-Конструкции котлов

стопорный клапан 6, главный 4 и импульсный 5 предохранительные клапаны, питательный клапан 7, водоуказатель 8, импульсный генератор 9 термогидравлического регулятора питания, клапан верхнего продувания и другая арматура. На водяном коллекторе 12 находятся клапаны нижнего продувания. Котёл крепят к судовому фундаменту с помощью четырех опор 13 и переходных стульев 1. Две опоры приварены к водяному коллектору 12, две другие — к кожуху. Питательный насос, вентилятор и блок автоматического управления (БАУ) монтируют вблизи ПГ на отдельных фундаментах.

Все паровые котлы типа КАВ аналогичны по конструкции, но имеют различные теплотехнические и массовые характеристики, габариты и состав арматуры.

На рис. 5 изображен поперечный разрез котла КАВ 6,3/7. Корпус котла состоит из парообразующих труб конвективного пучка17, экрана 11, трех рядов опускных труб 10, пароводяного 1 и водяного 12 коллекторов. Пучки 17 и 10 имеют шахматное строение. У котла типа КАВ паропроизводительностью D < 4 т/ч размер всех труб равен 29х2,5 мм. В котлах с D > 4 т/ч размер опускных труб 44,5х3 мм. Крепление труб в коллекторах (узел II) выполнено путем раздачи концов труб специальным инструментом — вальцовкой.

Коллекторы 1 и 12 сварные и состоят из обечаек и двух приварных штампованных днищ. На заднем днище пароводяного коллектора и на обоих днищах водяного коллектора сделаны овальные лазовые отверстия 13, закрываемые изнутри крышками с помощью двух наружных скоб, шпилек и гаек. К стенкам коллекторов приварены штуцера, патрубки и другие элементы для присоединения труб, арматуры и стенок кожуха.

Кожух котла сварной, газоплотный, образован двойными фронтовыми (передней, задней), боковыми и потолочной стенками, выполненными из листового и профильного проката. Наружные 15 и внутренние 16 стенки кожуха образуют межкожуховое пространство (МКП), через которое проходит воздух перед поступлением в топку. Такое устройство стен защищает котельное отделение от проникновения в него продуктов сгорания и уменьшает тепловые потери от наружного охлаждения. Жесткость конструкции кожуха обеспечивается установкой распорных скоб 5, трубных связей 2 и перегородок 4. На внутренних и наружных стенках кожуха имеются окна, плотно закрываемые крышками 14 с помощью задраек 18. Окна служат для доступа к трубным поверхностям нагрева и в МКП. На задних стенках кожуха расположено лазовое отверстие для проникновения внутрь топки.

С целью наблюдения за горением и состоянием кладки в передней и задней стенках кожуха сделаны отверстия 3, соединенные патрубком с головкой специального смотрового устройства. Корпус головки, где находится обойма с двумя синими жаростойкими стеклами, имеет внутреннюю и наружную крышки, защищающие стекла от перегрева из топки и от механических повреждений снаружи. Кирпичная кладка передней 7 и задней стенок в районе топки и частично в районе трубного пучка выполнена из огнеупорных шамотных кирпичей, установленных на слой асбестового картона. Для кладки используют кирпичи: квадратные с центральными и смещенными отверстиями для болтов, фасонные для фурмы 6 и смотровых устройств и трехгранные. В районе топки кирпичи крепят к внутренним стенкам болтами 19, головки которых утапливают в отверстие кирпича, а затем замазывают раствором мертеля.

В районе пучков труб кирпичи крепят на таврах 21 или угольниках 20. Все кирпичи скрепляют между собой раствором шамотного мертеля. Боковые и потолочные стенки, а также передние и задние стенки кожуха, свободные от кирпичной кладки, изолируют слоем асбестового картона, который со стороны газов покрыт листами из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Открытые наружные поверхности коллекторов изолируют совелитовыми плитами, укладываемыми на слой совелитовой подмазки. Плиты обтягивают металлической сеткой и покрывают слоем совелитовой штукатурки. Изоляцию обечаек коллекторов закрывают оцинкованными стальными листами, на днищах пароводяного коллектора ее оклеивают тканью и окрашивают. Торцы водяного коллектора имеют патрубки, на которые устанавливают наружные крышки.

