7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы
.pdf
2.7.Горизонтальный парогенератор низкого давления с
поверхностью нагрева 74 м2, паропроизводительностью 12,5 т/с при давлении рабочего пара 1,05 МПа (рис.2.7.1). Принцип работы парогенератора понятен из рисунка 2.7.1.
Рис.2.7.1.Горизонтальный парогенератор низкого давления
1 – регулятор питания; 2 – водоуказательный прибор; 3, 6 – питательный и стопорный клапаны; 4 – трубопровод продувания; 5 – трубопровод подвода греющего пара; 7 – предохранительные клапаны; 8, 10 – парозаборная и дренажная трубы; 9 – отбойный лист
Раздел 3. Вертикальные огнетрубные и водотрубные котлы цилиндрической формы
К этой группе относятся котлы «КОХРАН», «ЛИНДХОЛЬМЕН», «РАПИД», «САНРОД», «КЛАРКСОН», «СПЭННЕР КОВ-8», «УБИГАУ КВЦ-15-8», «ОЛЬБОРГ AQ-3» и его модификации. Большинство этих котлов оборудуются автоматизированными форсунками типа «Монарх», «Рей», «Джильбарко», «Унитерм», «Унимат».
Особенности компоновки вышеперечисленных котлов приведены ниже.
3.1.Огнетрубный вертикальный котел «КОВ-8»
Огнетрубный вертикальный котел «КОВ-8», паропроизводительностью 220 кг/ч с рабочим давлением пара 0,5 МПа показан на рис.3.1.1.
22
Рис.3.1.1.Общий вид и поперечный разрез вспомогательного вертикального котла марки «KОB-8»
1 – паропровод к форсунке; 2 – топливопровод к форсунке; 3 – паровой запорный клапан; 4 – клапан нижнего продувания; 5 – топливный клапан проходной, запорный; 6 – манометр; 7 – кран питательный; 8 – трубка к манометру; 9 – клапан верхнего продувания; 10 – штуцер; 11 – предохранительный клапан; 12 – воздушный клапан; 13 – паровой клапан запорный проходной; 14 – водоуказательное стекло; 15, 16 – водопробные краны; 17 – фирменный знак; 18 – манометровый кран; 19 – топка; 20 – обмуровка топки; 21 – нижняя часть корпуса котла; 22 – изоляция и обшивка корпуса котла; 23 – дымогарная трубка; 24 – верхняя часть корпуса котла; 25 – клапан отбора пара; 26 – верхняя трубная доска; 27 – дымовой патрубок; 28 – горловина; 29 – воздухонаправляющее устройство; 30 – форсунка
Вертикальный корпус котла разъемный. В нижней части находится топка, от которой отходят вертикальные дымогарные трубки, которые крепятся к нижней и верхней решеткам. Верхняя трубная решетка съемная, нижняя является потолком топки. К верхней части корпуса присоединяется дымовой патрубок. Топка имеет кирпичную огнеупорную футеровку. Корпус котла покрыт слоем изоляции, а затем легкой обшивкой. Продукты сгорания топлива из топки уходят по дымогарным трубкам в дымовой патрубок.
23
3.2.Вертикальный водотрубный котел марки «КВЦ-15-8»
Паровой вертикальный водотрубный котел марки «КВЦ-15-8», паропроизводительностью 450 кг/ч, рабочее давление пара 0,8 МПа
(рис.3.2.1).
Рис.3.2.1.Общий вид и поперечный разрез парового водотрубного вертикального котла типа «КВЦ-15-8»
1-5 – нижняя и верхняя части корпуса котла; 2 – топочное устройство; 3 – клапан верхнего продувания; 4-6 – трубка и клапан к манометру; 7 – манометр; 8 – паровой запорный клапан проходной; 9 – предохранительный клапан, сдвоенный; 10 – пробный кран; 11 –питательный кран; 12 – водоуказательный прибор; 13 – фирменная табличка; 14
– смотровые лючки; 15 – клапан нижнего продувания; 16 – футировка топки; 17 – изоляция и обшивка котла; 18 – водогрейная трубка; 19 – внутренний барабан
Вцилиндрическом разъемном корпусе котла закреплен барабан,
внижней части которого размещается топка, имеющая футеровку из огнеупорного кирпича. В верхней части барабана расположено
несколько рядов водогрейных трубок, которые для улучшения циркуляции установлены с уклоном порядка 100. Верхняя часть барабана выпуклая. К его потолку приварен цилиндр, проходящий через верхнее днище котла и служит основанием для дымовой трубы. Котельная вода заполняет пространство между корпусом и барабаном и внутренним объем водогрейных трубок. Снаружи корпус котла
24
покрыт слоем изоляционного материала.
Процессы горения и питания котла автоматизированы.
3.3.Вертикальный огнетрубный цилиндрический котел типа «КОХРАН»
Наиболее широкое распространение в английском судостроении получили огнетрубные цилиндрические вертикальные котлы типа «КОХРАН». В последние годы эти котлы выпускаются со сферической топкой.
Общий вид вспомогательного котла типа «КОХРАН» с полусферической топкой показан на рис.3.3.1, а схема конструкции на рис.3.3.2.
