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

перегреватель 8, а затем в виде перегретого пара направляется по па­ ропроводу 9 к главным двигателям.

Во время растопки парогенератора вода циркулирует через трубы экономайзера и пароперегревателя, предотвращая их пережог. Путем открытия клапанов Л я 12 я закрытия клапана 6 в период пуска па­ рогенератора достигается распределение потоков в нужных направ­ лениях (указанных на рисунке штриховыми стрелками). Когда в па­ рогенераторе появится пар, клапаны 11 и 12 закрываются и вклю­ чают пароперегреватель и экономайзер. При необходимости из трубо­ провода 4 можно произвести отбор насыщенного пара. В парогенера­ торах с принудительной циркуляцией поверхности нагрева экранных труб воспринимают неодинаковое количество тепла, что вызывает неравномерность расхода воды по змеевикам. Чтобы обеспечить равно­ мерное распределение воды, в коллекторе при входе в каждый змеевик устанавливают дроссельные шайбы с различными диаметрами в за­ висимости от тепловосприятия отдельных труб.

Достоинства этих парогенераторов: наличие всего одного коллек­ тора, возможность удобной их компоновки в машинно-котельном от­ делении судна, а также их высокие тепловые и экономические показа­

парогенераторов специальных дроссельных устройств в распредели­ тельных коллекторах и циркуляционного насоса, который перекачи­ вает воду с температурой, близкой к температуре насыщения.

Прямоточные парогенераторы. В прямоточных парогенераторах нет замкнутого циркуляционного контура, а следовательно, нет и гро­ моздких пароводяных и водяных коллекторов. Вода входит в трубный пучок и, пройдя последовательно по всем пучкам, выходит в виде пе­ регретого пара. Главные достоинства прямоточных котлов — про­ стота конструкции, малые габарит и масса, относительно невысокая стоимость постройки и возможность получения большой паропроиз­ водительности и пара высоких параметров.

Прямоточные парогенераторы имеют и серьезные эксплуатацион­ ные недостатки, ограничивающие их применение на судах морского

между паропроизводительностью, тепловосприятием поверхности на­ грева и количеством питательной воды, подаваемой в парогенера­ тор, затруднения при работе на маневровых режимах и необходи­ мость установки сложной системы автоматического регулирования, а также потребность в высококвалифицированном обслуживающем персонале.

Принципиальная схема прямоточного парогенератора высокого давления приведена на рис. 18. Питательная вода подается насосом в экономайзер 7, откуда недогретой на 30—40° С до кипения проходит в нижнюю радиационную часть 2 агрегата, где происходит испарение значительной части воды с доведением конечного паросодержания до 70—75%. Из радиационной части пароводяная смесь поступает в так

33

называемую переходную зону 5, которая выполнена в виде конвек­ тивной поверхности нагрева змеевикового типа и расположена в об­ ласти пониженных температур. Далее пар направляется в радиацион­ ную часть 3 пароперегревателя, а затем в конвективную часть 4 па­ роперегревателя и к турбине.

Парогенератор оборудован двухступенчатым воздухоподогрева­ телем, ступени 6 и 8 которого расположены до и после водяного эко­ номайзера. Отопление парогенератора осуществляется угольной

имеют кратность циркуляции около 1,2, поэтому их называют парогенераторами с малой кратностью циркуляции (МКЦ).

На рис. 19 показана компоновка судового прямоточного парогене­ ратора системы Л. К- Рамзина. Питательный насос 1 подает воду по трубопроводу 2 в экономайзер 3, откуда по перепускной трубе 8 она направляется в распределительный коллектор 7. Из коллектора вода распределяется по трубам лучевоспринимающей поверхности нагрева 6 парогенератора, а затем переходит в конвективный пучок 5. Обра­ зовавшаяся пароводяная смесь из конвективной части поступает в се­ паратор 9, в котором происходит отделение пара от воды. Пар направ­ ляется в пароперегреватель 4, вода частично продувается, а большая ее часть циркуляционным насосом (на рисунке не показан) возвра­ щается в экономайзер парогенератора.

