Судовые вспомогательные котлы реферат

Обновлено: 07.07.2024

Главная парогенераторная установка речного или морского судна используется в качестве основного силового агрегата и приводит в движение гребные винты корабля. Однако этим использование пара на борту не ограничивается. К числу необходимого оборудования относятся также вспомогательные судоходные паровые котлы. Они есть даже на тех судах, которые работают от других видов двигателей и обеспечивают потребителей паром и горячей водой, а также используются для решения десятков других задач.

Назначение вспомогательных паровых котлов на судне

Вспомогательные паровые установки, как это следует из названия, не принимают непосредственного участия в движении судна. Они производят необходимое количество пара и (или) горячей воды для решения следующих задач:

  • Обеспечение непрерывного функционирования главной силовой установки корабля. С помощью пара из вспомогательного котла подогреваются топлива и масла, которые используются во время работы двигателя судна. Кроме того, пар используется для нагрева кингстонов, через которые в балластные цистерны поступает забортная вода, и для выполнения других технологических процессов.
  • Обеспечение потребителей паром и горячей водой во время стоянок, когда главная паровая установка не работает. На судах с паровыми двигательными установками часть пара уходит для питания потребителей на борту. В портах, где главный котел не работает, эту часть его функций выполняет вспомогательный парогенератор.
  • Обеспечение нужным количеством пара и горячей водой бытового хозяйства корабля. Вспомогательный парогенератор используется для отопления жилых и технических помещений судна, подогрева воды для мытья, нагрева пищи в камбузе, стирки белья в прачечных и многого другого.
  • Подогрев цистерн с нефтью или другими подобными материалами на танкерах. Производимый парогенераторами пар направляется в трубопроводы, которые опоясывают емкости судна. Благодаря этому нефть, мазут или другой груз приобретает нужную текучесть, что обеспечивает нормальную разгрузку танкера. Кроме того, пар может использоваться для удаления парафиновых отложений на стенках танков.
  • Обеспечение нужного микроклимата в трюмах корабля, который перевозит особые виды грузов. Пар из вспомогательных котлов используется для отопления трюмов в случае, если для сохранности груза необходима конкретная температура перевозке домашнего скота.
  • Обеспечение технологического процесса на промысловых судах, которые одновременно перерабатывают добытую рыбу в готовую продукцию. Пар используется для стерилизации и обработки емкостей, приготовления добытой рыбы перед консервацией и решения многих других задач.

В некоторых случаях необходимость в дополнительном паре на судне настолько высока, что мощность и производительность вспомогательных котлов едва ли не превосходит эти показатели у основной силовой установки. Например, мощность парогенераторов на крупных рыболовных судах достигает 35 тонн пара в час.

Разновидности вспомогательных паровых котлов на судне

Вспомогательные судовые котлы делятся на группы по определенным критериям классификации. Остановимся только на самых важных из них:

  • По способу использования. Существуют автономные котлы, которые используют для подогрева воды собственную топку, вентиляционную систему и прочее оборудование. Второй вариант – утилизационные котлы, которые для превращения воды в пар используют отработанные газы основной топливной установки (ДЭУ или ГТУ). На судах устанавливаются также комбинированные варианты, которые используют собственную топку на стоянке.
  • По конструкции. В судостроении применяются огнетрубные котлы (когда разогретый пар или горячая вода движутся по трубам, которые нагреваются снаружи горячими газами) и водотрубные котлы (в них теплоноситель разогревается также горячей водой, которая омывает трубопровод снаружи). Существуют также комбинированные установки, у которых имеются участки, нагреваемые газами и водой.

Вспомогательные котлы, несмотря на название, играют далеко не второстепенную роль на судне. Поэтому важно выбрать надежную парогенераторную установку, которая требует как можно меньше обслуживания и производит нужное количество пара, потребляя минимум топлива.

Паровые котлы устанавливают на судах для превращения воды в пар за счет тепла, выделяющегося при сжигании топлива. В зависимости от назначения судовые котлы подразделяют на главные, вырабатывающие пар для главных и вспомогательных механизмов, и вспомогательные, обеспечивающие паром систему отопления, камбуз, баню, прачечную и т. п., а также вспомога­тельные механизмы во время стоянки.