Рис.3.3.1.Общий вид вспомогательного котла с полусферической топкой типа «КОХРАН»
1 – предохранительный клапан;
2 – паровой стопорный клапан; 3
– лаз для осмотра парового пространства; 4 – манометровый кран; 5 – дымовая коробка; 6 – дверцы топки; 7 – кран нижнего продувания; 8 – клапан питания котла; 9 – смотровой лючок огневой камеры; 10 – распределительная питательная труба; 11 – пробные краны контроля уровня воды; 12 – водоуказательное стекло
Из рис.3.3.2 видно движение продуктов сгорания, которые из топки 2 через горловину топки 3 поступают в футерованную огнеупорным кирпичом огневую камеру 5, а затем через дымогарные трубки 4 в дымовую коробку 7 переднего фронта котла.
Верхнее днище бочки и верхняя часть топки полусферические, поэтому не подкреплены связями.
Нижняя часть топки котла имеет футеровку огнеупорным кирпичом для исключения непосредственного воздействия факела форсунки в районе узкого водяного кольца, в котором скапливается шлам. Рабочее давление пара в котле этого типа составляет 0,7-0,9 МПа. Перегрев этой части котла может привести к серьезным повреждениям.
В самых последних моделях цельносварных котлов «КОХРАН» полусферическая топка с кольцом S- образного сечения заменена сферической топкой.
Модификация котла «КОХРАН» со сферической топкой представлена на рис.3.3.3.
25
Рис.3.3.2.Котел типа «КОХРАН» с |
Рис.3.3.3.Котел «КОХРАН» со |
полусферической топкой |
сферической топкой |
1 – корпус (бочка) котла; 2 – топка; 3 – |
1 – корпус (бочка) котла; 2 – топка; 3 – |
горловина топки; 4 – дымогарные трубки; 5 |
горловина топки; 4 –дымогарные трубки; 5 – |
– огневая камера; 6 – лаз для осмотра |
огневая камера; 6 – лаз для осмотра; 7 – |
парового пространства; 7 – дымовая |
дымовая коробка; 8 – форсуночное отверстие |
коробка; 8 – отверстие в топки для форсунки |
в топке |
Радиационная поверхность нагрева этих котлов увеличена примерно на 50% по сравнению с котлами типа «КОХРАН» с полусферической топкой такой же производительности. Увеличено число дымогарных трубок, уменьшен их диаметр и шаг, что существенно улучшило теплопередачу. Воздух для горения топлива подается в пространство между обшивкой и обечайкой котла. Таким образом нагретый воздух поступает к форсунке.
В последнее время фирмой изготовителя стали применять дымогарные трубки типа «Свируфлоу», обеспечивающие турбулизацию газов, что улучшило теплопередачу и повысило К.П.Д. котлов до 83-85%.
Котлы этой модификации рассчитаны на рабочее давление пара 1,7-1,0 МП и паропроизводительность 1000-4550 кг/ч.
Основные построечные показатели наиболее распространенных типо-размеров котлов типа «КОХРАН» со сферической топкой приводится в табл.3.3.
26
Построечные показатели котлов типа «КОХРАН» со сферической топкой
Таблица 3.3.
Наименование |
|
|
|
Типоразмер котла |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Паропроизводите- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
льность при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
температуре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
питательной воды |
995 |
1120 |
1270 |
1550 |
1900 |
2380 |
2840 |
3450 |
4000 |
4550 |
500С…кг/час |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочее давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пара в котле МПа |
1,76 |
1,76 |
1,58 |
1,58 |
14,0 |
1,27 |
1,27 |
1,12 |
1,02 |
1,05 |
Поверхность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрева…м2 |
26,0 |
27,9 |
32,5 |
34,8 |
48,3 |
58,0 |
64,1 |
90,1 |
98,5 |
120,8 |
Высота котла…мм |
3734 |
4039 |
4191 |
4491 |
4648 |
4877 |
5258 |
5791 |
6020 |
6325 |
Диаметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
котла…мм |
1448 |
1524 |
1600 |
1676 |
1829 |
1981 |
2134 |
2286 |
2438 |
2591 |
3.4.Котлоагрегаты типа «ЛИНДХОЛЬМЕН» и польской постройки типа «VX»
На судах скандинавской постройки распространенным типом котла являются котлоагрегаты типа «ЛИНДХОЛЬМЕН», который показан на рис.3.4.1.
Котлы типа «ЛИНДХОЛЬМЕН» отличаются простотой конструкции, но имеют очень низкие технико-экономические показатели.
На судах польской постройки устанавливаются вспомогательные вертикальные котлы типа «VX», показанные на рис.3.4.2, по своей конструкции эти котлы подобны конструкции популярных котлов «ОЛЬБОРГ AQ-3» (см.рис.3.5.1).
Данные котлы относят иногда к водотрубным, но конструкция котлов цилиндрическая, вертикальная, поскольку в вертикальных котлах основная поверхность нагрева представляет собой водоохлаждаемую топку, форма которой близка к цилиндрической.