На некоторых речных буксирах установлены прямоточные паро­ генераторы системы Рамзина производительностью 0,56 кг/с (2 т/ч), давлением пара 6,4 МН/м3 и температурой 400° С. Такие парогенера­

34

торы весят в десять раз меньше огнетрубных парогенераторов той же паропроизводительности.

Рассмотренные основные особенности рабочего процесса прямо­ точных парогенераторов свидетельствуют о том, что они могут быть построены на любые паропроизводительности и параметры пара. Для современных стационарных установок с критическими и сверхкрити­ ческими параметрами пара прямоточный котел является единственно возможным типом парогенератора.

Парогенератор с наддувом в топке. Применение принудительной циркуляции позволяет увеличить теплонапряжение топочного объема

жения возможно путем созда­ ния топок, работающих при повышенном давлении газов. Увеличение давления в топке до 0,3 — 0,4 МН/м2, создавае­

X10е ккал/(м3-ч)] и более. Сущность действия паро­

генератора с наддувом заклю­ чается в использовании энер­ гии отработавшего газа для повышения интенсивности те­

плообмена поверхностей нагрева парогенератора и тепла сжимаемого в компрессоре воздуха.

На рис. 20 приведена схема парогенератора типа Сюраль с надду­ вом в топке, получившего применение на судах французского военноморского флота. Основные элементы парогенератора следующие: 1) собственно парогенератор с естественной циркуляцией, состоящий из испарительной трубной системы 5, 7 и пароперегревателя 6, заклю­ ченных в прочно-плотный кожух 8, экономайзера 11, расположенного в отдельном газоходе; 2) турбонаддувочная установка для создания избыточного давления в топке, состоящая из газовых турбин 3, воз­ душных компрессоров 2 и пускового добавочного двигателя — паровой турбины 1. Необходимый для горения воздух сжимается в компрессоре до давления около 0,2 МН/м2 и поступает в кожух парогенератора, откуда через воздухонаправляющие устройства и фурменные отвер­ стия 12 направляется в топку 10. Образовавшиеся при горении топоч­ ные газы поднимаются вверх и у задней стенки 9 топки поворачивают на 180°, омывая последовательно разреженный испарительный пучок 7, пароперегреватель 6 и плотный испарительный пучок 5. Топка паро­

35

генератора ограничена сплошным рядом экранных труб, за которыми расположен щит 4 из жаропрочной стали. Пройдя трубную систему, топочные газы поступают в газовые турбины, откуда через экономай­ зер уходят в атмосферу. Распыл топлива осуществляется четырьмя регулируемыми форсунками производительностью каждая по 0,7 кг/с.

Теплонапряжение топочного объема составляет 9,3-10е Вт/м3, к. п. д. 84—87%. Парогенераторы типа Сюраль строятся и с многократной принудительной циркуляцией.

§ 5. Вспомогательные парогенераторы

Парогенераторы, предназначенные для обеспечения паром вспомо­ гательных механизмов и общесудовых нужд (отопление, бани, души, ванные, приготовление пищи и кипяченой воды), называются вспомо­ гательными. Вспомогательные парогенераторы на паровых судах, как правило, не устанавливают, потому что эффективность работы главного парогенератора при значительном уменьшении нагрузки на стояночном режиме обычно оказывается не ниже, чем у малого вспомо­ гательного парогенератора, который является дополнительным эле­ ментом, усложняющим пароэнергетическую установку.

