Файл: Грузберг, Я. Ю. Судовые парогенераторы учебник.pdf

На рис. 12 показана схема вертикального однопроточного пароге­ нератора с Д-образной компоновкой и экранированной топкой. Такие парогенераторы установлены на танкере «Джузеппе Гарибальди», построенном в Италии по заказу Советского Союза.

Испарительная часть парогенератора состоит из пароводяного коллектора 1, соединенного двумя пучками труб 3 и 6 с водяным кол­ лектором 4 и системой труб 9 — с экранными коллекторами 8. Экран­ ные коллекторы снабжаются водой из водяного коллектора по необогреваемой системе труб 7, покрытой сверху кирпичом. Пароперегре­ ватель 5 выполнен шестиходовым с горизонтальным расположением петель и установлен за третьим рядом испарительных труб притопоч­

24

ного пучка 6. Водяной экономайзер 2 — двухсекционный, составлен из ребристых труб. Парогенератор оборудован паровым воздухопо­ догревателем.

Основные характеристики парогенератора: паропроизводитель­ ность 7,23 кг/с, давление и температура перегретого пара соответст­ венно 4,1 МН/м2 и 450° С; к. п. д. парогенератора 91—92%.

Рис. 12. Д-образный парогенератор танкера «Джузеппе Гарибальди»

Достоинством парогенератора является рациональная компоновка поверхностей нагрева и относительно легкий доступ к поверхностям нагрева.

К недостаткам следует отнести косую развальцовку испаритель­ ных труб периферийного пучка и наличие внутреннего пароохлади­ теля, обладающего большой инерционностью и загромождающего пароводяной коллектор.

На серийных американских сухогрузных судах с автоматизиро­ ванной паротурбинной установкой мощностью 14 000 кВт установлены

25

парогенераторы типа CEV2M-8 (рис. 13). Верхнее расположение паро­ механических форсунок и наличие сажеобдувочных устройств обеспе­ чивают поддержание поверхности нагрева в чистоте и в сочетании с полностью экранированной топкой повышают к. п. д. парогенератора.

Рис. 13. Парогенератор типа CEV2M-8

Представляют интерес новейшие судовые парогенераторы «шахт­ ного» типа фирмы Кавасаки. На рис. 14 приведена схема такого паро­ генератора с промежуточным пароперегревателем. Парогенератор имеет потолочное расположение форсунок 2 и полностью экраниро­ ванную топку 1. В конвективной шахте расположены первая 6, вто­ рая 7, третья 9 и четвертая 10 секции главного пароперегревателя, промежуточный пароперегреватель 8 и основной экономайзер 5. В об-

26

й о д н о м газоходе 4, предназначенном для защиты промежуточного па­ роперегревателя, расположен также дополнительный экономайзер 11. За основным экономайзером расположен регенеративный воздухопо­ догреватель 3. Такие парогенераторы имеют паропроизводительность 19,5 — 39 кг/с (140 т/ч) при параметрах пара: давление 10 МН/м2, (100 кгс/см2) и температура 520° С. Работа современных паротурбин­ ных установок по циклу с промежуточным перегревом пара позволяет получить удельный расход топлива в пределах 0,238—0,244 г/(Вт-ч).

В нашей стране разработано несколько вариантов парогенерато­ ров шахтного типа повышенной экономичности для паротурбинных установок с одним и двумя главными парогенераторами.

На рис. 15 представлен главный парогенератор производитель­ ностью 19,5 кг/с (70 т/ч) для паротурбинных установок с одним паро­ генератором. Испарительная часть парогенератора состоит из раз­ витой лучевоспринимающей поверхности нагрева, образованной тру­ бами 6 двух фронтовых экранов, бокового 7 и центрального 11. По­ средством пароводяного 1, водяного 10 и экранных 5 и 8 коллекторов испарительная часть парогенератора объединена в единую циркуля­ ционную систему с общими для всех экранов опускными трубами, расположенными в межобшивочном пространстве с переднего и зад­ него фронтов парогенератора. Трубы 12, предназначенные для креп­ ления пароперегревателей, включены также в общий контур циркуля­ ции. Вода из пароводяного коллектора по опускным трубам поступает в водяной коллектор, а затем по перепускным трубам или по трубам обратной воды 9 — в нижние коллекторы фронтовых экранов. Обра-

27

17

17500

Рис. 15. Парогенератор «шахтного» типа

28

зовавшаяся в трубах экранов пароводяная смесь отводится посредст­ вом перепускных труб 4 в пароводяной коллектор. В нижней части трубы центрального экрана разводятся для прохода газов из топки в шахту, образуя трехрядный конвективный пучок. В шахте конвек­ тивного газохода расположены: основной пароперегреватель 13 змее­ викового типа, состоящий из трех секций; промежуточный паропере­ греватель 14 змеевикового типа, состоящий из двух секций, и водя­ ной экономайзер 16, выполненный из двух секций змеевиковой кон­ струкции.

На режиме заднего хода промежуточный пароперегреватель от­ ключается. Для этой цели шахта конвективного газохода разделена перегородкой на две части, чем обеспечивается возможность отклю­ чения промежуточного пароперегревателя и по ходу газов, защита его от пережога.

За водяным экономайзером по ходу движения газов расположен регенеративный воздухоподогреватель 17. Такие парогенераторы раз­ работаны в варианте с газовым трубчатым вертикальным трехходовым воздухоподогревателем. По воздушному коробу 3 горячий воздух по­ ступает через индивидуальные каналы к воздухонаправляющим уст­ ройствам, расположенным на верхней стенке топочной камеры. Па­ рогенератор оборудован паромеханическими форсунками 2. Для под­ держания поверхностей нагрева в чистоте по газовой стороне в пазу­ хах конвективной шахты расположены сажеобдувочные устройства 15. Парогенератор автоматизирован по горению и питанию.

