Судовые котельные установки

Котельная установка – это установка, предназначенная для получения пара нужных параметров (перегретого или влажного) или горячей воды.

Водяной пар используется для главных двигателей (паровые турбины или машины), а также для нагревания воды топлива и других сред в различных теплообменных аппаратах.

На судах с ДВС и ГТУ пар предназначен для обеспечения санитарно- бытовых нужд (хозяйственных, технологических).

В любом случае источником теплоты в любом котле служит теплота сгорания топлива.

Классификация котлов

1. По назначению

- главные – вырабатывают пар высоких параметров (давление и температура) для главных паровых турбин;

- вспомогательные (топливные и утилизационные) - вырабатывают влажный насыщенный пар или горячую воду. Вырабатываемый пар может быть использован для обеспечения хозяйственных, технологических нужд, средств пожаротушения, для пропаривания цистерн танкеров.

Утилизационные котлы в качестве источников тепловой энергии используют теплоту отходящих газов от ДВС или ГТД.

2. По конструктивному исполнению:

- водотрубные

- газотрубные

В водотрубных котлах – вода и пароводяная смесь движется внутри труб. В газотрубных котлах – дымовые газы перемещаются по трубам, а вода омывает эти трубы снаружи.

3. По принципу движения воды и пароводяной смеси.

- с естественной циркуляцией (только из - за разности плотностей горячей и холодной воды);

- с принудительной циркуляцией (циркуляция обеспечивается при помощи специального насоса).

Главные и вспомогательные котлы, как правило, выполняются водотрубными с естественной циркуляцией, а утилизационные - газотрубные с принудительной циркуляцией.

4. По давлению в топке:

- котлы с вентиляторным дутьём

- с наддувом - с компрессорным дутьем.

5. В зависимости от кратности циркуляции воды в котле.

К – кратность циркуляции, :

где: D_П – паропроизводительность котла,кг/ч; G_K – количество воды, поступившей в котёл, кг/ч;

К = 1 – прямоточный котёл (самый лучший по массогабаритным характеристикам);

К = 10 – котлы с многократной принудительной циркуляцией.

На практике предпочтительнее использовать котлы с малой кратностью циркуляции с К = 1.15 1.3.

Схема паротурбинной установки

ТЭГ – турбоэлектрогенератор, ВКР – вспомогательный конденсатор, ПК – паровой котёл; ГКР – главный конденсатор, ГКН – главный конденсатный насос; ТЯ – тёплый ящик, ПП – пароперегреватель, ТЗА – турбозубчатый агрегат.

Схема котельной установки

1 – Верхний пароводяной коллектор (в равновесном состоянии находится пар и вода), 2 – Пароперегреватель, 3 – Первый пучок конвективного нагрева, 4 – Экранная поверхность нагрева (пучок сплошных труб),5 – Изоляция, 6 – Фильтр топливный, 7 – Топливный насос, 8 – Вентилятор, 9 – Нижний водяной экранный коллектор, 10 – Нижний водяной коллектор, 11 – Опоры (одна должна быть подвижной),12 – Второй конвективный пучок, 13 – Питательный насос, 14 – Подвод воздуха, 15 – Воздухоподогреватель, 16 - Экономайзер (для подогрева питательной воды), 17 – Дымосос, 18 – Форсунка,19 – Топка.

Котельная установка в общем случае включает в себя:

Собственно котёл, вспомогательное оборудование и системы, необходимые для работы (система водоподготовки, топливная система, система воздухоподачи, …)

Котёл – это та часть котельной установки, в которой происходит образование пара (нагрев воды).

Котёл состоит из двух пучков водогрейных труб 3, 12 закреплённых в корпусе пароводяного 1 и водяного 10 коллекторов, труб топочного экрана 4 сверху и нижним водяным коллектором 9 снизу.

Трубы пучков 3 и 12 крепятся на расстоянии друг от друга для обеспечения прохода газов. Трубы экранного пучка представляют собой сплошной ряд.

Вода в трубах пучков совершает циркуляцию: в трубах пучка 3 поднимается, в трубах пучка 12 опускается.

Топка 19 предназначена для сжигания топлива.

Пароперегреватель 2 предназначен для получения перегретого пара. В пароводяном коллекторе вода и пар находится в равновесном состоянии при соответствующих давлении и температуре.

В воздухоподогревателе 15 происходит подогрев воздуха, необходимого для сгорания топлива; для нагрева используется теплота уходящих газов.

Экономайзер 16 предназначен для подогрева питательной воды. Для подогрева используется теплота уходящих газов.

Тепловая изоляция 5 предназначена для снижения потерь теплоты в окружающую среду.

Опоры 11 предназначены для надёжного крепления каркаса котла к фундаменту. Опоры должны быть рассчитаны на эксплуатацию при наличии крена и дифферента.

К вспомогательному оборудованию относятся:

- тяго – дутьевое устройство, обеспечивающее подачу воздуха в топку и удаление из котла продуктов сгорания, в его состав входят вентилятор 8 и дымосос 17,

- питательная система, которая состоит из трубопроводов, механизмов и устройств, предназначенных для подготовки и подачи питательной воды в котёл. В состав системы входят:

- питательные насосы,

- фильтры,

- воздухонагреватели, расположенные вне котла,

- установка для умягчения воды (водоопреснительная установка),

- устройство и система для сжигания, подачи и хранения топлива (форсунки 18, фильтры 6, насосы 7, емкости для хранения топлива).

Форсунки, применяемые в топливных котлах, бывают двух типов:

- паровые (топливо распыляют в объёме топки паром);

- механические (распыливание топлива производится либо за счёт потенциальной энергии (создаётся высокое давление), либо за счёт центробежных сил - центробежные).