7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы

теплоноситель – термомасло типа «Жилотерм» – очень высокого качества. Вспомогательный и утилизационный котлы имеют искусственную циркуляцию, создаваемую специальным насосом термомасла.

На pис.6.4.1 показана схема конструкции вспомогательного котла с термомасляным теплоносителем. Поверхность нагрева (она составляет 77 м2) скомпонована конструктивно в виде змеевиков наружного 5 и внутреннего 4. Котел имеет форму цилиндра диаметром 2250 мм и высотой 3045 мм, в верхней части которого размещена горелка 2 для сжигания мазута, воздух к горелки подводится по каналу 9.

Термомасло поступает сверху по трубам 3 и по наружному змеевику 5 движется вниз и далее к внутреннему змеевику 4, в котором оно имеет восходящее движение к верхним элементам 1 змееевика 4, и затем поступает в выходную трубу 8. Змеевики 5 по всей высоте цилиндра образуют сплошную стенку, а внутренние змеевики 4 в нижней части имеют разреженный участок 7, образующий проход для дымовых газов. Продукты сгорания, образовавшиеся в топке 10, поступают в кольцевое пространство, образованное сплошными стенками змеевиков 4 и 5, а в верхней части котла газы поворачивают вниз и движутся в кольцевом пространстве между наружными змеевиками 5 и корпусом котла 11. Отводятся газы в дымоход 6.

На рис.6.4.1 показано стрелками движение дымовых газов. Таким образом трубы змеевика 5 омываются газовым потоком с двух сторон и имеют только конвективный теплообмен, а змеевики 4 воспринимают лучистое тепло из топки 10 и частично конвективное тепло со стороны кольцевого пространства между змеевиками 4 и 5. Трубы змеевиков выполнены сварной конструкции без фланцевых соединений.

Температура термомасла на входе в котел составляет -1400С, а на выходе из него 1800С. Давление термомасла в змеевиках, создаваемого насосом около 1,0 МПа. Количество масла в котле 1,27

м3 (1280 кг).

Утилизационный котел в этой установке также змеевиковой конструкции.

Принципиальная схема термомасляного котла и его системы показано на рис.6.4.2.

72

Рис.6.4.1.1.Схема термомаслянного котла фирмы «WIESLOCH»

1 – корпус утилизационного котла; 2 – оросительные сопла экономайзера; 3 – змеевиковый экономайзер; 4 – дроссельная шайба, регулирующая поток жидкости; 5 – дифференциальный клапан с электромагнитным приводом для переключения потока жидкости на перегреватель.; 6 – промежуточный охладитель; 7 – дифференциальный клапан с электромагнитным приводом; 8 – вспомогательный подогреватель; 9 – дроссельная шайба как регулятор потока к потребителям; 10 – дифференциальный клапан с электромагнитным приводом; 11 – аварийный клапан быстрого осушения; 12 – басширтьедбный бак; 13 – дроссельная шайба снижения давления потока; 14 – дифференциальный клапан с электроприводом; 15 – деаэрационный сосуд; 16 – масляные фильтра; 17 – масляные насосы системы; 18 – дренажный танк; 19 – масляный танк термомаслянной системы; 20 – масляный насос подкачки масла в расширительный танк; 21

– сифон спуска воды их корпуса утилизационного котла

Обозначение на рис.: ТА – термостат; Т1 – термометр; Р1 – давление; ПА – дроссельная шайба; РТ – прессостат; 1А – уровень в расширительном баке; м – манометр; ХА – регулятор сброса воды в дренажный танк.

6.4.2.Конструкции и назначение узлов и элементов термомаслянной котельной установки

Экономайзер Экономайзер состоит их концентрически расположенных

змеевиков. Горячие отработанные газы от главного двигателя проходят через змеевики и отдают свое тепло жидкому теплоносителю маслу. Таким образом, экономайзер утилизирует тепло выхлопных газов.

При остановке двигателя или его работы на пониженной нагрузке – соответственно понижается температура выхлопных газов, т.е. понижается температура теплоносителя.

Для обеспечения постоянства тепла потребителей к системе, автоматически подключается подогреватель, работающий от форсунки.

В системе теплоносителя после экономайзера установлена дроссельная шайба и дифференциальный переключатель давления для регулирования потока масла через подогреватель. Также установлены предельные термостаты для масленого теплоносителя и выхлопных газов.

Для промывки змеевиков экономайзера установлены оросительные сопла, которые имеют дистанционное включение; в течение 30 минут данные сопла применяются и для охлаждения экономайзера.

После экономайзера установлен термостат для контроля отсутствия возгорания в выхлопном тракте.

