Принцип действия паровых котлов

Паровой котел - это агрегат, предназначенный для непрерывного производства пара определенного давления и температуры в результате превращения любого вида энергии в тепловую. В большинстве котлов пар образуется в результате сжигания топлива в его топке и передачи полученного тепла воде, находящейся внутри котла.

Наиболее распространенным источником тепловой энергии, используемой на судах, является твердое и жидкое топливо. Довольно широко используется тепло отходящих газов от ДВС (в утилизационных котлах), которые имеют температуру 300-400⁰С.

Паровые котлы, установленные на судах, разделяются на огнетрубные, водотрубные и комбинированные. В огнетрубных котлах горячие дымовые газы проходят внутри дымогарных трубок, снаружи омываемых водой. В водотрубных котлах по водогрейным трубкам движется вода и пар, а снаружи они омываются горячими газами. В комбинированных котлах сочетаются элементы конструкции огнетрубного и водотрубного котлов.

На рис.2 даны простейшие схемы огнетрубного и водотрубного котлов.

Котлы состоят из: Т -топка, В -воздух, 1 -топочная камера, 2 -топочное устройство, 3 -водоуказательный прибор, 4 -манометр, 5 -главный стопорный клапан, 6-предохранительный клапан, 7 -дымоход, 8- газоход, 9 -прочный корпус, в котором находится пар и вода (огнетрубные котлы), 10 -опоры фундамента, 11 -питательный клапан, 12 -воздухоподогреватель, 13 -экономайзер, 14 -нижний и верхний пароводяные барабаны, 15 -водогрейные трубки, 16 -(подогретый воздух) воздухопровод, 17- пароперегреватель.

 

Классификация котлов

Все паровые котлы классифицируются:

1. По назначению: главные и вспомогательные.

 

2. Главные - это котлы, вырабатывающие пар для СЭУ.

3. Вспомогательные - это котлы, вырабатывающие пар для работы вспомогательных механизмов, хозяйственно-бытовых и технологических нужд.

4. От омывания газами - водотрубные, огнетрубные и комбинированные.

5. От циркуляции воды - естественная и принудительная циркуляция

6. От сжигаемого топлива - в твердом и жидком

7. Утилизационные котлы - используют тепло уходящих газов ДВС

8. По давлению пара - низкого, среднего, высокого.

Низкого давления до 1,5-2,2 МПа (15-22 кгс/см²)

Среднего давления до 2,2-3,2 МПа (22-32 кгс/см²)

Высокого давления до 3,2-6,4 МПа (32-64 кгс/см²)

9. Конструктивно - по числу барабанов: одно, двух, трех и четырех.

СУДОВЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ должны отвечать требованиям: иметь минимальную массу и габаритные размеры, быть простыми и надежными в эксплуатации, обладать хорошими маневренными качествами, отличаться высокой экономичностью в работе. Компоновка котла должна обеспечивать удобство обслуживания и ремонта отдельных узлов.

 

Характеристики котла:

1 -производительность;

2 -давление;

3 -температура;

4 -КПД;

5 -поверхность нагрева;

6 -масса котла.

Топливо для котлов:

1 -мазут;

2 -дизтопливо;

3 -уголь;

4 -угольная пыль;

5 -природный газ.

Мазут и дизельное топливо хранят в танках (или цистернах).

Уголь и угольная пыль хранятся в бункерах.

Природный газ в емкостях под давлением (суда перевозящие газ- газовозы )

Топливная система - в нее входят:

1 - Основные танки топлива; 2 -перекачивающий насос; 3 - расходная емкость мазута; 4 - растопочная емкость дизтоплива; 5 - фильтра грубой очистки; 6 - подогреватели мазута; 7 - сдвоенные щелевые фильтры (тонкая очистка); 8 -топливный насос.

Для перекачки мазута в работе насосы с рабочим давлением 0,5-0,8 МПа (5-8 кгс/см²).

Для подачи к форсункам насосы с рабочим давлением 1,2-2,5 МПа (12-25 кгс/см²).

Мазут подогревают до температуры 90-100⁰С

Форсунки, применяемые на котлах:

На рис.57 изображена пароструйная форсунка. Она состоит из: 1- накидная гайка распылителя; 2 - распылитель; 3 - шайба; 4 - накидная гайка; 5 - уплотнение; 6 - стопорное кольцо; 7 - наконечник; 8 -топливная трубка; 9 - паровая трубка; 10 -рукоятка, 11 - корпус форсунки.

Работа форсунки: Топливо по каналу в корпусе подается к шайбе 3. Через отверстия в шайбе мазут поступает к каналам распылителя, а по ним в вихревую камеру, из которой через отверстие топливного ниппеля распылителя выходит распыленным из форсунки, вращаясь с большой частотой. Пар проходит по каналу в корпусе, паровой трубке и каналу в наконечнике, к шайбе распылителя 3, в которой имеется 8 продольных каналов по окружности для его прохода.

 

 

 

Проходя по ним и по таким же каналам в распылителе 2 пар по четырем каналам в распылителе с другой стороны, попадает в полость, ограниченному поверхностью сопла, распылителя и наружной стороной ниппеля. Отсюда через зазор, образуемый отверстием в сопле и ниппеле, пар с большой скоростью выходит из форсунки, подхватывая капли топлива, выходящие из топливного отверстия ниппеля, в процессе истечения пара они дробятся и хорошо смешиваются с воздухом.