3.5.Котел типа «ОЛЬБОРГ AQ-3, AQ-9»
На рис.3.5.1 представлен котел типа «ОЛЬБОРГ AQ-3». Таким образом, оба типа котлов «VХ» и «AQ-3» состоят из двух камер: нижней, заполненной водой и верхней пароводяной. Камеры соединены между собой водогрейными трубками и опускными трубами большого диаметра, которые обеспечивают надежную циркуляцию воды при работе котла с максимальной паропроизводительностью.
27
Около трети водогрейных труб являются связными, причем большая часть из них расположена кольцеобразно в непосредственной близости к периферии трубных досок, так как деформация последних в результате действия внутри котельного давления приводит к концентрации напряжений в этом районе.
Дополнительным подкреплением трубных досок являются связные листы, которые укрепляют нижнюю и верхнюю камеры котла на одной трети окружности бочки.
Рис.3.4.1.Котлоагрегат типа «ЛИНДХОЛЬМЕН»
1 – топочное отверстие для форсунки; 2 – топка; 3 – бочка (корпус котла); 4 – огневая камера; 5 – верхняя трубная решетка; 6 – дымогарные трубки; 7 – нижняя трубная решетка
Топочные газы через трубу эллиптической формы (см.рис.3.5.1) поступают в огневую камеру 3, откуда с помощью направляющих перегородок приваренных к трубам первого ряда, распределяются между трубами и далее через обычную дымовую коробку 7 проходят
вдымоход.
Укотла (см.рис.3.5.1,а) между верхней трубной доской и верхним днищем котла установлена длинная центральная связь, а между нижней трубной доской и верхней частью топки – короткая связь. Котел цельносварной конструкции прост в изготовлении, только две детали верхние – днище котла и топки – требуют применения штамповки.
Котлы «АQ-3» имеют паропроизводительность 800-12500 кг/ч при рабочем давлении пара около 0,75 МПа.
28
Рис.3.4.2.Котлоагрегат «VХ» выпускаемый Польшей
1 – бочка (корпус котла) с огнеупорной изоляцией; 2 – водогрейные трубки; 3 – воронка верхнего продувания; 4 – воздушный кран; 5 – паровой стопорный клапан; 6 – предохранительный клапан; 7 – пароводяное пространство; 8 – дымовая коробка; 9 – водяное пространство; 10 – топочная камера (топка); 11 – топочное устройство типа «Монарх»; 12 – под топки футирован огнеупорным кирпичом
Дальнейшим развитием котлов этого типа является котел «AQ- 9», который представлен на рис.3.5.2. Топка этого котла окружена трубами мембранного экрана, которые в нижней части соединены с тороидальным коллектором 5. Для обеспечения надежной циркуляции и предотвращения перегрева труб, экранирующих топку, между пароводяным и нижним коллекторами предусмотрены опускные трубы размером по диаметру 114х7 мм.
Из топки газы через центральный газоход поступают к водогрейным трубам 9 и благодаря наличию перегородок омывают их, совершая движение по спирали и далее к дымоходу.
Котлы типа «AQ-9» фирма выпускает паропроизводительностью 10-35 т/ч и более при рабочем давлении пара до 1,6 МПа.
Некоторые фирмы выпускают вспомогательные котлы, конструкции которых подобны конструкции популярных котлов «AQ-3». Два таких котла, имеющих конструктивные особенности подобных котлу «AQ-3» с рабочим давлением пара 0,7 МПа показаны на рис.3.5.3 и рис.3.5.4.
29
Рис.3.5.1.Котел типа «ОЛЬБОРГ АQ-3»
а – котел; б – разрез по А-А 1 – топка; 2 – бочка (корпус котла) с изоляцией; 3 – огневая камера; 4 –
лаз; 5 – длинная связь; 6 – водогрейные трубки; 7 – дымовая коробка; 8 – лаз; 9 – короткая связь; 10 – агрегатированное топочное устройство «Монарх»; 11 – под топки с футировкой огнеупорным кирпичом
Рис.3.5.2.Котел типа «ОЛЬБОРГ AQ-9»
1 – связи; 2 – опускные трубы; 3 – мембранный экран топка; 4 – под топки облицованный огнеупорным материалом; 5 – тороидальный коллектор; 6 – короткие связи; 7 – лаз; 8 – связные кипятильные трубы; 9 – водогрейные трубы; 10 – пароводяное пространство
30
Рис.3.5.3.Вертикальный котел фирмы «ХЕЛЬСИНГЁРСКИБ»
Рис.3.5.4.Котел типа HV фирмы «ХИТАЧИ ЗОСЕН»
3.6.Котлы «САНРОД» и их модификации
Котлы «САНРОД» типа «СР» и их модификации представлены на рис.3.6.1. Котел типа СР-15 (рис.3.6.1,а) имеет цилиндрическую топку, под которой футерован огнеупорным кирпичом и один дымоход большого диаметра. В дымоходе установлены патентованные трубные элементы, которые позволяют повысить паропроизводительность котла до 1500 кг/ч, с компактной конструкцией и рабочем давлением пара котла 0,7 МПа.
Котлы типов СРД и СРДВ (рис.3.6.1,б,в) являются
31