76

В системе теплоносителя после экономайзера установлена дроссельная шайба и дифференциальный переключатель давления с целью регулирования потока жидкости через подогреватель; в системе также установлены предельные термостаты для жидкостного теплоносителя и выпускных газов. Внутри утилизационного котла установлены оросительные сопла. В случае перегрева поверхности нагрева змеевиков в оросительные сопла автоматически подается вода и в течение 30 минут они могут быть задействованы и охлаждают поверхность нагрева змеевика.

Примечание: во избежание сернистых отложений на поверхности обогрева экономайзера – постоянно содержать его подогретым.

Второй термостат, установленный после экономайзера, установлен для контроля возгорания.

Промежуточный охладитель Промежуточный охладитель устанавливается после

экономайзера. Он в системе применяется в том случае, если температура выхода теплоносителя из экономайзера выше необходимой для потребителя. В этом случае дифференциальный запорный клапан 5 перепускает часть теплоносителя через промежуточный охладитель. Далее после охладителя теплоноситель направляется к подогревателю 8.

Примечание 1. Масляные циркуляционные насосы подсоединены таким образом, чтобы в случае аварии работающего насоса, автоматически подключался запасной насос. Включение второго насоса происходит по сигналу прессостата, установленного на линии после насосов.

Примечание 2. Секущие клапана на системе всегда должны быть открыты. Клапана на всасывании насосов невозвратные для обеспечения предотвращения обратного протока жидкости.

6.4.3.Особенности эксплуатации термомаслянного котла

Эксплуатационные параметры котла:

1.Температура теплоносителя по выходу из экономайзера –

1850С.

2.Температура теплоносителя при входе в экономайзер не ниже

-1400С.

3.Давление теплоносителя в системе – 10 бар.

При понижении давления ниже 4 бар включается резервный

77

циркуляционный насос.

Впроцессе эксплуатации котла проверяют исправность термостата максимальной температуры теплоносителя. Для этого уменьшают установку термостата во время нормальной работы установки. Срабатывает сигнализация и установка выключается. Зажигается лампа «максимальная температура теплоносителя». Возвращают установку термостата в прежнее положение, и нажимают кнопку восстановления работы системы.

Как проверить термостат максимальной температуры газов? Для этого при нормальной работе установке начните уменьшать установку термостата пока не он не отключится. Вернуть установку термостата в прежнее положение и нажать кнопку восстановления работы системы.

Проверить автоматическое включение циркуляционного резервного насоса: при закрытии нагнетательного клапана работающего насоса он должен включаться при давлении в системе 4 бара.

Проверить работу форсунки подогревателя: форсунка начинает работать в следующей последовательности – продувка топки, зажигание, работа.

Если необходимо, задействуйте систему защиты и автоматического управления до тех пор, пока температура теплоносителя будет ниже температуры установки термостата минимальной температуры. При достижении минимального потока форсунка начнет работать с полной производительностью.

Втечение 30 минут поддерживайте температуру теплоносителя на уровне 1000С. Прожгите систему с помощью специальных клапанов подогревателя от форсунки и экономайзера и выпустите воздух через расширительный танк. Также деаэрацию можно производить через дистанционно управляемые клапан, если он есть в наличии.

Когда исчезнет колебание давления в системе, поднять температуру на 100С, а установку регулятора на 1100С и проработать

сэтой температурой около 15 минут.

Когда колебания давления исчезнут, поднять температуру еще на 100С и проработать на этой температуре примерной 15 минут. Повторять эту процедуру до достижения температуры теплоносителя 1850С. Проработайте при этой температуре, пока не исчезнет колебание давления на манометрах и в системе защиты по потоку

78

жидкости.

Для ускорения процесса прожигания производить прокачку теплоносителя последовательно через подогреватель, экономайзер, и потребители тепла. При появлении пара он будет вытеснен в расширительный танк. Когда расширительный танк переполнится, теплоноситель через предохранительный клапан перельется в дренажный танк.

ГЛАВА II

Раздел 7.Конструкции утилизационных паровых котлов 7.1.Общие сведения

Потери тепла с уходящими выпускными вазами судовых дизелей составляют 25-50% от общего теплового баланса. Поэтому естественно стремление судостроительных фирм как можно полнее утилизировать бросовое тепло для судовых нужд. Одним из способов использования тепла уходящих выпускных газов, является установка утилизационных котлов для генерации пара низкого давления.

Утилизационные котлы различают по следующим признакам:

по назначению – парогенераторы, парогенераторыглушители, водогрейные, водогрейные-глушители;

по виду испарительной поверхности – газотрубные и водотрубные;

по виду теплоносителя – работа на выпускных газах дизеля (утилизационные), или на выпускных газах и топливе, сжигаемом в топке котла (комбинированные)

по системе управления – автоматизированные и ручного

управления.