Опоры 8 крепят к переходным стульям 9 болтами и гайками. Одну из опор закрепляют неподвижно, остальные для обеспечения свободы температурных деформаций делают подвижными. За неподвижную обычно выбирают опору, которая в плане располагается ближе к стопорному клапану с целью уменьшения влияния теплового расширения конструкции котла на деформацию главного паропровода. Следующая опора, установленная на одной с ней линии, параллельной оси коллектора, подвижна только в направлении этой линии. Третья опора подвижна в поперечном, а четвертая - в продольном и поперечном направлениях. Подвижность опоры обеспечивается тем, что отверстия под болты делают овальными. На болты всех опор надеты дистанционные втулки, высота которых на 1 мм больше толщины плиты опоры. Переходные стулья приваривают к судовому фундаменту.

На рис. 6 показана схема топливной системы парового котла КАВ 6,3/7.

Рис. 6. Схема топливной системы парового котла КАВ 6,3/7

Для растопки котла используют дизельное топливо, которое забирается насосом 7 из расходной цистерны 5 через фильтр 6 и подается к топочному устройству 13 через специальный клапан. Давление дизельного топлива поддерживается таким, чтобы обеспечить 20 %-ную нагрузку котла.

Во избежание попадания топлива в топку в случае отказа клапана 11 и при расположении расходной цистерны 5 выше уровня форсунки на трубопроводе дизельного топлива предусмотрен вертикальный участок с предохранительным устройством 8, возвышающимся над цистерной. При отсутствии избыточного давления устройство 8 сообщает топливный трубопровод с атмосферой.

Один из насосов 3 забирает основное топливо (мазут) через фильтр 2 и прокачивает его через топливный блок 4, где осуществляется подогрев топлива. Топливный блок включает

секции 22 и 20 подогревателя, фильтр 21, регулятор 9 и датчик вязкости 10. При работе котла датчик вязкости воздействует на регулятор 9, который устанавливает необходимый расход греющего пара на подогреватель и тем самым обеспечивает нужный подогрев топлива. Конденсат греющего пара через конденсатоотводчик 23 направляется на слив. Из топливного блока топливо поступает через регулирующий топливный клапан 18 регулирующего блока 17 к электромагнитному ре-циркуляционному клапану 16. До тех пор, пока вязкость основного топлива не достигнет нужного значения, клапан 16 направляет его в цистерну 1, а в форсунку на горение поступает дизельное топливо. Одновременная подача в форсунку различных топлив исключается.

Как только вязкость основного топлива достигнет нужного значения, происходит автоматическое переключение работы топочного устройства на основное топливо, для распыливания которого через регулятор давления 12 подается пар из пароводяного коллектора котла, а работа насоса 7 и подача воздуха на распыл дизельного топлива прекращаются.

На пути распыливающего пара установлен сепаратор 14, из которого отсепарированная влага направляется на слив. Необходимое соотношение расходов воздуха и топлива обеспечивает регулирующий блок 17, который состоит из регулятора перепада давления топлива 19, регулирующего топливного клапана 18 и клапанов ручного регулирования перепада давления.

При изменении нагрузки котла меняется давление пара и по сигналу из БАУ приводится в действие исполнительный механизм. Последний воздействует на регулирующий топливный клапан 18, изменяющий расход топлива, и привод воздушной заслонки, расположенной в канале подвода воздуха от вентилятора к котлу, устанавливая ее в новое положение, соответствующее изменившемуся расходу топлива.

Рис. 7. Схема питательной системы парового котла КАВ 6,3/7

Для предотвращения попадания топлива в топку при выключенном горении служит быстродействующий запорный клапан 15 с пружиной, закрывающей его при отсутствии давления в топливном трубопроводе.

Во избежание охлаждения подогретого топлива участок трубопровода между топливным блоком 4 и топочным устройством 13 обогревается паром, отбираемым из трубопровода распыливающего пара. Конденсат этого пара отводится в сливной трубопровод от сепаратора.

Схема питательной системы парового котла КАВ 6,3/7 представлена на рис.7.

Питание котла осуществляется конденсатом из теплого ящика 1 (рис. 7), подаваемым одним из питательных насосов 3 по магистрали автоматического или ручного питания через ионообменный фильтр 4. На напорной магистрали автоматического питания установлен клапан 6 одноимпульсного термогидравлического регулятора прямого действия, а на магистрали ручного питания — клапан 7.

Принцип действия одноимпульсного термогидравлического регулятора прямого действия заключается в следующем. В импульсном генераторе 8 имеется герметичная кольцевая полость, образованная наружной и внутренней трубами. Внутренняя труба соединяется с паровым и водяным пространством коллектора, а кольцевая полость — с пространством над мембраной автоматического клапана 6 и заполняется дистиллированной водой, уровень которой несколько выше уровня воды во внутренней трубе. В рабочем состоянии вследствие теплообмена между водой и паром во внутренней трубе и водой в кольцевом пространстве в нем происходит частичное испарение воды и возрастает давление.

