальная жесткость труб.
Сгорание топлива происходит в жаровой трубе. Из жаровых труб топочные газы поступают в огневые камеры, где догорают. Из огневой камеры горячие газы, образующиеся при сгорании топлива в топке, поворачиваясь на 1800, поступают в дымогарные трубы, в дымовую коробку, а затем удаляются в дымовую трубу.
Рабочее давление у подавляющего большинства огнетрубных котлов не превышает 1,5-1,6 МПа. Поверхность нагрева составляет от 15м2 до 280 м2. Паропроизводительность трехтопочных оборотных котлов не превышает 5,5-6,5 т/ч при работе на мазуте.
К группе горизонтальных огнетрубных котлов относятся котлоагрегаты цилиндрической формы типов «Стимблок», «Паксман», «Спаннер», «Чифтейн», «КВА-0,5/5-Д», «КОАВ-200» и ряд других однотипных. Выполняются в виде целого компоновочного блока вместе со вспомогательными механизмами и оборудуются механическими и вращающимися форсунками.
13
2.2. Котлоагрегаты типа «СТИМБЛОК»
Фирма изготовитель Спенсер-Кларксон выпускает котлоагрегаты серийно, имеется 120 типоразмеров паропроизводительностью 700-10900 кг/ч с рабочим давлением пара 1,0-1,7 МПа, сухой вес котлоагрегатов около 6,5 т, с водой – до 9 т.
Ниже приведены схемы конструкции котлов типа «СТИМБЛОК», которые спроектированные на базе однотопочного оборотного горизонтального котла (см.рис.2.2.1, 2.2.2, 3.2.6.).
Конструкция котла «СТИМБЛОК-200» (рис.2.2.1) с рабочим давлением пара 0,78 МПа. Котел состоит из гладкой жаровой трубы 6, огневой камеры 5, футерованной огнеупорным материалом. Дымогарные трубки развальцованные в передней и задней трубных досках, которые изготовлены из самых толстых листов стали, по сравнению с бочкой котла 1 и жаровой трубы 6. Это соотношение характерно для всего ряда котлоагрегатов «СТИМБЛОК». Котел двухходовой по газовой стороне.
Котлы «СТИМБЛОК» с производительностью 10-12 т/ч, с давлением пара 1,5-1,7 МПа (см.рис.2.2.2). В котле этого типа жаровая труба выполнена частично гладкостенной и частично гофрированной; котел является трехходовой по газовой стороне. Разделение газовых потоков по дымогарным трубкам происходит в огневой камере с помощью перегородки 5 (см.рис. 2.2.3) и щита 7; эти элементы образуют внутреннюю огневую камеру.
Наличие внутренней огневой камеры позволяет осуществлять полное отделение потока газов, которые выходят из труб первого хода, от более холодного газа труб третьего хода. Наружный и внутренний щиты изолированы огнеупорным материалом и являются съемными, что позволяет обслуживающему персоналу производить осмотры и очистку поверхностей нагрева.
Во внутренней огневой камере котла может быть установлен пароперегреватель (см.рис.2.2.4).
Особенностью котла модификации «СТИМБЛОК СЕНИОР ТАЙП-700» является водоохлаждаемая огневая камера необычной конструкции, устройство которой приведено на рис.2.2.5. В водоохлаждаемой огневой камере в пространстве между двумя соседними кипятильными трубами заварен стальной полосой таким образом, что образуется мембранный экран (см.рис.2.2.5.А-А).
На рис.2.2.6 показана модификация котла «СТИМБЛОК ТАЙП480» с водоохлаждаемой огневой камерой. Осевая линия жаровой
14
трубы, которая частично гофрирована, расположена выше осевой линии бочки котла. Задний конец жаровой трубы присоединен к цилиндрической огневой камере, откуда газы через дымогарные трубки проходят сначала к передней дымовой коробке, а затем к задней. Паропроизводительность данного котла составляет 5 т/ч с рабочим давлением пара 1,0 МПа.
