7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы
.pdf4.3.Водотрубный котел типа «ВАГНЕР»
На рис.4.3.1 представлена схема конструкции вспомогательного двухбарабанного водотрубного котла с пластинчатым воздухоподогревателем и змеевиком экономайзером.
Котел снабжен ротационной форсункой, обеспечивающей относительно низкие величины коэффициента избытка воздуха.
Для поддержания поверхностей нагрева экономайзера и воздухоподогревателя в чистом состоянии котел снабжен сажеобдувочными устройствами.
По сравнению с вышерассмотренными схемами конструкции котлов на рис.4.3.2 представлен более мощный и экономичный водотрубный котел типа «ВАГНЕР». Котел двухбарабанный, с естественной циркуляцией и однопроточным ходом газов, паропроизводительностью 3500/ч и рабочим давлением пара в котле
0,6 МПа.
Котел состоит из пароводяного барабана 4 и водяного барабана 1, соединенных трубами конвективного пучка 12 и экранов заднего 3 и боковых 13. Все обогреваемые трубы являются подъемные. Вода из пароводяного барабана в водяной подводится по опускным трубам 2 (размер труб 76х4 мм), расположенными со стороны бокового экрана за щитом 18 и по шести трубам 95х4 мм, установленным по три с каждой торцевой стороны.
Конвективный пучок выполнен из труб 29х2,5 мм. Опускные трубы отделены от бокового экрана 13 щитом 2, что повышает надежность циркуляции. Котел в пароводяном барабане снабжен паросборной трубой 6 и арматурой верхнего и нижнего продувания 2.
Дымовые газы движутся к задней стенке топки, затем совершают поворот на 1800 в горизонтальной плоскости, что обеспечивает поперечное омывание труб конвективного пучка газов, направленными в сторону фронта. Далее поток дымовых газов поворачивает на 900 вверх, в сторону пластинчатого воздухоподогревателя 5, который в связи с этим расположен на части длины котла. Воздухоподогреватель выполнен двухпроточным по ходу воздуха и скомпонован из стальных пластин толщиной 2 мм.
Котел отапливается двумя форсунками ротационного типа – основной 9 типа «МОНАРХ» с диапазоном регулирования от 60 до 400 кг/ч топлива и предназначен для сжигания мазута, и растопочной 8, которая обеспечивает сжигание 2-10 кг/ч дизельного топлива.
42
Рис.4.3.1.Вспомогательный водотрубный котел с водяным экономайзером и воздухоподогревателем
1 – паровой стопорный клапан; 2 – пароводяной барабан; 3 – воздухоподогреватель; 4 – сажеобдувочное устройство; 5 – водяной экономайзер; 6 – коллектора водяного экономайзера; 7 – конвективные водогрейные трубки; 8 – люк для осмотра; 9 – водяной барабан; 10 – фундамент котла; 11 – перегородки раздела потока воды; 12 – топочное отверстие; 13 – трубки экрана; 14 – опускные трубы; 15 – клапан верхнего продувания; 16 – питательные клапана; 17 – воздушный кран
43
Рис.4.3.2.Вспомогательный водотрубный котел типа «ВАГНЕР»
1 – водяной барабан; 2 – опускные трубы; 3 – задний экран; 4 – пароводяной барабан; 5
– воздушный кран; 6 – предохранительные клапана; 7 – паровой стопорный клапан; 8 – магнитный датчик системы питания; 9 – паросборная труба; 10 – горловина пароводяного барабана; 11 – воронка верхнего продувания; 12 – растопочная форсунка; 13 – газонаправляющий щит; 14 – форсунка; 15 – клапан и трубы верхнего продувания; 16 – трубы бокового экрана; 17 – конвективный пучок труб; 18 – щит опускных труб; 19 –трубы бокового экрана; 20 – опускные трубы
4.4.Водотрубный котел марки «КВКА 6/5»
На рис.4.4.1 показан поперечный разрез котла КВКА 6/5, предназначенный для газотурбинного судна. Индекс КВКА 6/5 означает, что агрегат водотрубный, автоматизированный, с паропроизводительностью топливной части 6000 кг/ч и утилизационной – 5000 кг/ч с рабочим давлением пара 0,6 МПа.
Основная особенность агрегата состоит в том, что для работы турбогенератора он вырабатывает пар с небольшой температурой перегрева. С этой целью как в топливной, так и в утилизационной частях установлены пароперегреватели соответственно 3 и 7.
Топливная часть котла состоит из подъемных труб экрана 12 и
44
конвективного пучка 4, циркуляция воды осуществляется по опускным трубам 5. Утилизационная часть котла состоит из патрубка 8 подвода отработавших газов от ГТУ и омывают вначале пароперегреватель 7, затем водогрейные трубы пучка 2. Пароперегреватель 3 топливной части имеет змеевиковую конструкцию. Топочное устройство включает четыре горелки, расположенные по две на каждом фронте топливной части. Для всех элементов котла применены водогрейные трубы одинакового размера (29х2,5 мм), за исключением опускных труб размером 44х3 мм.