 

На рис.59 показана конструкция ротационной форсунки. Вал распылителя и вентилятора 10, установленный в подшипниках качения, приводится во вращение от электродвигателя 7 при помощи ременной передачи 8. С одного конца к валу 10 по штуцеру 9 подводится мазут, который по трубе 11, проходящей внутри вращающегося вала, поступает на внутреннюю поверхность распыливающего стакана 4, закрепленного на валу. На хвостовой части стакана на шпонках установлено рабочее колесо вентилятора первичного воздуха. Вторичный воздух от котельного вентилятора подается по воздушному коробу 6 к воздухонаправляющему устройству 3. Его количество регулируется заслонкой 2. Первичный воздух поступает к рабочему колесу 1 через приемный патрубок 12. Количество воздуха может регулироваться заслонкой 14.

 

 

 

Расход топлива и вторичного воздуха регулируется с помощью рычага 13. Топочное устройство в сборе крепится к фронтовому листу 5.

На рис.60 показана наиболее распространенная конструкция воздухонаправляющего устройства. Это устройство 22 смонтировано в воздушном коробе 6 и крепится к фронтовому месту 10 при помощи болтов.

Фурма со стороны топки выкладывается из фигурного кирпича 3, в пазы которого вставляется четыре трубки турболизатора 1. Они служат для подвода воздуха из воздушного короба в топочное устройство и способствуют лучшему смесеобразованию. Основная часть воздуха проходит между лопатками 5 воздухонаправляющего устройства 22, которые установлены под определенным углом к горизонтальной оси, что способствует закручиванию выходящего воздушного потока. Зазоры между фурменными кирпичами заполняются шамотной обмазкой 4. Форсуночная труба 8 служит для центрирования форсунки 21 и располагается строго по оси воздухонаправляющего устройства. На конце форсуночной трубы, выходящим в топку, устанавливается щелевой диффузор 2, служащий для улучшения смесеобразования и стабилизирующий горение факела. Для регулирования воздушного потока и его дозировки служит кольцевая заслонка 7, перемещение которой осуществляется при помощи тяг 15 с рукоятками 16. Для уплотнения тяг 15 служит устройство, состоящее из нажимной втулки 11, манжетного уплотнения 12 и манжетного держателя 13. В рассматриваемом топочном устройстве используется паромеханическая форсунка, которая крепится в башмаке 17 при помощи скобы 18 и стопора 19 с рукояткой 20. Фотосопротивление 14, служащее для контроля за горением факела, устанавливается в смотровой трубе 9 лишь на одном топочном устройстве для всего котла. Оно дает импульс для срабатывания электромагнитного клапана, перекрывающего подачу топлива к форсункам при затухании факела. В смотровой трубе имеется четыре отверстия, через которое подается воздух из воздушного короба для охлаждения стекла фотоэлемента. Некоторые котлы оборудованы двумя топочными устройствами, каждое из которых снабжено независимым воздухонаправляющим устройством.

Водоуказательные приборы

На рис.71 показан водоуказательный прибор с плоским стеклом КЛИНГЕРА, оно состоит из: 1 - кран продувания водой и паром, 2 и 5 - щтуцера сообщающиеся с паровой и водяной полостями, 3 - смотровая рамка, 4 - стекло КЛИНГЕРА, 6 - 9 - фланцы соединяющие водоуказательную колонку с верхним барабаном котла, 7 - 10 - паровой и водяной краны, 11 - шпильки и гайки, которые крепят смотровую рамку 3 к призматическому корпусу 8.

 

Система котельной воды состоит:

1- Цистерна котельной воды; 2 - теплый ящик; 3 - фильтра; 4 - два

питательных насоса; 5 - экономайзер; 6 - труба питательной воды в котле. Для работы вода подкачивается в теплый ящик, где она подогревается до 60-70⁰С, через фильтра насосами прокачивается через экономайзер где подогревается до 105-115⁰С и с такой же температурой подается в котел.

Арматура водотрубного котла

1 - невозвратный питательный клапан; 2 - водоуказательный прибор; 3 - клапан отбора котловой воды (для анализа); 4 - два клапана для подключения манометров, 5 - сдвоенный предохранитель, 6 - клапан заполнения котла водой с двумя фланцами, один из которых для ввода присадок, 7 - контрольный предохранительный клапан, 8 - воздушный клапан, 9 - главный стопорный клапан, 10 - клапан верхнего продувания.

 

Вспомогательный вертикально-водотрубный ассиметричный котел представлен на рис.34:

 

Он состоит из: 1 - пароводяной барабан; 2 - сепаратор или отбойный щит для повышения сухости пара; 3 - питательная труба в пароводяном барабане по всей длине барабана; 4 и 5 экранный пучок труб, 6- водяной барабан, 7 - конвективный пучок труб; 8 - змеевик подсушки пара идущего к паромеханической форсунки для распыливания мазута.

 

 

На рис.40 показан водотрубный утилизационный котел с принудительной циркуляцией воды.

 

Он состоит из: 1 - газовая камера; 2 - входная и выходная камеры; 3 - змеевики, которые крепятся при помощи сварки к входной и выходной камерам; 4 - глушитель; 5 - газоход; 6 - газовый канал; 7 и 8 - заслонки для подачи или перепуска выхлопных газов в зависимости от давления пара, они сблокированы так, что при открытой одной закрыта другая. Они работают в автоматическом режиме, но предусмотрено и ручное управление.

 

 

ВОДОПОДГОТОВКА