Рис.2.2.1.Котел «СТИМБЛОК-200»
1 – корпус (бочка) котла; 2 – длинные связи; 3 – простые дымогарные трубки; 4 – задняя стенка огневой камеры; 5 – огневая камера; 6 – жаровая труба (топка); 7 – дымовая коробка; 8 – связные дымогарные трубки
Рис.2.2.2.Стационарный трехходовой котлоагрегат «СТИМБЛОК»
1 – вентилятор котельного дутья; 2 – компоновочный блок форсунки; 3 – корпус (бочка) котла; 4 – устройство контроля уровня воды; 5 – жаровая труба (топка); 6 – паровой стопорный клапан;. 7 – предохранительный клапан; 8 – изоляция задней стенки; 9 – дымогарные трубки; 10 – насос системы питания котла; 11 – фундаментная рама; 12 – блок электронного контроля параметров котла
15
Рис.2.2.3.Схема конструкции огневой камеры трехходового котла «СТИМБЛОК»
1 – длинные связи; 2 – корпус (бочка) котла; 3 – дымоход; 4 – задний щит с огнеупорным материалом; 5 – перегородка; 6 – огневая камера; 7 – внутренний щит разделения ходов газов; 8 – дымогарные трубки второго хода; 9– дымогарные трубки третьего хода; 10– жаровая труба (топка)
Рис.2.2.4.Компоновка пароперегревателя во внутренней огневой камере котла «СТИМБЛОК»
1-2 – паровые коллектора входящего и выходящего пара; 3 – змеевик пароперегревателя
2.3.Котлоагрегат типа «ЧИФТЕЙН» (рис.2.3.1) выпускают типоразмерный ряд по паропроизводительности 2-15 т/ч, при рабочем давлении до 1,72 МПа. Котлы большой производительности выполняют двухтопочными. Размеры этих котлоагрегатов находятся в пределах 1750 – 4040 мм в диаметре при длине 4620 – 7110 мм.
Котлоагрегат выполнен на базе трехходового газотрубного котла, у которого поверхность нагрева сильно развита по отношению к его объему.
16
Рис.2.2.5.Огневая камера котла «СТИМБЛОК СЕНИОР ТАЙП-700»
1 – обмуровка; 2, 6 – верхний и нижний коллекторы; 3 – боковые водоохлаждаемые стенки; 4 – задняя водоохлаждаемая стенка; 5 – лаз; 7, 8 – трубы соответственно третьего и второго ходой газов; 9 – стальные полосы толщиной 5 мм; 10 – трубы размером 63х3,2 мм; 11 – заднее днище бочки котла; 12 – трубы размером 51х3,2 мм; 13 – труба размером
88,9х6,3 мм
Рис.2.2.6.Котел «СТИМБЛОК ТАЙП-480» с водоохлаждаемой огневой камерой
1 – обмуровка; 2, 3 – трубы соответственно третьего и второго ходов газов
Жаровая труба 10 котла состоит из двух гладкостенных цилиндров разного диаметра. Огневая камера 9 сферическая. Задняя стенка огневой камеры плоская, футерованная огнеупорным материалом. Ее поддерживают 10 шт. коротких связей, приваренных к заднему днищу бочки 1 котла.
Вначале газы проходят через одну гладкую трубу, которая сужена в последней трети своей длины, с целью увеличение скорости газов перед поступлением в огневую камеру, ее зауженная часть соединена с полусферической огневой камерой. К огневой камере подходят дымогарные трубы.
17
Рис.2.3.1.Схема конструкции котлоагрегата типа «ЧИФТЕЙН»
1 – корпус (бочка) котла; 2 – дымогарные трубки; 3 – предохранительный клапан; 4 – паровой стопорный клапан; 5 – длинная связь; 6 – лаз для осмотра; 7 – воздушный кожух; 8 – смотровое отверстие (глазок); 9 – огневая камера; 10 – жаровая цилиндрическая труба (топка); 11 – кран нижнего продувания; 12 – блок компоновки форсунки
В дымогарных трубах парообразующей поверхности нагрева газы проходят по двум ходам. Первый ход образован простыми дымогарными трубами, изогнутыми так, что они радиально входят в полусферическую стенку огневой камеры. Эти трубы слегка развальцованы и приварены к камере сгорания, в то время как к передней трубной доске трубы крепятся за счет развальцовки. Второй ход газов образован простыми дымогарными трубами и частично связными, которые крепят передние и задние трубные доски.
Котлоагрегаты типа «ЧИФТЕЙН» выпускают типоразмерный ряд по паропроизводительности 2-15 т/ч, при рабочем давлении до
1,72 МПа.
Компоновка трехходового котла «ЧИФТЕЙН» сохранена в конструкциях некоторых котлов меньшего размера под названием «ВИ ЧИФТЕЙН». Эти котлы выпускают паропроизводительностью 700-3000 кг/ч, с давлением рабочего пара не более 1,0 МПа. В зависимости от паропроизводительности и размеров котла используют жаровые трубы и огневые камеры различных конструкций.
18
2.4.Огнетрубные горизонтальные котлы фирмы
«СПАННЕР» (рис.2.4.1)
Бочка котла имеет концентрическую форму, в центре находится жаровая гладкая труба.