На пароходах вспомогательные котлы действуют только на стоянках (иногда вместо вспомогательного работает один из глав­ных), на теплоходах — в течение всего рейса.

Судовые котлы работают в основном на жидком топливе. Каждый паровой котел состоит из корпуса, топки и газоходов. В корпусе находится вода и пар (внизу водяное, выше — паровое пространство). Поверхность котла, обогреваемая с одной стороны горячими газами, а с другой омываемая водой, называется по­верхностью нагрева. Топка служит для сжигания топлива, га­зоходы — для движения горячих дымовых газов из котла в ды­мовую трубу.

Паровые котлы характеризуются: площадью поверхности на­ грева; паропроизводительностью — количеством пара, вырабаты­ваемого в течение одного часа; рабочим давлением и температурой перегрева пара — основными параметрами пара, производимого котлом *; удельным паросъемом — отношением паропроизводи тельности к площади поверхности нагрева; коэффициентом полезного действия КПД—отношением полез­но использованной теплоты (израс­ходованной на получение пара) ко всей теплоте, которое отдало сгоревшее в топке топливо.

В зависимости от того, как обтекают горячие газы поверх­ность нагрева, котлы подразделя­ют на огнетрубные, водотрубные и комбинированные.

В огнетрубных кот­лах горячие дымовые газы дви­жутся внутри дымогарных труб и камер, омываемых водой. В во­дотрубных котлах, на­оборот, горячие газы омывают

снаружи трубки, внутри которых находится вода. В комби­нированных котлах часть труб служит для прохода горячих газов, а часть омывается газами снаружи. В зави­симости от принятого принципа циркуляции различают кот­лы с естественной и с принудительной цир­куляцией воды. Огнетрубные котлы относятся к котлам с естественной циркуляцией. В водотрубных котлах предусма­тривается либо естественная, либо принудительная циркуляция. Если при принудительной циркуляции вода только один раз про­ходит по трубкам и полностью испаряется, то такой котел назы­вают прямоточным. Огнетрубные котлы имеют невысокую паропроизводительность (5—6 т/ч), низкий КПД (70—75 %), боль­шие габариты и массу, поэтому они сейчас встречаются только на судах внутреннего плавания старой постройки. На современных пароходах устанавливают только водотрубные котлы.

В водотрубных котлах находящаяся в трубках вода нагревается омывающими их горячими дымовыми газами, которые образуются в топке, и превращается в пар. Чтобы процесс парообразования протекал непрерывно, в трубки все время должна поступать вода. Это обеспечивается естественной или принудительной циркуля­цией воды. Естественная циркуляция воды в трубках происходит по схеме, показанной на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Схема циркуляции воды в трубках водотрубного котла.

1 — водяной коллектор; 2 — парово­дяной коллектор; 3 — подъемная труб­ка; 4 — спускная трубка

Нагреваемая горячими дымовыми газами вода, находящаяся в подъемной трубке, поднимается в верхний пароводяной коллек­тор, одновременно с этим по спускной трубке холодная вода опу­скается в нижний водяной коллектор. Так устанавливается не­прерывное движение воды: по подъемной трубке вверх, по спуск­ной — вниз. По мере нагревания вода в подъемной трубке пре­вращается в пар, который поступает в паровой коллектор, оттуда в пароперегреватель и затем к потребителям.

Рис. 9.4. Вертикально-водотрубный двухбарабанный котел. ; _ водяной коллектор; 2 — подъемные водогрейные трубки; 3 — трубки паро­перегревателя; 4 — спускные водогрейные трубки; 5 — водоподогреватель; б — дымоход; 7 — пароводяной коллектор; 8 — осевые линии мазутных топок

Водотрубные котлы бывают с малонаклонными трубками — горизонтально-водотрубные (секционные) и с кру­тонаклонными трубками — вертикально-водотрубные.Наиболее распространены на судах вертикально-водотрубные котлы (рис. 9.4). Они состоят из одного-двух нижних водяных коллекторов и одного верхнего — парового. Водогрейные трубки расположены под углом 35—75° к горизонту. Во время работы котла нижние водяные коллекторы и половина верхнего напол­нены водой. Горячие дымовые газы, образующиеся в топке при сжигании мазута, омывают нижние пучки водогрейных трубок, трубки пароперегревателя, расположенные между ря­дами водогрейных трубок, задние пучки водогрейных трубок, а также подогрева­тель питательной воды (во­дяной экономайзер) и воз­духа и выходят через ды­моходы и дымовую трубу в атмосферу. Эти котлы имеют высокий КПД (до 93 %), большую производи­тельность и меньшую мас­су, чем секционные. Они позволяют получать пар дав­лением 4,5—10,0 МПа (45— 100 кгс/см 2 ) с температурой перегрева 470—540 °С (на крупнотоннажных танкерах параметры пара котельной установки — 8,0 МПа (80 кгс/см 2 ); 515 °С).