Рис.4.4.1.Вспомогательный водотрубный котел марки «КВКА 6/5» выпускаемый для газотурбинного сухогрузного судна
1 – пароводяной барабан; 2 – парозаборный дырчатый лист; 3 –пароперегреватель топливной части; 4 – конвективный пучок водогрейных труб; 5 – опускные трубы; 6 – водяной барабан топливной части; 7 – пароперегреватель утилизационной части; 8 – патрубок утилизационной части; 9 – сажеобдувочные устройства; 10 – водяной барабан утилизационной части; 11 – трубный пучок водогрейных труб утилизационной части; 12
– подъемные трубы экрана топливной части; 13 – металлическая перегородка раздела топливной и утилизационной части
Вкотле этого типа пароводяной барабан 1 общий для топливной
иутилизационной части, водяной барабаны для каждой части отдельные – для топливной 6, для утилизационной 10. В пароводяном
45
барабане 1 внутри размещен парозаборный щит 2 и необходимые устройства для нормальной эксплуатации котла.
4.5.Водотрубный котел «ВЭПОРАКС» фирмы «Вэнсон»
Рис.4.5.1.Котел «ВЭПОРАКС»
1 – выход дымовых газов; 2 – стопорный клапан; 3 – форсунка; 4 – парообразующая поверхность нагрева; 5 – вентилятор; 6 – топливный насос; 7 – питательный насос; 8 – теплый ящик
Котел «ВЭПОРАКС» фирмы Вэнсон – водотрубный; кипятильные трубки змеевикового типа (рис.4.5.1). Питательный насос 7 центробежного типа берет воду из теплого ящика 8 и направляет в нижнюю часть парообразующего змеевика. В конструкции котла «ВЭПОРАКС» предусмотрено верхнее расположение топочного устройства, в результате чего осуществляется возможность двухходового потока газов, т.е. топочные газы вначале идут вниз внутри топки, образованной змеевиком парообразующей поверхности нагрева, а затем поднимаются снаружи змеевика. Кожух котла двойной, причем межобшивочное пространство использовано для подвода воздуха к форсунке.
В конструкции котла не предусмотрены паровые или водяные коллектора, хотя в отдельных случаях могут быть установлены сепараторы пара.
Считается, что полное давление рабочего пара при пуске котла из холодного состояния может быть достигнуто за 2 мин. Сухость пара при этом составляет 95-97%. Котлы выпускаются паропроизводительностью 3500 кг/ч и давлением пара до 1,0 МПа.
46
4.6.Водотрубный котел «СТОУН-ВЭПОР»
Рис.4.6.1.Устройство водотрубного котла «СТОУН-ВЭПОР»
1 – фиксатор змеевиков; 2 – изоляция; 3,4,5 – наружный, промежуточный, внутренний змеевики; 6 – обмуровка
Вкотле «СТОУН-ВЭПОР», конструкция которого подобна конструкции котла «ВЭПОРАКС», предусмотрен сепаратор (4.6.1).
Вкотле «СТОУН-ВЭПОР» 90% воды проходящей через змеевики, превращается в пар. Пароводяная смесь, двигаясь с большой скоростью, уносит весь накипеобразующий шлам из змеевиков в сепаратор, где вода и шлам отделяются от пара. Предусматриваются периодические автоматические продувки сепаратора и возврат конденсата через конденсационный горшок в танк питательной воды. Тепло продуваемой воды утилизируется в специальном теплообменнике.
Как и в других котлах этого ряда, топка работает при избыточном давлении и имеет высокую тепловую напряженность топочного объема. Воздух, используемый для горения топлива, предварительно подогревается в пространстве, которое окружает верхнюю часть топки. Топочные газы опускаются вниз и в стороны, поперечно омывая трубы змеевиков. С целью лучшего смывания поверхности нагрева, спирально навитые змеевики расположены по ходу газов в шахматном порядке. Питательный и топливный насосы,
атакже вентилятор форсунки имеют привод от одного
47
электродвигателя. Полная производительность котла достигается через 3-4 мин после начала работы.
Основным элементом котла «СТОУН-ВЭПОР» является система змеевиков; она может включать до четырех спирально навитых змеевиков из труб, сваренных из секций длиной по 6100 мм. Змеевики подключаются к системе циркуляции с помощью штуцерных или фланцевых соединений. Эти соединения расположены снаружи кожуха установки с тем, чтобы ни одно из них не подвергалось воздействию греющих газов.
Такая конструкция позволяет демонтировать и заменять секции змеевиков без замены всего комплекта.
Топливная система котла «СТОУН-ВЭПОР», как и других котлов со спиральными змеевиками, спроектирована для работы на топливе, имеющем вязкость 6-12 сСт при температуре 200С.
Котлоагрегаты «СТОУН-ВЭПОР» изготавливают паропроизводительностью до 3000 кг; рабочем давлением пара до 4,0 МПа, в отдельных случаях до 7,9 МПа.