При изменении уровня воды в коллекторе, а следовательно и во внутренней трубе, меняется длина ее парового участка; в связи с этим меняется давление в кольцевой (импульсной) полости. Это давление передается мембране, жестко связанной с регулирующим клапаном 6; при этом изменяется проходное сечение клапана и устанавливается соответствующий расход питательной воды.

При переходе с автоматического питания на ручное и обратно нужно переключить манометр давления питательной воды с помощью трехходового крана 5. Количество воды, прошедшее через фильтр 4, фиксируется счетчиком 2. Для регенерации фильтра 4 предусмотрена специальная система.

Утилизационные котлы.

Утилизационные котлы (УК), в которых теплоносителем служит теплота отработавших газов дизелей или газовых турбин, генерируют пар или подогревают воду и в соответствии с этим именуются котлами утилизационными паровыми или котлами утилизационными водогрейными. Максимально возможная паропроизводительность УК определяется характеристиками двигателя и параметрами отработавших газов. Паропроизводительность колеблется в широких пределах - от 0,20 до 8 кг/с. Давление пара, лимитируемое температурой отработавших газов, не превышает 1,6 МПа. Котлы могут производить насыщенный, перегретый пар, а также тот и другой одновременно. Широкое распространение на судах получили водотрубные котлы, газотрубные используются реже. В большинстве котлов применяется принудительная циркуляция, однако имеются УК и с естественной циркуляцией. В книгах [1 - 7] приведены характеристики наиболее распространенных УК. В этих котлах используется значительное количество теплоты, выделяемой топливом при сгорании в двигателе (дизеле, газовой турбине). Общая длина труб змеевиков котла может достигать десятков тысяч метров. Газодинамическое сопротивление больших котлов составляет 5000 Па и более.

Рис. 8. Поперечный разрез утилизационного котла типа КУП 165/7

На рис. 8 показан поперечный разрез установленных на отечественных сухогрузных теплоходах утилизационных котлов типа КУП 165/7. Котел предназначен для обеспечения паром бытовых и технологических нужд судна.

Котел состоит из трубной парообразующей части, газоперепускного устройства и искроуловителя, скомпонованных в сварном газоплотном кожухе. Котел работает совместно с автономным сепаратором пара. Трубная часть котла выполнена из двух самостоятельных пакетов — правого 6 и левого 14, расположенных в кожухе 13 по обе стороны газоперепускного короба 5. Каждый пакет состоит из входного и выходного коллекторов и 22 - х параллельно включенных змеевиков. Трубы змеевиков приварены к коллекторам. Коллекторы изготовлены из труб диаметром 159 мм и толщиной 7 мм и имеют съемные донышки. Для осмотра внутренних поверхностей змеевиков на коллекторах предусмотрены лючки. В газоперепускное устройство 12 входят газорегулирующая камера 8, две газорегулирующие заслонки 9, газоперепускной короб и обтекатель 10. Искроуловитель 15 состоит из направляющих лопаток 3, расположенных по касательной к окружности, сетки-диафрагмы 1 и конуса 2. Кожух котла выполнен однослойным из листовой и профильной стали. Для осмотров, чистки и ремонта котла на стенках кожуха предусмотрены лазы 4 со съемными щитами.

Рис. 9. Поперечный разрез утилизационного котла типа КУП 3100

Пар для паротушения поступает через патрубки 11 (один из них на кожухе искроуловителя и два на кожухе газорегулируюшей камеры). Котел крепится к четырем горизонтальным: опорам 7.

Выпускные газы двигателя поступают в газорегулирующую камеру, а из нее газорегулирующими заслонками направляются на парообразующие пакеты и в газоперепускной короб. Потоки газов затем смешиваются и завихряются в искроуловителе, где происходит выпадение частиц золы и несгоревшего топлива. Котел надежно работает при повышении температуры выпускных газов до 400 0С, может находиться без воды при работающем двигателе, а также вводится в действие из сухого состояния без остановки двигателя. Конструкция котла обеспечивает снижение шума двигателя на 10 – 12 дБ.

На рис. 9 представлен УК большой паропроизводительности типа КУП 3100, входящий в состав главной газотурбинной установки (ГТУ) судов отечественной постройки бывшей серии «Капитан Смирнов»[1].

Перегретый пар направляется на вспомогательную турбину, работающую через общий с главной турбиной редуктор на гребной винт. Массовый расход перегретого пара составляет 6,7 кг/с. Насыщенный пар используется в системе теплоснабжения судна. Массовый расход насыщенного пара составляет 0,63 кг/с.