Для работы любого кот­ла к нему нужно подвести топливо, питательную воду и воздух, необходимый для горения. Все это обеспечи­вается топливной, питатель­ной и воздухоподающей си­стемами, которые вместе с котлом, паропроводами и дымоходом образуют котельную установку (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Судовая котельная установка: I — котел; II —топливная система; III — питательная система.

1 — топливная цистерна; 2 — топливный фильтр грубой очистки; 3 — топлив­ный насос; 4 — подогреватель топлива; 5 — топливный фильтр тонкой очистки; 6 — ци­стерна питательной воды; 7 — деаэратор; 8 — турбопитательный насос; 9 — водоподо-греватель; 10 — экономайзер котла; // — воздухоподогреватель; 12 — котельный вен­тилятор; 13 — паровой коллектор котла; 14 — пароперегреватель; 15 — воздухопровод; 16 — форсунки

Топливная система состоит из топливных цистерн, фильтров, топливных насосов, подогревателей топлива, трубо­проводов. В качестве топливных насосов используют поршневые, шестеренные турбо- или электронасосы. Топливо в топку подается в распыленном виде через распылители — форсунки.

Питательная система подготавливает котельно-питательную воду и подает ее в котел. Она состоит из водяной цистерны, питательных насосов, подогревателей и трубопроводов. Котельные установки, вырабатывающие пар высоких параметров, имеют в составе питательной системы деаэраторы, предназначен­ные для выделения из воды растворенного в ней кислорода. Это необходимо для того, чтобы избыток кислорода не увеличивал коррозию (ржавление) внутренних поверхностей котла. Пита­тельные насосы бывают поршневыми (для котлов низкого давле­ния) и центробежными — с электро- или турбоприводом.

Воздухоподающая система подает воздух, не­обходимый для процесса горения топлива, в топку специальными котельными вентиляторами (с турбо- или электроприводом). Горячие дымовые газы, пройдя котел, удаляются в атмосферу через дымоходы и дымовую трубу.

Паропроводы, состоящие из труб и арматуры, служат для отвода пара от котлов к потребителям.

Вспомогательные котлы устанавливают на судах для обеспечения паром бытовых потребителей. Они имеют не­большую по сравнению с главными котлами паропроизводитель-ность (1—5 т/ч) и невысокие параметры пара (давление—до 1,0 МПа (10 кгс/см 2 ), температура—до 200°). Исключение со­ставляют вспомогательные котлы дизельных танкеров, обеспе­чивающие при необходимости паром привод грузовых насосов, палубных механизмов, а также обогрев груза и пропаривание грузовых танков: их производительность достигает 25—30 т/ч, а давление пара — 2,5—28 МПа (25—280 кгс/см 2 ). КПД вспо­могательных котлов —70—80 %. На современных судах исполь­зуют главные и вспомогательные котлы, у которых управление процессами питания и горения автоматизировано.

Утилизационные котлы, использующие тепло отработавших газов главного двигателя, применяют на судах с дизельными и газотурбинными энергетическими установками, вследствие чего увеличивается КПД энергетической установки. Их размещают на выхлопном трубопроводе.

Паровые турбины и паротурбинные установки

Паровая турбина представляет собой механизм, преобразующий потенциальную энергию пара сначала в кинетическую энергию скоростной струи пара, а затем в механическую работу вращения вала. Выходящая из сопла струя пара воздействует на лопатки и тем самым вращает колесо, а следовательно, и вал (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Схема простейшей паро­вой турбины.