4.7.Водотрубный котел «КЛЕЙТОН»
Котел «КЛЕЙТОН» показан на рис.4.7.1. Котел однопроточный и его топочное устройство расположено внизу, а трубная система образована как геликоидальными, так и плоскими спиральными элементами. Экономайзерная секция состоит из пакета плоских спиральных змеевиков, расположенных над топкой. Сразу под экономайзерной секцией змеевиков последовательно с ней соединена секция парообразующих плоских змеевиков. Завершают парообразующую часть геликоидально навитые трубы, образующие водоохлаждаемые стенки топки.
Особенностью парообразующей секции поверхности нагрева является наличие так называемого термостатического витка (см.рис.4.7.2). Контроль теплового состояния труб парообразующей части поверхности нагрева, используемый в системе защиты парообразующей секции вследствие недостатка воды или другой причины, тепловое расширение частично закрепленного витка змеевикам приводит к срабатыванию быстрозапорного клапана топливной системы котла.
В отличие от котла «СТОУН-ВЭПОР» в котле «КЛЕЙТОН» и его системе применяют два насоса. Питательным насосом воду подают в сепаратор пара, поддерживая в нем постоянный уровень, а
48
циркуляционным насосом – из сепаратора пара воду прокачивают через змеевики.
Остальные технические характеристики котлов такие же, как у других котлов этого же класса. Котлы «КЛЕЙТОН» выпускают паропроизводительностью 260-4700 кг/ч при давлении рабочего пара соответственно 1,1 и 2,8 МПа.
Рис.4.7.1.Котел «КЛЕЙТОН»
1 – питательная емкость; 2 – термостатический виток; 3 – змеевики; 4 – выключатель подачи топлива; 5, 10, 11 – стопорный и дренажный клапаны; 6
– сепаратор пара; 7 – циклонный сепаратор; 8 – уровень воды; 9 – трубопровод автоматической продувки котла; 12 – вентилятор; 13, 14 – циркуляционный и питательный насосы
Рис.4.7.2.Топка котла «КЛЕЙТОН»
1 – наружное термостатическое кольцо; 2 – экран из хромо-никелевой стали; 3 – термостатический виток змеевика; 4 – трубопровод подвода воздуха; 5 – выход к сепаратору пара; 6 – конечный выключатель; 7 – упор; 8 – наружное кольцо
49
4.8.Котлы «МИУРА» типа VWS и VW
Рис.4.8.1.Котел типа VWS
1, 15 – верхний и нижний коллекторы; 2 – крышка верхнего коллектора; 3
– форсунка; 4 – электродвигатель вентилятора; 5 – заслонка; 6 – воздушный короб; 7 – воздухонаправляющее устройство; 8 – экран; 9 – кожух котла; 10 – футеровка; 11 – кипятильные трубы; 12 – выход дымовых газов; 13 – трубная доска; 14 – крышка нижнего коллектора
На судах японской постройки используются котлы типа VWS и VW выпускаемые фирмой «Миура» Япония, коренным образом отличающиеся от котлов, поверхность нагрева которых состоит из змеевиков.
Котел типа VWS (см.рис.4.8.1) состоит из двух кольцевых коллекторов прямоугольного сечения, которые соединены пакетом прямых труб, образующих стенки топки. Для удобного доступа к внутреннему пространству коллекторов их крышки крепят с помощью болтов.
В котельной установке с котлом типа VWS (см.рис.4.8.2) котел может быть использован в качестве сепаратора пара утилизационного котла. Рядом со штатными водоуказательными приборами расположены датчики уровня, включенные в электрическую цепь питательных насосов. Предусмотрена защита котла при снижении уровня воды до предельно допустимого.
50
Рис.4.8.2.Котельная установка с котлом типа VWS
_______ – питательная вода; _._._ – пар; _ _ _ – рециркуляция топлива;
_______ – топливный трубопровод; 1 – утилизационный котел; 2 – подогреватель топлива; 3 – топливный насос; 4 – топливные фильтры; 5 – отстойные танки; 6 – танк ввода присадок; 7 – установка для обработки добавочной воды; 8 – теплый ящик; 9 – питательные насосы; 10 – главный стопорный клапан; 11 – циркулярный насос утилизационного котла
Количество топлива, подводимого к форсунке, изменяют с помощью соленоидных клапанов, управляемых датчиками высокого и низкого давления пара. Температура топлива перед форсункой поддерживается постоянной с помощью регулятора установленного на линии подвода пара к подогревателю. Давление топлива перед форсункой также регулируется автоматически. В системе автоматического управления котла предусмотрена вентиляция топки перед включением форсунки, а также защита котла в случае обрыва факела. Интересной особенностью является защита по высокой температуре газа за котлом, что служит дополнительной мерой предотвращения работы котла в случае упуска воды.
Котлы «МИУРА» могут работать на топливах многих видов, применяемых в судовых дизельных установках. Они отвечают требованиям большинства классификационных обществ.
Котлы типа VWS производят паропроизводительностью 4001600 кг/ч с рабочим давлением 1,0 МПа, котлы типа VW до 2000-6700 кг/ч, давление пара 1,0 МПа.
51