Экономайзер 1 состоит из ста четырёх одноходовых змеевиков, парообразующий пучок 2 – из ста четырёх сдвоенных одноходовых змеевиков, а пароперегреватель 3 - из ста восьмидесяти четырёх (в двух секциях) одноходовых змеевиков. Все трубы пучков имеют оребрение в виде навитой по спирали ленты и расположены в шахматном порядке.

Список источников:

1.Эксплуатация судовых котельных установок: Учеб. для высш. инж. мор. уч-щ / В.М. Федоренко, В.М. Залётов, В.И. Руденко, И.Г. Беляев.- М.: Транспорт, 1991.- 272 с.

2.Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: Учебное пособие.- 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Судостроение, 1988.-296 с.

3.Енин В.И. Судовые паровые котлы: Учебник для вузов.- 2-е изд. перераб и доп. –

М.: Транспорт, 1984.- 248 с.

4.То же.- 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1993.- 300 с.

5.Тейлор Д.А. Основы судовой техники. Пер. с англ.- М.: Транспорт, 1987.- 320 с.

6.Ларионов И.Д., Беляев И.Г. Вспомогательные турбинные и котельные установки морских судов: Учеб. для мореход. уч-щ.-3-е изд. перераб. и доп.- М.:

Транспорт,1988.- 224 с.

7.Верете А.Г., Дельвиг А.К. Судовые паровые и газовые энергетические установки: Учеб. для мореход. уч-щ.- 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1990.- 240 с.

8.Снежко Н.А., Шерешевская А.Д., Ласточкин В.М. Английский язык для судовых механиков: Учебное пособие.- М.: В/О «Мортехинформреклама», 1989.- 200 с.

© Кривощёков В.Е., 2003

Приложение 1

BOILERS [8]

Прочтите текст A и ответьте на следующие вопросы:

1.What kind of boilers are mostly used in ships today?

2.What valves are fitted to the water-tube boilers? Enumerate them.

TEXT A

BOILERS

Boilers are used on board the ship for producing steam. This steam may be used for driving the main engines, when steam turbines are fitted, or for driving auxiliary machinery such as the windlass. There are two basic types of boilers in use in ships: the fire-tube boiler, and the watertube boiler.

The fire-tube boiler consists of a cylindrical steel shell, which contains a furnace at the bottom. Two or more furnaces may be fitted, depending on the size of the boiler. The furnace is connected to a combustion chamber, situated in the middle part of the boiler. The furnace, the combustion chamber and the tubes are all surrounded by water. Boilers are now mainly used for auxiliary purposes on board ship.

Water-tube boilers have replaced fire-tube boilers for generating steam for main engines. They have a steam drum at the top, which is partly filled with water, and water drums at a lower level. These drums are connected by banks of tubes, which also contain water. The furnace is located at the, bottomland the whole system is contained in a fire-proof casing. Down comer tubes are placed outside the gas system to act as feeders to the water drums.

Gases are heated in the furnace and pass upward through the banks, transferring their heat to the water in the tubes. Because the steam drum provides a reservoir of relatively cool water, convection currents are set up causing the water to circulate round the system. The bank of tubes offer a large surface area to the radiant heat of the furnace gases. This makes them very efficient. Super heaters are added to the system to increase its efficiency. These are located between the rows of tubes.

Various valves and gauges are fitted to the boilers. For a water-tube boiler these include the following: safety valves, which are needed to release any excess steam from the boiler; a main stop valve in order to control the passage of steam to the engines; feed valves to add water into the boiler; water level indicators to show the level of water in the boiler; thermometers and pressure gauges for showing the temperature and pressure inside the boiler. In order to be able to drain water from the system drain valves are fitted. Salinometer valves are also fitted to allow samples of water to be drawn off for testing. Chemical dosing valves are also necessary so that chemicals can be added directly into the boiler.

EXERCISES

I. Проверьте, знаете ли вы значения глаголов: to connect, to consist, to contain. Найдите их в тексте.

II. Найдите эквиваленты следующих выражений. Обратите внимание на соответствующие предлоги в английском языке.

Для приведения в действие (вспомогательных механизмов); (быть) в употреблении; состоять из (нескольких частей); в зависимости от (размера); соединяться с (топочной камерой); быть окруженным водой; быть заполненным водой; действовать в качестве питателя; размещаться вне (газовой системы); проходить через пучок труб; передавать тепло воде; добавлять прямо (непосредственно) в котел; размещаться между рядами труб;

на вершине (наверху); на дне; на нижнем уровне.