/ — направляющий аппарат (сопло); 2 — вал; 3 — диск; 4 — рабочая ло­патка; 5 — струя пара

Паровая турбина (рис. 9.7) состоит из одного или нескольких соединенных колес, насаженных на общий вал с радиально укреп­ленными на ободе каждого колеса криволинейными рабочими лопатками. В составе каждой турбины имеются ротор — вра­щающаяся часть — и статор — неподвижная часть, в которой расположены подшипники ротора и направляющий струю пара аппарат. В направляющем ап­парате происходит расширение пара, во время которого падает его давление и увеличивается скорость струи.

В зависимости от расположе­ния оси ротора, числа корпусов и принципа работы турбины бывают вертикальные и

горизонтальные однокорпусные и многокорпусные, активные и реак­тивные.

Рис. 9.7. Продольный разрез турбины; а — высокого давления (ТВД); б — низкого давления (ТНД).

/ — статор с направляющим аппаратом; 2 — ротор; 3 — опорные подшипники; 4 — уплотнения; 5 — упорные подшипники; 6 — диски с рабочими лопатками; 7 — фунда­ментная рама

Вертикальные турбины в качестве главных двига­телей не применяют, их используют для привода к некоторым вспомогательным механизмам — насосам, вен­тиляторам и пр.

Степень использования энергии пара в турбине зависит от разности давле­ния пара при входе и выходе из нее. Так как уменьшение давления пара связано с увеличением его объема и, следова­тельно, размеров турбины, паровые турбины мощностью более 3500—7500 кВт изготовляют двух- и трехкорпусными. В много­корпусных турбинах корпуса соединяются последовательно одним паропроводом: пар, проходя через первый корпус —турбину вы­сокого давления (ТВД), снижает давление до некоторой средней величины, затем под этим давлением поступает в следующий корпус—турбину среднего давления (ТСД), а оттуда под еще меньшим давлением — в турбину низкого давления (ТНД). В пос­леднее время для повышения экономичности паротурбинной установки применяют схемы с промежуточным перегревом пара, которые позволяют увеличить КПД на 4—5 %. Экономический КПД паротурбинных установок с обычной схемой без промежу­точного перегрева равен 28—31 %.

Похожие страницы:

Судовые установки (1)

Судовые вспомогательные механизмы (2)

. Назначение и состав швартовного устройства. Типы швартовных устройств, . обслуживают судовую энергетическую установку. Судовые системы классифицируют . принцип действия судовых установок для утилизации . в действие ВРШ, размещенный в поперечном туннеле. .

Общая энергетика. Энергетические ресурсы земли и их использование

. оборудования, включаемого в состав энергоблоков, выбирается по . размещенных одновальных ПТ, связанных общностью теплового процесса, а у судовых . . Различают следующие основные типы волновых энергетических установок: Поплавковые волновые электростанции. .

Техническое использование СЭУ

Научно-технический прогресс газотурбинных установок магистральных газопроводов

. - ГТД для привода судовых движителей ~ 4%. Рис. . холодильниках). 3. Основные типы наземных и морских ГТД . их размещения на . газопроводов. Состав и характеристики . Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учеб. / А.А. Иноземцев, .

На судах различного назначения неотъемлемым и важным ресурсом является водяной пар, который служит для разных целей. Если на судне предусмотрена паросиловая установка, то пар необходим для вращения паровых турбин валопровода судна и, как следствие, передачи энергии движителю.

Если на судах установлены дизельные или газотурбинные двигатели, то пар требуется для выработки электроэнергии в турбогенераторах, а также для целей отопления и бытовых хозяйственных нужд. За производство водяного пара отвечает паровой котёл, который производит перегретый и влажный водяной пар под давлением.


Принцип работы заключается в подведении тепла, полученного путём сгорания органического топлива, к воде и образовании пара.

Судовые котлы классифицируются по следующим характеристикам:

  1. Обтекание теплообменника горячими газами (водотрубные, огнетрубные, комбинированные);
  2. Назначение (главные, вспомогательные);
  3. Способ циркуляции воды (естественная, принудительная);
  4. Тяга и дутьё (естественная или принудительная тяга и дутьё);
  5. Вид топлива (жидкое, твёрдое, газообразное);
  6. Параметры пара (низкого давления – до 150 кН/кв.м., среднего давления – от 160 до 280 кН/кв.м., высокого давления – от 610 до 1000 кН/кв.м.)

