Конструкция основных элементов паровых котлов

Так как основным типом котлов, используемых в качестве главных и вспомогательных на судах с КТЭУ, являются водотрубные паровые котлы с естественной циркуляцией, то весь последующий материал (если это не оговорено отдельно) будет посвящен данному типу паровых котлов.

Топочные устройства

Топочные устройства для сжигания мазута состоят их двух основных частей: топливной форсунки, предназначенной для распыливания топлива, и воздухонаправляющего устройства, обеспечивающего такую организацию подвода воздуха, при которой происходит хорошее перемешивание его с распыленным топливом, подогрев и испарение топлива, непрерывное поджигание топливовоздушной смеси и устойчивое ее горение.

Топочные устройства могут размещаться с одного или обоих фронтов котла, а также сбоку, сверху или в нижней части топки. Число установленных на котле топочных устройств может быть от одного (на вспомогательных котлах) до 8 ÷ 16 (на главных котлах). Чем меньше производительность каждой форсунки и чем больше их установлено на фронте котла, тем легче добиться высокого качества процессов смесеобразования и горения. Но установка большого числа форсунок значительно усложняет конструкцию и эксплуатацию котла, возрастает возможность закоксовывания неработающих форсунок и увеличиваются протечки воздуха в топку через зазоры неработающих ВНУ.

В судовых паровых котлах используются следующие виды форсунок:

· механические – в форсунках этого типа распыливание топлива производится за счет давления, создаваемого топливным насосом. Струя топлива предварительно закручивается в вихревой камере и выходит в топку в виде конуса через тангенциальное отверстие. Механические форсунки обеспечивают высокое качество распыла, надежны, но обладают малым диапазоном регулирования расхода топлива. Одной из разновидностей механических форсунок является ротационная форсунка. В ней распыливание топлива производится за счет центробежных сил вращающихся деталей самой форсунки. Но ротационные форсунки сложны в изготовлении и менее надежны в работе;

· воздушные и паровые (пневматические) – в этих форсунках используется эффект эжекции, в результате которого движущаяся струя воздуха или пара увлекает за собой частицы топлива. Топливо поступает к форсунке самотеком из расходного бака, устанавливаемого над форсункой, и под действием кинетической энергии паровой или воздушной струи дробится на мельчайшие капли. Пневматические форсунки имеют простое устройство, менее требовательны к обработке деталей, но для обеспечения качественного распыла для их работы необходим большой расход пара или воздуха;

· паромеханические – сочетают в себе преимущества механических и паровых форсунок. Наконечник форсунки имеет два канала: мазутный и паровой. При больших расходах топлива эта форсунка работает как обычная механическая, а при малых расходах для качественного распыливания топлива дополнительно подается пар.

Воздухонаправляющие устройства паровых котлов должны обладать следующими свойствами: обеспечивать высокое качество и стабильность горения факела при минимальных коэффициентах избытка воздуха и минимально возможных гидравлических сопротивлениях фронта котла; иметь возможность регулирования расходов воздуха в широком диапазоне нагрузок котла, обеспечивая при этом достаточно высокие скорости движения потока воздуха на режимах пониженных нагрузок;

В судовых паровых котлах используются следующие типы ВНУ:

· ВНУ с завихрителями. В этих устройствах закрутка потока воздуха осуществляется с помощью лопаточного направляющего аппарата – завихрителя. Воздух, проходя через лопаточный аппарат завихрителя, получает вращательное движение вокруг оси. Причем закручивание воздуха производится в сторону, противоположную закручиванию струи топлива в форсунке с целью лучшего дробления топлива и более качественного перемешивания его с воздухом;

· осевые ВНУ со стабилизаторами. В устройствах этого типа аэродинамические условия, необходимые для организации очага горения в факеле, создаются в результате взаимодействия осевой струи воздуха с коническим стабилизатором, устанавливаемым на форсунке. При движении воздуха за конусом стабилизатора создается зона разрежения, вызывающая обратный ток газов, направленный навстречу потоку распыливаемого топлива. Стабилизатор является одновременно и турбулизатором потока;

· комбинированные ВНУ – в этих устройствах используются сочетания закрученного и незакрученного потоков. Обычно применяются двухзонные ВНУ, в которых центральный поток воздуха является закрученным, а периферийный – осевым. Основным преимуществом комбинированных ВНУ является возможность регулирования расхода воздуха путем поворота лопаток: при работе на полной нагрузке лопатки центральной зоны повернуты вдоль потока воздуха  и устройство работает как обычное осевое ВНУ со стабилизатором; с уменьшением производительности форсунки лопатки поворачиваются на определенный угол, обеспечивая закручивание потока воздуха.

Конструкция топочного устройства вспомогательного котла типа КВВА с паромеханической форсункой и комбинированным однозонным воздухонаправляющим устройством показана на рис. 20.