III. Найдите синонимы среди перечисленных слов.

Main; to be fitted; to be needed; to indicate; to be able; to connect; to be installed; to be located; partially; to be necessary; basic; to show; to join; to be capable.

IV. Задайте вопросы к тексту согласно модели: Model: What is…/the function/of…?

How/where/	is…place d (situated, located, fitted, connected, heated, added)?
Why/what for

V. Переведите следующие предложения, обращая внимание на употребление инфинитива в функции обстоятельства цели.

1.В котел дополнительно введены (добавлены) перегреватели, чтобы увеличить его КПД (эффективность).

2.Предохранительные клапаны нужны (для того), чтобы выпускать из котла избыток пара.

3.Главный стопорный (запорный) клапан необходим, чтобы управлять прохождением пара к машинам.

4.Питательные клапаны установлены, чтобы добавлять воду в котел.

5.Указатель уровня воды используется (установлен), чтобы показывать уровень воды в котле.

6.Термометры и манометры установлены, чтобы показывать температуру и

давление внутри котла.

7.Для того, чтобы выпускать воду из системы, установлены спускные клапаны.

8.Для того, чтобы брать пробы воды, устанавливается солемер.

9.Клапаны дозировки химикатов нужны, чтобы можно было добавлять химикаты прямо в котел.

VI. Опишите конструкцию и работу а) fire-tube boilers; b) water-tube boilers (fig. 1).

fig. 1

VII. Переведите следующие предложения на русский язык, обращая внимание на функции “ing” forms .

1.Boilers are used on board the ship for producing steam.

2.The steam may be used for driving the main engines, when steam turbines are fitted and for driving auxiliary machinery such as windlass.

3.Water-tube boilers have replaced fire-tube boilers for generating steam for main engines.

4.Two or more furnaces may be fitted, depending on the size of the boiler.

5.Because the steam drum provides a reservoir of relatively cool water, convection currents are set up causing the water to circulate, round the system.

	CAUSE, DEPEND, RESULT
Запомните: to	causeвызывать, заставлять – to be caused	by… вызываться чемлибо;
to depend (on)	- зависеть (от); to result in – приводить к …; to result from – происходить в

результате чего-либо.

VII1. Ответьте на вопросы по моделям.

А. Используйте: certainly, of course, no doubt

Model 1. - Is the efficiency of the boiler connected with steam conditions? - Certainly, in depends on steam conditions.

1.Is the amount of heating surface connected with the number of generating fire-tubes?

2.Is the time required to raise steam connected with composition of scale?

3.Is the method used for boiler cleaning connected with the composition of scale?

4.Is the amount of fuel burned per hour in the furnace connected with the furnace volume?

5.Is the life of the brickwork connected with the maintenance of the unit?

6.Is the severeness (зд. степень) of the brickwork trouble connected with the quality of fuel oil?

B. Используйте: I think, I believe и слова в скобках.

Model 2: —What is the cause of errosion? (the use of wet st eam) — I believe, errosion is caused by the use of wet steam.

1.What is the cause of wastage (зд. утечка)? (leaking of manhole joints)

2.What is the cause of distortion (деформация) of the chamber crown? (accumulation of mud and scale)

3.What is the cause of grooving (образование канавок)? (weakness of the material).

4.What is the cause of circulation? (the difference in specific weight of water steam and height of tubes)

5.What is the cause of overheating? (accumulation of scale)

6.What is the cause of fires in the bundle of tubes? (poor combustion)

IX. Переведите следующие предложения.

1.The formation of steam in the economizer results in overheating the extended surfaces.

2.Admitting cold air to the hot brick results in damage to brickwork.

3.Lighting off a burner from hot brickwork results in severe explosion.

4.The use of poor grades of fuel oil results in incomplete combustion.

X. Замените в вышеприведенных высказываниях (упр. IX) глагол "result in"глаголом"cause", согласно модели.

Model: Soot. deposits result in a rise in uptake gas temperature. Soot deposits cause a rise in uptake gas temperature.

XI. Переведите следующие предложения на русский язык.

1.The overheating of the extended surfaces results from the formation of steam only in the economizer.

2.This kind of boiler trouble results from the combined effect of mechanical action and corrosion.

3.The damage to steel tubes of the air heater results from a soot fire in the air heater.

4.Incomplete combustion results from heavy deposits of soot on tubes.

5.Deflection and swelling of tubes results from overheating of these tubes.

6.Foaming results from presence of oil in the water of the boiler.

XII. Замените в вышеприведенных высказываниях (упр. XI) глагол "result from" o6opoтом "is caused by" согласно модели:

Model: The rise in uptake temperature results from a dirty air heater.