Со структурой судового парового котла можно ознакомиться на рисунке 1, где указаны схемы судовых котлов разных типов.
Основные части парового котла это топка (I) и несколько рекуперативных теплообменников, находящихся за ней: пароперегреватель (II), испаритель (III), водоподогреватель (IV) и воздухоподогреватель (V). Конструкция котла судового подразумевает разделение горячих дымовых газов и холодных пара, воздуха и воды герметичной перегородкой для того, чтобы среды обменивались теплотой, не смешиваясь.
Функция пароперегревателя заключена в его названии, испаритель образует пар из воды,водо- и воздухоподогреватели соответственно названию. Основная нагреваемая поверхность это испаритель, а остальные теплообменники представляют собой дополнительную.




Узлы и системы котельной установки:

  • паровой котёл;
  • питательная система, включающая подогреватели воды, насоса, трубопрово¬дов, из¬мерительных приборов и арматуры;
  • паровую систему для раздачи пара потребителям;
  • топливную систему;
  • газовоздушную систему (газоход, дымовая труба, вентилятор, воздушные коробы и др.)

Помимо прочего котельная установка снабжена системами автоматического регулирования подачи воды, топлива и воздуха в котёл, системами водоподготовки, защиты парового котла.
Если на корабле установлен утилизационный котёл, то благодаря использованию теплоты исходящих газов – утилизации – обеспечиваются технологические процессы, не связанные с движением судна.

Подготовка котельной к работе

Удостовериться в наличии необходимого количества воды и проверить топку на отсутствие мазута. Также нужна вентиляция топки, чтобы избежать воспламенения накопившихся газов. При подаче топлива в топку розжиг его осуществляется электрическим запалом или от горящего источника.

Пар распределять следует медленно для равномерного прогревания частей котла. Перед подъёмом пара нужно убедиться, что воздушный клапан открыт. Во время подогрева воды и подъёма пара проверяется герметичность люков, лазов и крышек. Включают подпиточные насосы, запускают автоматические котельные установки с включением топливного насоса, вентилятора и подачей тока к зажигающим электродам.
По достижению давления пара 1 кг/кв.см. закрывают воздушные краны и продувают водоуказательные приборы. После достижения паром давления 3 кг/кв.см. обследуют фланцы и лазы, обжимая их гайки. При давлении 5 кг/кв.см. включается подпитка водой и продувка.

При давлении в половину рабочего убеждаются в состоянии предохранительных клапанов. После чего ожидается подъём пара, время от розжига топлива до его первого появления занимает от трети до половины общего времени подъёма. Когда давление достигает рабочих параметров снова осматриваются клапаны, манометры и приборы.

Эксплутационные особенности

Важным условием бесперебойной работы котельных агрегатов является обеспечение достаточного уровня воды иначе недостаток воды чреват пережогом теплообменников и поломкой и снижением срока службы.

Необходимо постоянно контролировать уровень воды в тёплом ящике, работу подпиточных насосов, работу автоматического управления подпиткой. Если температура воды вырастает более, чем на 50° С, то это грозит выходом из строя насоса подачи из-за заполнения его паром. Заполнение котла выше нормы приводит к нестабильной работе паровых механизмов.

В случае использования газового оборудования избежать перегрев воды способно автоматическое газовое регулирование.

Процесс горения топлива

Качество горения в топочной камере осуществляется путём регулярного наблюдения в оборудованный глазок или при помощи газоанализатора.Чтобы обеспечить правильный теплотехнический процесс горения, следует добиться верного соотношения подаваемых в топку топлива и воздуха определённого давления.

Поставщики топлива обязаны предоставить сертификаты, составленные по результатам лабораторного анализа. Форсунки нужно очищать от отложений и нагара 3 раза в сутки при непрерывной работе. Если горение прекращается, то мгновенно закрывается клапан подачи топлива, чтобы оно не скапливалось в топке, что небезопасно.

Прекращение работы котла

При остановке котельной установки нужно выключить систему автоматического управления, прекратить подачу топлива, воздуха и воды. При ручном управлении сначала отключаются форсунки топливный насос, дутьё и подпитка водой. Затем стравливается пар и продувание. Из остывшего котла удаляется вода. Перекрывается запорная арматура и из трубопроводов удаляются вода, воздух и пар.

