Устройство вспомогательных котлов

 

Отопление помещений, удовлетворение санитарно-бытовых нужд обеспечивают котельные установки.

Простейшая схема котельной установки показана на рис. 39. Топливо из расходной цистерны 6 подастся в топку котла 3 насосом 8. Предварительно оно очищается в фильтре 7. Выходя из форсунки 5. топливо перемешивается с воздухом, подаваемым к фронтону (передней части топки) 4 вентилятором 9. В процессе горения топлива в топке котла химическая энергия топлива переходит в тепловую энергию газов. Газы, образовавшиеся при сгорании топлива, двигаясь по газоходу котла, нагревают воду, содержащуюся в нем. и через дымовую трубу выходят в атмосферу. Вода в котле превращается в пар. При подаче пара в батареи 2 системы отопления судна он охлаждается и конденсируется, т. е. превращается в воду. Конденсат из системы отопления поступает в теплый ящик 1, откуда с помощью питательного насоса 10 нагнетается в котел.

Классификация и основные характеристики котлов. В паровых котлах энергия топлива преобразуется в тепловую энергию водяного пара. При этом происходят процессы горения топлива, передачи теплоты от продуктов сгорания к воде и ее парообразование. Теплоходы оборудуют и водогрейными котлами, удовлетворяющими судовые потребности в горячей воде.

Исходным носителем тепловой энергии в котлах наряду с топливом (такие котлы называют автономными) могут служить также и выпускные газы дизелей. В последнем случае их называют котлами - утилизаторами.

По принципу передачи тепловой энергии от газов к воде вспомогательные котлы подразделяют на газотрубные (огнетрубные) и водотрубные.

Рис. 39. Котельная установка

 

1. Теплый ящик 2. Грелка 3. Топка котла 4. Передний фронтон 5. Форсунка 6. Топливный бак 7. Фильтр 8. Топливный насос 9. Воздуходувка

 

В первых газы перемещаются в трубках, омываемых снаружи водой. У водотрубных котлов, наоборот, вода движется в трубках, а газы обогревают последние снаружи.

По положению корпуса котлы могут быть вертикальными и горизонтальными, а в зависимости от способа циркуляции воды и пароводяной смеси в замкнутом контуре — с естественной или принудительной циркуляцией. В котлах с принудительной циркуляцией перемещение пароводяной смеси в контуре установки обеспечивает насос.

К основным характеристикам установок относят номинальную паропроизводительность, номинальную мощность (теплопроизводительность), рабочее давление пара (температуру воды) и площадь поверхности нагрева. Номинальную паропроизводительность определяют массой воды, преобразуемой котлом в пар за 1 ч. У эксплуатируемых на судах котлов она составляет 120—2000 кг/ч.

 

 

Рис. 40. Водогрейный газотрубный котел КОАВ-68

1. Передний фронтон 2, 6. Трубные решетки 3. Бочка котла 4. Огневые трубы 5. Фланец выхода горячей воды 7. Газоход 8. Перегородка 9. Задняя крышка 10. Нижний пучок трубок 11. Фланец входа воды 12. Огнеупорная кладка 13. Топка (а,б,в – огневые полости).

Мощность (теплопроизводительность) водогрейных котлов находится в пределах 11,6—232 кВт. Рабочим называют максимальное давление пара, которое по условиям прочности разрешено поддерживать в котле. Обычно оно составляет 0,2—0,8 МПа. В водогрейных котлах вода подогревается до 90—120 С. Поверхность нагрева представляет собой площадь элементов котла, омываемых с одной стороны водой, а с другой — газами. В зависимости от мощности судна и числа потребителей пара (горячей воды) площадь поверхности нагрева вспомогательных котлов составляет 1,5-50 м².