Автоматизированные котлы могут быть оснащены следующими способами регулирования паропроизводительности:

-с газовым перепуском (частичном иди полном);

-со сбросом излишков пара в конденсатор;

-со сбросом излишков пара на потребителя пара.

На морских судах с дизельными установками устанавливаются утилизационные котлы различных конструкций и размеров, что в основном зависит от требований судовладельцев и обусловленных размерами судна (машинного отделения) потребностью в паре судна и особенностью эксплуатации судна и его энергетической установки.

Как и обычные вспомогательные котлы, утилизационные котлы можно классифицировать на водотрубные и огнетрубные с

79

различными конструктивными системами утилизации тепла.

На большинстве морских судов установлены и эксплуатируются водотрубные котлы с многократной принудительной циркуляцией. В состав котельной установки в этом варианте входят, кроме котлов с принудительной циркуляцией, сепаратор пара и циркуляционные насосы.

Рассмотрим принципиальную схему компоновки утилизационной установки вспомогательными механизмами представленную на рис.7.2.1.

Установка состоит из утилизационного водотрубного котла с принудительной циркуляцией, сепаратора пaрa 4, циркуляционного насоса 5, питательного насоса 7, цистерны питательной воды 9 и других устройств.

Принцип работы такой установки следующий: питательный насос 7 забирает воду из цистерны питательной воды 9 и подает ее в сепаратор 4. Отсепарированная вода смешивается с водой, подаваемой питательным насосом 7 забирается циркуляционным насосом 5 и прокачивается через утилизационный котел 1.

Отходящие от двигателя газы омывают трубный пучок котла, в котором испаряется часть воды, прокачиваемой через змеевики циркуляционным насосом 5. Из собирающего коллектора утилизационного котла пароводяная смесь по трубопроводу поступает в паровое пространство сепаратора. Отделенный в сепараторе пар через паропровод направляется к потребителям. Количество воды, подаваемой питательным насосом в сепаратор, соответствует суммарной производительности котла. В сепараторе поддерживается постоянный уровень воды с помощью автомата или вручную, путем изменения режима работы питательного насоса или изменения степени открытия переключающего клапана. За уровнем воды в сепараторе контролируют по водомерному стеклу.

Количество пара, забираемого из сепаратора, зависит от работы внешних потребителей. При превышении количества генерируемого пара над расходуемым, давление в магистрали возрастет и при достижении давления пара критической величины, пружинный клапан 10 открывается, соединяя магистраль с конденсатором. Таким образом, излишки пара сбрасываются в конденсатор 2 до момента снижения давления пара, после чего пружинный клапан 10 закрывается. Конденсатор, куда сбрасываются излишки пара, работает постоянно. Он прокачивается забортной водой, подаваемой

80

специально предназначенным для этой цели циркуляционным насосом 3.

Ниже приводится краткое описание наиболее распространенных конструкций водотрубных утилизационных котлов с принудительной циркуляцией.

7.2.Котлы обычного типа (без газового регулирования)

На рис.7.2.1 представлен змеевиковый котел предназначенный для работы на отработавших газах двигателя внутреннего сгорания с рабочим давлением Р = 0,5 МПа (5 кг/см2).

Кожух котла цилиндрический и состоит из приемной камеры 10 левой обшивки 1, правой обшивки 7 и камеры глушения 6, соединенных болтами. Коллекторы 2 вварены в жесткую стальную раму, прикрепленную к обшивке также болтами. Для обеспечения плотности все элементы кожуха котла уплотнены прокладками, изготовленными из двухслойной асбестовой ткани или паранита.

Испарительная поверхность состоит из параллельно включенных змеевиков, концы которых вварены в раздающий и собирающий коллекторы. Коллекторы изготовлены из цельнотянутых труб и имеют одинаковые диаметры и длину. Низкое рабочее давление пара позволяет донышки коллекторов изготавливать плоскими. Змеевики 15 лежат на нижней крестовине 12, которая опирается на опоры (угольник) 11, приваренные к верхней части приемной камеры 10. Bo избежание вибрации при работе двигателя, которая может привести к нарушению плотности соединения коллекторов со змеевиками, последние стянуты связями 14 с помощью крестовины 12, 16.

Для наблюдения за состоянием поверхности нагрева и для обдувки установлена проставка 13 из полосовой стали, выполненная в виде крестовины. В районе проставки с переднего фронта имеются два лючка круглой формы диаметром 200 мм каждый. Для осмотра и чистки на приемной камере 10 и камере глушения 6 имеется по одному такому же лючку, как и на обшивке.

Котел крепится к фундаменту при помощи двух горизонтальных опор 8, приваренных к приемной камере 10. Раскрепление котла осуществляется вертикально опорой 17, расположенной на камере глушения 6.

81