Аналогичной конструкции созданы автоматизированные парогене­ раторы типа КВГ 80/80 с промежуточным перегревом для установки на супертанкерах типа «Крым». Парогенератор имеет полностью экра­ нированные топки, без конвективных испарительных пучков и кирпич­ ной кладки. Полное сжигание топлива в пределах топки достигается при коэффициенте избытка воздуха а = 1,03-г-1,05 благодаря инди­ видуальному подводу воздуха к каждому топочному устройству. От­ сутствие кирпичной кладки в районе топки существенно повышает надежность и увеличивает межремонтный период. Паропроизводи­ тельность парогенератора составляет 22,2 кг/с (80 т/ч) при давлении перегретого пара 8,0 МН/м2 (80 ати) и температуре 515° С, расчетный к. п. д. составляет 96%.

Одним из типов водотрубных парогенераторов с естественной цир­ куляцией являются горизонтальные водотрубные парогенераторы, компонующиеся из отдельных секций, и потому иногда называемые секционными.

Современный одноходовой секционный парогенератор с экраниро­ ванной топкой (рис. 16) состоит из пароводяного коллектора 7, распо­ ложенного вдоль фронта, и группы соединяющихся с ним секций. Ко­ личество секций, установленных по длине пароводяного коллектора, определяется паропроизводительностью парогенератора и ограничи­ вается длиной коллекторов или предельными габаритами парогене­ ратора по машинно-котельному отделению судна.

Каждая секция включает в себя две камеры 3 и 9, соединенные прямыми трубами 10. Трубный пучок состоит из труб различных диа­

29

чены). Трубами 4 и 11 камеры соединяются с водяным и паровым про­ странством пароводяного коллектора. Боковые экраны создают, та­ ким образом, два независимых контура циркуляции. Всего котел имеет три контура циркуляции. Основной контур образован испари­ тельными трубами конвективного пучка. В этом контуре вода из паро­ водяного коллектора поступает в передние камеры и распределяется по трубкам конвективного пучка. Образующаяся в трубах пароводя­ ная смесь отводится в задние камеры, из которых по перепускным трубам поступает в пароводяной коллектор.

В каждом контуре боковых экранов вода из пароводяного коллек­ тора по трубам обратной воды 11 поступает в передний экранный кол­ лектор. Образовавшаяся в экранных трубах пароводяная смесь от­ водится в задний экранный коллектор, а затем по перепускным тру­ бам 4 — в пароводяной коллектор.

Воздухоподогреватель 6 — горизонтальный, состоит из труб диа­ метром 38 X 2 мм. Топочные газы проходят между трубами, а воздух протекает внутри. Парогенератор оборудован мазутной топкой. Ос­ новными преимуществами секционных парогенераторов являются: простота устройства и обслуживания, большая аккумулирующая спо­ собность, удобство чистки и ремонта, невысокие требования к качеству питательной воды.

К недостаткам секционных парогенераторов относятся: жесткость конструкции, ограниченная величина давления пара и паропроизво­ дительности, сложность и дороговизна секционных камер, большое количество лючков.

Паропроизводительность современных секционных парогенерато­ ров, работающих на мазуте и имеющих экономайзер и воздухоподогре­ ватель, составляет 9,75 — 11 кг/с при давлении пара за пароперегре­ вателем до 6,4 МН/м2 и температуре пара 450° С; их к. п. д. достигает

91—92%.

Несмотря на приведенные выше удовлетворительные характери­ стики, секционные парогенераторы по своей конструкции не являются перспективными. Сложные секционные камеры значительно удоро­ жают постройку парогенератора, увеличивают массу, затрудняют экс­ плуатацию и снижают его надежность.

§ 4. Парогенераторы с принудительной циркуляцией и с наддувом

Основные причины появления парогенераторов с принудительной циркуляцией и пути их развития. К современным судовым парогене­ раторам предъявляются требования минимальных масс и габаритов при максимальной производительности. Возможности выполнения этих требований для парогенераторов с естественной циркуляцией ограничены. Уменьшить массу и габариты можно в основном, умень­ шив поверхность нагрева, количество и размеры коллекторов. Умень­ шение же поверхности нагрева достигается увеличением ее теплового напряжения, что приводит к снижению надежности, долговечности и экономичности парогенератора.

31

В связи с переходом на все более высокие давления, вплоть до кри­ тических, коллекторные парогенераторы с естественной циркуляцией становятся уже неприемлемыми ввиду чрезмерного повышения массы и стоимости коллекторов и невозможности осуществления естествен­ ной циркуляции из-за того, что плотность пара приближается к плот­ ности воды, а при критических давлениях совпадает с плотностью воды.

Указанные обстоятельства вызвали необходимость применения

с многократной принудительной циркуляцией типа Ла Монт и Велокс. Парогенератор Велокс является одновременно и парогенератором с наддувом, так как в его топке топливо сжигается под давлением.

Схема парогенератора Ла Монт приведена на рис. 17. Питательная вода подается в пароводяной коллектор 3 питательным насосом 7 через экономайзер 5. Из коллектора 3 вода поступает к циркуляцион­ ному насосу 1 (из двух насосов один резервный), который подает воду через распределительные коллекторы 2 в параллельно включенные змеевики радиационной 13 и конвективной 10 поверхностей нагрева парогенератора. В трубах испарительной поверхности только 10—12% общего количества воды, подаваемой циркуляционным насосом, пре­ вращается в пар. Насыщенный пар из коллектора 3 поступает в паро-

32