 

Рис. 41. Паровой водотрубный котел КВВ 1/5

1. Нижний водяной коллектор 2. Механическая форсунка 3, 7. Кожух 4,6. Водогрейные трубы

5. Пароводяной коллектор

 

На речных судах в качестве водогрейных широко используют автоматизированные газотрубные (огнетрубные) котлы КОАВ 68 и КОАВ 200, имеющие одинаковую конструкцию. Они отличаются размерами, площадью поверхности нагрева и мощностью. Мощность котлов КОАВ 68 составляет 79 кВт, а котлов КОАВ 200—232 кВт. Корпус таких котлов, включающий бочку 3 (рис. 40), переднюю 2 и заднюю 6 трубные решетки, выполнен в виде овала, большая ось которого расположена вертикально. Трубные решетки котла закрыты днищами 1 и 9, причем заднее днище разделено перегородкой 8 на две части. К трубным решеткам приварены трубки 4, 10 и цилиндрическая топка 13. В газотрубных котлах ее называют жаровой трубой. Внутренняя поверхность топки для предохранения от пережога изолирована огнеупорным составом 12. На передней части топки (фронтоне) крепят форсунки, электроды зажигания для воспламенения топлива и нагнетательный трубопровод вентилятора. При сгорании топлива газы из топки 13 поступают в камеру б, проходят по нижнему пучку трубок 10 в камеру а, откуда по верхнему пучку трубок 4 переходят в камеру б и газоход 7. Двигаясь в топке 13 и по трубкам 10, 4, газы через их стенки нагревают воду, находящуюся в корпусе котла. Насос подает волу в котел через патрубок 11, а из котла к потребителям она поступает через патрубок 5. Аналогичен принцип работы и паровых газотрубных котлов.

Водотрубный котел КВВ 1/5 (рис. 41), преобразующий 1 т/ч воды в пар давлением 0,5 МПа, имеет два цилиндрических коллектора 1 и 5, соединенных несколькими пучками изогнутых водогрейных трубок 4 и 6. Пароводяной 5 и водяной 1 коллекторы и водогрейные трубки заключены в металлический каркас со съемными щитами 3 и 7. Пространство между пучками водогрейных трубок называют топкой котла. Передняя и задняя стенки ее изолированы огнеупорным составом. Топливо и воздух подаются в топку через передний фронтон. Продукты сгорания топлива движутся в котле между водогрейными трубками по правому газоходу.

Левый пучок трубок 4 является экраном и предохраняет боковую стенку топки от перегрева. Пучки трубок, расположенных ближе к топке, нагреваются интенсивнее, поэтому образующаяся в них пароводяная смесь имеет меньшую плотность, чем вода, и перемещается снизу вверх. Трубки, примыкающие к каркасу, нагреваются в меньшей степени, и вода в них движется в обратном направлении — сверху вниз. Постоянная циркуляция воды и пароводяной смеси от одного коллектора к другому повышает эффективность парообразования. Пар из верхней части пароводяного коллектора 5 поступает к потребителям через специальный стопорный клапан, по конструкции аналогичный вентилю.

Котлы-утилизаторы. На многих судах наряду с автономными котлами устанавливают также котлы-утилизаторы. При рациональном использовании теплоты выпускных газов с помощью этих котлов можно повысить экономичность энергетической установки на 5—8%. Котлы-утилизаторы в системе СЭУ выполняют также и роль глушителей шума.

Рис. 42. Котел-утилизатор КАУ 4,5

1, 3. Фланцы входа и выхода воды; 2. Корпус; 4, 11. Фланцы входа и выхода горячих газов; 5, 10. Верхняя и нижняя крышки; 6, 8. Трубные решетки 7. Трубки 9. Шибер

 

Одна из конструкций газотрубного водогрейного котла утилизатора с площадью поверхности нагрева 4,5 м² показана на рис. 42.

Автоматизированный котел-утилизатор КАУ 4,5 является составной частью системы отопления и горячего водоснабжения судов. Он может работать в режимах естественной и принудительной циркуляции. Котел представляет собой цилиндрический корпус 2 с двумя трубными решетками 6, 8 и трубками 7. Внутри корпуса смонтирована труба 12, соединенная с выпускным коллектором дизеля. Газы от дизеля поступают в трубку 11 и в зависимости от положения заслонки 9 проходят в кольцевую коробку 5 и далее в через фланец 4, или, как показано на рис. 42, в кольцевую коробку 10, трубки 7, в кольцевую коробку 5 и через фланец 4.

Газы от дизеля, проходя по трубкам 7, нагревают воду, находящуюся в пространстве между трубными решетками. Вода в корпус котла нагнетается по патрубку 3 и выходит из него через патрубок 1.

Рис. 43. Котел-утилизатор КУП 15/5

1. Фланец входа воды 2. Водяной коллектор 3. Верхняя крышка 4. Выход газов 5. Горловина 6. Паровой коллектор 7. Фланец выхода пара 8. Кожух 9. Трубки (спиральные) 10. Горловина  11. Вход газов 12. Нижняя крышка

 

В качестве паровых на судах получили широкое применение водотрубные котлы КУП 19/5 и КУП 15/5 с номинальной паропроизводительностью соответственно 250 и 175 кг/ч, площадью поверхности нагрева 19 и 15 м².

Котел КУП 15/5, обеспечивающий производство пара с рабочим давлением 0,5 МПа, имеет змеевик водогрейных трубок 9 (рис. 43) с коллекторами 2 и 6, приваренными к цилиндрическому корпусу 8. Вода к коллектору 6 подводится насосом по трубе 7, а пароводяная смесь отводится из коллектора 2 по трубе 1. Газы поступают в корпус котла через патрубок 11, фланец которого связан с выпускным коллектором дизеля. Верхний патрубок  фланцем 4 присоединен к дымовой трубе. В верхней и нижней части котла расположены горловины 5 и 10 с заглушками, через которые при необходимости очищают и осматривают внутренние поверхности котла-утилизатора. Для обеспеченя бытовых потребителей паром иногда на судах устанавливают котлы-утилизаторы с естественной циркуляцией и автономный котел, имеющий общую с котлами-утилизаторами пароводяную магистраль. Пар к потребителям в этом случае поступает от автономного котла, который во время работы установки используется как сепаратор.

При эксплуатации котельных установок необходимо соблюдать следующие требования:

- вырабатываемый пар должен соответствовать установленному давлению и температуре;

- количество пара должно удовлетворять потребности вспомогательных механизмов и бытовые нужды;

- включение и выключение форсунок должны производиться в соответствии с правилами т/б;

Работа парового котла без постоянной вахты запрещается, если он не оборудован средствами автоматики. Если автоматика вышла из строя, котел переводится на ручное управление с постоянной вахтой. Эксплуатация парового котла запрещается если не исправны:

- питательные средства;

- водомерные приборы, системы продувания и КИП;

- система подогрева топлива;

- предохранительные клапаны и устройства для их ручного подрыва;

- автоматика котла, аварийная защита и сигнализация;

- дистанционное управление для отключения топлива;

- арматура для отбора пара к потребителям;

- паропроводы, запоры топочных дверец;

- система подачи воздуха в топку котла;

- фронтонные листы, изоляция, футеровка топки;

 

Эксплуатация котлов также запрещается, если:

- водогрейные трубки имеют так много накипи, что контрольный шарик не проходит через всю трубу;

- на внутренних поверхностях нагрева имеются следы масла;

- шесть и более водогрейных труб экранных рядов заглушены и в остальных рядах заглушено более 5%;

- обнаружено утонение, провисание или пропаривание водогрейных труб.

 

Работа котла должна быть немедленно прекращена (с одновременным извещением вахтенного начальника) при:

- падении уровня воды ниже максимально допустимого;

- переполнении котла водой;

- разрыве водогрейных или дымогарных труб;

- выплавлении легкоплавкой пробки;

- перегреве поверхности нагрева котла (выпучины);

- разрыве паропровода или пароперегревателя;

- вскипании воды в котле;

- выходе из строя всех водоуказательных приборов или манометров.