36

В последнее время на морских танкерах с пароэнергетическими установками получили распространение так называемые «полуторо­ генераторные» установки, имеющие в своем составе один главный и один вспомогательный парогенераторы. Паропроизводительность вспо­

могательного парогенератора, вырабатывающего, как правило, на­ сыщенный пар, рассчитывается из условия обеспечения хода судна в пределах 7—8 уз при аварии главного парогенератора. В обычных условиях эксплуатации пар от вспомогательного парогенератора ис­ пользуется для подогрева груза в танках, на подогрев воды при мойке

37

танков, на работу грузовых и зачистных насосов и других нужд. На теплоходах, особенно пассажирских, и танкерах установка вспомога­ тельного парогенератора обязательна. На танкерах, имеющих в ка­ честве главных двигателей дизели, пар от вспомогательных парогене-

1682 ______________ I

7 ЯП

2Ч5Ч

Рис. 22. Двухколлекторный вспомогательный парогенератор

раторов используется для подогрева груза, мытья танков, работы гру зовых насосов, а также для обеспечения паром вспомогательной энер­ гетической установки.

Вспомогательные парогенераторы обычно вырабатывают насыщен­ ный пар давлением 0,5 — 1,6 МН/м2. При необходимости потребления пара более низкого давления (до 0,3 МН/м2) на отборе устанавливают редукционный клапан.

38

На судах применяют различные типы вспомогательных парогене­ раторов. Наиболее распространены на судах современной постройки экранированные водотрубные двухколлекторные парогенераторы с од­ ним ходом газов, общая конструктивная компоновка которых сходна с компоновкой главных парогенераторов, но их размеры значительно меньше.

На рис. 21 показан вспомогательный автоматизированный паровой котел КАВ 1,5/5 производительностью 0,445 кг/с при рабочем давле­ нии пара 0,5 МН/м2, предназначенный для установки на судах раз­ личных классов и назначений. Высокая степень автоматизации обеспе­ чивает безвахтенное обслуживание на всех эксплуатационных нагруз­ ках от 0 до 100%. Парогенератор не имеет хвостовых поверхностей нагрева и поэтому его к. п. д. не превышает 83%.

Большая часть современных водотрубных вспомогательных па­ рогенераторов имеет хвостовые поверхности нагрева и снабжена системами автоматического регулирования питания и горения топлива.

На рис. 22 представлен современный вспомогательный парогене­ ратор, производящий перегретый пар с температурой 190° С и рабочим давлением 0,6 МН/м2. Парогенератор состоит из пароводяного 1 и водяного 4 коллекторов, соединенных трубами испарительного пучка 5 (11 рядов труб 29 X 2,5 мм), экрана 2 (один ряд труб 29 X 2,5 мм) и опускных труб 3 (три ряда труб 44,5 X 3). Водяной экономайзер 6 имеет три параллельных змеевика из труб 29 X 2,5 мм. За ним разме­ щен пароперегреватель 7 змеевикового типа из труб 29 X 2,5 мм. Ото­ пление парогенератора двустороннее и производится четырьмя паро­ механическими форсунками. Наличие экранированной топки, допол­ нительных поверхностей нагрева и системы автоматического управле­ ния повышают к. п. д. парогенератора до 85—88%.

§ 6. Утилизационные парогенераторы

Утилизационными называются парогенераторы, использующие тепло отработавших газов двигателей внутреннего сгорания или га­ зовых турбин теплоходов. Их устанавливают на магистрали отвода газов, и они играют также роль искрогасителей и глушителей шума двигателей. Особенность утилизационных парогенераторов заклю­ чается в отсутствии топки и работе испарительной поверхности нагрева в области низких температур (300—400° С). Поэтому давление пара, вырабатываемого в таких парогенераторах, ограничено и составляет не более 1,0 МН/м2. Чем ниже давление пара в утилизационном паро­ генераторе, тем интенсивнее происходит в нем теплообмен. С повыше­ нием давления пара паропроизводительность парогенератора будет уменьшаться. Максимальная паропроизводительность утилизацион­ ного парогенератора может быть обеспечена при давлении пара 0,3 — 0,4 МН/м2. Паропроизводительность парогенератора зависит от типа и мощности главного двигателя. При температуре уходящих газов /ух = ts + 50° С (/s — температура питательной воды) удель­ ная паропроизводительность парогенератора в зависимости от давле­

39