Рис.2.4.1.Схема конструкции котла типа СПАННЕР»
1 – дымовая коробка; 2 – лаз для осмотра; 3 – корпус (бочка) котла; 4 – фланец предохранительного клапана; 5 – вентилятор котельного дутья; 6
– топка; 7 – фундаментная рама; 8 – дымогарные трубки «Свирлуфлоу» с геликоидальными поверхностями
Жаровая труба представляет собой бочку 1/3 длины корпуса котла.
Спереди находится форсунка с вентилятором котельного дутья, сзади задняя стенка жаровой трубы является трубной доской дымогарных труб. Для улучшения теплопередачи в котле используются патентованные дымогарные трубки «Свирлуфлоу» с геликоидальными поверхностями.
Задняя стенка корпуса котла является трубной решеткой, в которой закреплены дымогарные трубки. Удаление газов происходит через дымовую коробку. Таким образом, котел имеет два хода газов. Пар берется сверху из сухопарника.
2.5.Вспомогательный огнеупорный котел типа «КВА-0,5/5»,
паропроизводительностью котла 500 кг/ч, давлением рабочего пара
0,5 МПа (см.рис.2.10).
В цилиндрическом корпусе котла размещена гладкая горизонтальная жаровая труба и 58 дымогарных трубок (38x3 мм). Топочные газы из жаровой трубы направляются в камеру заднего
19
днища котла, а из нее – в дымогарные трубки (40 шт.), расположенные концентрично жаровой трубе.
По этим трубкам газы перемещаются к фронту котла, а затем, поступив в камеру переднего днища, по остальным 18 трубкам от фронта к дымовой трубе. Таким образом, котел имеет три газохода: первый по жаровой трубе, второй из 40 трубок и третий из 18 трубок. У данного типа котла дымовая камера у заднего днища приставная и имеет экран для уменьшения потерь тепла в окружающую среду. Котел вместе с его вспомогательными механизмами и устройством смонтирован на общей раме и оборудован системами автоматического управления.
Рис.2.5.1.Продольный разрез котельного агрегата марки
«КВА-0,5/5»
1 – кран нижнего продувания; 2 – задняя камера; 3 – предохранительный клапан; 4 – конденсационный сосуд; 5 – клапан запорно-угловой главный паровой; 6 – корпус воздухонаправляющего устройства; 7 – электроды зажигания; 8 – форсунка; 9 – фурма: 10 – вентилятор; 11 – дымогарные трубки; 12 – щит манометровый; 13 – изоляция и обшивка; 14 – питательный край
2.6.Водогрейный горизонтальный котел марки «КОАВ-200»
(рис.2.6.1)
На раме котельного агрегата смонтированы его элементы: корпус котла, циркуляционные насосы, электровентилятор, топливный насос, каркас приборного щита, приборы, входящие в систему автоматического управления. На переднем торце корпуса
20
котла установлена передняя крышка с топочным устройством, а на заднем торце – задняя крышка с дымовым патрубком. Гладкая жаровая труба котла, в которой размещается топка, футерована огнеупорным материалом. Топочные газы топки направляются в заднюю камеру, а из нее – в дымогарные трубки (44х3 мм) первого газохода. По этим трубкам газы поступают в переднюю камеру, из которой по дымогарным трубкам второго газохода выходят в дымовую трубу. В задней камере установлены завихрители дымовых газов.
Рис.2.6.1.Автоматизированный горизонтальный водогрейный котельный агрегат типа «КОАВ-200»
1 – рама фундамента; 2 – труба горячей воды; 3 – задняя крышка котла; 4 – изоляция и обшивка крышки; 5 – футеровка топки; 6 – выход горячей воды; 7
– патрубок дымовой трубы; 8 – корпус котла; 9 – изоляция и обшивка котла; 10 – редукционный клапан подпитки котла водой; 11 – клапан невозвратный; 12 – предохранительный клапан; 13 – тройник; 14 – тройник и трубки к реле давления к манометрам; 15 – коллектор-вентилятор; 27 – электродвигатель вентилятора и топливного насоса; 28 – труба от электроприводного циркуляционного насоса; 29 – к коллектору-распределителю 15
Котельный агрегат «КОАВ-200» полностью автоматизирован. На теплоходах и в установках с водотрубными котлами
высокого давления обеспечение хозяйственно-бытовых и других потребителей насыщенным паром низкого давления осуществляется с помощью парогенераторов низкого давления, а также компактных котлоагрегатов.
21