Очистка котла

В случае несоблюдения требований по водоподготовке на теплообменниках могут образовываться большие объёмы накипи спустя первые 1000 часов работы, что влияет на теплопотери, перегреву и необходимости механической и химической чисток. Процедуры проводятся при условии стоянки судна обеспеченной якорными и швартовными устройствами.
Механическая чистка выполняется кирками, скребками и электроинструментом. Также могут использоваться металлические щётки.
Химическая чистка подразумевает щелочение котла или промывка кислотными средствами. Щелочение это процесс заполнения водотрубного котла выше нормы водным раствором средства против накипи и при давлении в 2 Бар проведение верхней и нижней продувки. Продолжительность процедуры до 10 часов.
Практическая очистка дымогарных и водогрейных труб от сажи выполняется банником.

Производители


Когда дело доходит до модернизации котельных установок на судах, то перед покупателем открывается широкий выбор мировых производителей котлов (Германия, Италия, Корея). На российском рынке популярностью пользуется отечественный котёл марки КОАВ (КВС)-200 - водогрейная автоматизированная тепловая установка предназначенная для обслуживания судовых закрытых систем отопления. Его теплопроизводительность 200 Гкал/час, рабочее давление 0,18 Мпа.

Нормы и правила

Обслуживание судовых паровых котлов регулируется Правилами технической эксплуатации судовых паровых котлов Министерства морского флота. Согласно Правилам использование корабельных котлов должно производиться с учётом максимальной теплопроизводительности, без нанесения ущерба их техническому состоянию, обеспечивая безопасную работу и наименьший расход топлива.

Правильная организация труда и следование Правилам технической эксплуатации судовых котлов играет главную роль в выполнении вышеупомянутых требований. Нарушение Правил чревато авариями и нестабильной работой.

Здравствуйте. Я автор этого сайта. Продолжительное время я занимаюсь монтажом и пусконаладкой котельного оборудования. Если вы наладчик "старой гвардии" прошу подписаться на обновления. Будем вместе обсуждать интересные моменты монтажа и ПНР котельных.

Судовым котлом называется герметичный агрегат, в котором за счёт тепловой энергии, образующейся при сгорании топлива, происходит превращение котельной воды в пар с давлением выше атмосферного.


Котёл является сложным теплообменным аппаратом, в котором происходят физические явления, связанные с процессами теплообмена и циркуляции воды, пара и пароводяной смеси. Теплообмен в котлах происходит тремя способами: тепловым излучением, конвекцией и теплопроводностью. Совместное действие этих способов называется теплопередачей. Теплообмен осуществляется через стенки труб и камер, являющихся поверхностями нагрева. Горизонтальные и вертикальные котлы зависят от основных поверхностей нагрева и расположения трубок.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЛОВ.

Судовые котлы подразделяются на паровые и водогрейные, которые могут быть автономные, утилизационные и комбинированные.

Паровые - вырабатывают пар (влажный или насыщенный), Р=0,2-1,5 МПа

Водогрейные - нагревают воду до 90-120°С, при давлении до Р=2,5 кг/см².

Автономные - имеют отдельную топку и их режим работы не зависит от ГД.

Утилизационные - работают за счёт тепловой энергии отработавших газов ДВС, температура которых составляет 400-600°С. Их режим работы полностью зависит от работы ГД.

Комбинированные - содержат в одном корпусе автономный и утилизационный контуры.

Все судовые котлы классифицируются по следующим основным признакам:

1. По расположению:

• горизонтальные, вертикальные – зависят от основных поверхностей нагрева и расположения трубок.

2. По признаку обтекания горячими газами котельных труб:

• огнетрубные - внутри дымогарных трубок находятся горячие газы, а нагреваемая вода снаружи;

• водотрубные - внутри водогрейных трубок находится вода, а горячие газы нагревают её снаружи;

3. По назначению:

4. По принципу циркуляции воды:

• с естественной циркуляцией;

• с принудительной циркуляцией.

5. По принципу тяги и воздушного дутья:

• с естественной тягой - свежий воздух подаётся в топку под действием разности плотностей;

• с искусственной тягой - воздух в топку подаётся электрическим вентилятором;

Читайте также: