Огнетрубные парогенераторы

ОГНЕТРУБНЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ ТИПЫ ОГНЕТРУБНЫХ КОТЛОВ Оборотный котел. Оборотные котлы бывают с одной, двумя, тремя и даже четырьмя топками. В зависимости от этого они называются одно топочными, двух топочными и т.д. Рассмотрим устройство и принцип работы огнетрубного оборотного котла.Как видно из рис.1, цилиндрическая часть корпуса котла состоит из трех частей (обичаек). Эти части соединены между собой заклепочными швами внахлест-ку. Каждая обичайка цилиндрической формы согнута из стального листа; края листа соединены между собою впри¬тык заклепочным швом с двумя накладка-ми. Для внутреннего осмотра и ремонта котла вверху цилиндрической части имеется лаз, а на переднем днище размещены две горловины для очистки котла от шлама и грязи.

Внутри котла расположены три жаровые трубы, имеющие волни¬стые стен-ки. Передними прямыми концами жаровые трубы соединены при помощи заклепочных швов с отбуртованными фланцами переднего днища.Передняя и задняя стенки огневой камеры имеют отбуртованные кромки, которыми они соединяются с шинельным листом.

Верхняя часть шинельного листа называется потолком или не6ом огневой ка¬меры. Выше жаровых труб расположено несколько рядов дымогарных трубок. Трубки закреплены в своих гнездах при помощи развальцовки. Части переднего днища и передних стенок огневых камер, в ко¬торых кре-пятся концы дымогарных трубок, называются трубными решетками.Передние и задние днища котла стягиваются длинными связями с резьбой на концах, на которые навертываются гайки.

Короткие или распорные связи предназначены для соединения баковых частей ши¬нельных листов между собой и с цилиндрической частью котла, зад¬них стенок огневых камер с задним дни-щем и, наконец, для скрепления упорных скоб с потолками огневых камер. В последнем случае связи называются анкерными болтами.Если котел работает на угле, то в каждой жаровой трубе, не¬сколько ниже ее осевой линии, размещается колосниковая решетка (на чертеже не показана), ко-торая делит пространство внутри топки на две части: топочное пространство над колосниковой решеткой, в кото¬ром происходит сгорание выделяющихся из слоя топлива газообразных продуктов, и поддувало или зольник, — под колос-никовой решеткой. Площадь колосниковой решетки равна произведению ее длины на ширину.

Площадь колосниковой решетки, а также объем топочного про¬странства являются важнейшими элементами эксплуатационной харак¬теристики котла, так как дают возможность судить о количестве сжи¬гаемого топлива в час. При работе котла уголь забрасывается на колосниковую решетку и на ней сгорает.

Получаемые в результате сгорания угля дымовые газы вследствие тяги, создаваемой естественным или искусственным путем, проходят по жаровой трубе и попадают в огневую камеру, а отсюда, изменив свое направление на обратное, проходят через дымо¬гарные трубки и выходят через дымовую короб-ку в трубу.Объем топок, огневых камер и дымогарных трубок, заполненный во время работы котла движущимися горячими дымовыми газами, назы¬вается газовым пространством котла.

Поверхность котла, омываемая с одной стороны горячими газами, а с другой — соприкасающейся с нею водой, называется поверх¬ностью нагрева котла, т.е. поверхностью, через которую пе¬редается воде тепло горячих газов. Размеры поверхности нагрева подсчитываются со стороны, омыва¬емой га-зами. Котел заполняется водой всегда выше наивысшей точки поверх¬ности нагрева.Высота уровня заполнения котла водой устанавли¬вается правилами Морского Регистра РФ. Согласно этим правилам, высота наинизшего допускаемого уровня воды в котле над наивыс¬шей точкой поверхности нагрева допускается: при внутреннем диа¬метре котла 2,5 м и более — не менее 175 мм, при внутреннем диаметре когда менее 2,5 м, но не менее 1,5 м—не менее 150 мм. Для паровых котлов диаметром 1,5 м и менее высота наинизшего допускаемого уровня воды не может быть менее 100 мм над наивысшей точкой поверхности нагрева.

Указанные высоты наинизшего допускаемого уровня воды должны сохраняться и при крене судна до 4°. Поверхность уровня воды в котле, называемая зеркалом ис¬парения, делит пространство котла на водяное и паровое.

Поверхность зеркала испарения и паровой объем также являются важными элементами характеристики котла, так как определяют сте¬пень влажности пара. Водяной объем определяет аккумулирующую спо¬собность котла, т. е. способность сохранять давление пара и безопас¬ный уровень воды при колеблющейся нагрузке. Паровой объем влияет на степень сухости пара. Для повышения сухости пара применяются так называемые сухопарники.

Устройство комбинированных и особенно водотрубных котлов от¬личается от описанного выше устройства огнетрубных оборотных кот¬лов только в части конструктивного выполнения, а принцип работы — превращение химической энергии топлива в тепловую энергию пара — полностью сохраняется.ХАРАКТЕРИСТИКА ОГНЕТРУБНЫХ КОТЛОВ Огнетрубные котлы обладают следующими особенностями. 1. Имеют сравнительно большой вес металла, приходящийся на 1 м2 поверхности нагрева и составляющий: для односторонних оборот¬ных котлов 185—230 кг/м2, для двухсторонних 155—165 кг/м2 и для пролетных 90—125 кг/м2. Больший вес односторонних оборотных кот¬лов объясняется большим диаметром по сравнению с пролетными кот¬лами, а, следовательно, и большей толщиной листа бочки котла, так как толщина бочки котла прямо пропорциональна его диаметру и давле¬нию и обратно пропорциональна прочности металла котла. 2. Параметры вырабатываемого котлом пара низки.

Котлы не строят на давление, превышающее 16—18 атм. Объясняется это тем, что, например, диа-метр бочки трех топочного котла в зависимости от поверхности нагрева берется 3500 — 4500 мм, поэтому при давлении 18 атм. толщина стенки бочки доходит до 45 мм. Бочка такой толщины сложна в изготовлении и очень тяжела.

Температура перегрева пара в огнетрубном котле не превышает 320°С. 3. Низки значения удельной паропроизводительности, под которой понимают количество пара в кг, снимаемого с 1 м2 поверхности нагрева в час. Низкие значения удельной паропроизводительности и максималь¬ной поверхности нагрева ограничивают область применения этих котлов судовыми силовыми установками небольшой мощности, так как уста¬новка большой мощ-ности потребовала бы применения большого количества котлов. 4. Подъем пара в огнетрубных котлах должен производиться мед¬ленно и, во всяком случае, в течение не менее 10 — 12 часов, а охлаж¬дение — в течение 16—20 часов.

Объясняется это плохой циркуляцией воды в котле и, кроме того, большим количеством воды, приходящейся на 1 м2 поверхности нагрева.

Так, для оборотных односто¬ронних котлов эта величина составляет 100 — 125 кг и для двухсто¬ронних котлов 70—80 кг на 1 м2 поверхности нагрева, Паропроизводительность огнетрубных котлов зависит от конструкции котла и вида топлива (табл. 1). 5. Большая жесткость соединения; отдельных частей котла, что делает их особо чувствительными к резким изменениям температуры, вызывая течь чаще всего в соединениях трубок с трубными решет¬ками. 6. Большой водяной объем котлов делает их опасными в случае взрыва.

Под взрывом следует понимать такой случай нарушения целости стенки парового котла (разрыв жаровой трубы, огневой камеры или корпуса), при котором происходит мгновенное выравнивание давления внутри котла с внешним атмосферным давлением.При взрыве давле¬ние внутри котла снижа-ется до атмосферного, а вся заключающаяся в воде теплота пойдет на мгновенное превращение части котловой воды в пар. Образование большого количества пара влечет за собой даль¬нейшее мгновенное разрушение котла, что может привести к гибели лю¬дей и судна.

Силу взрыва можно представить себе из рассмотрения следующего приме-ра: при взрыве котла вследствие падения давления до атмосфер¬ного каждым килограммом воды высвобождается количество тепла, равное Q = i — 100 ккал/кг, где i—теплосодержание кипящей воды при котельном давлении в ккал/кг 100 ккал/кг - то же при атмосферном давлении.

Это тепло Q при давлении 13—15 атм. составит около 100 ккал/кг. Для испарения же 1 кг воды, нагретой до 100°С, при атмосфер¬ном давлении необходимо затратить 540 ккал/кг. Таким образом, тепло, высвобождающееся примерно 5,5 кг воды, достаточно для образования 1 кг пара, объем которого будет почти в 1700 раз больше объема 1 кг воды. Очевидно, чем больше запас воды в котле, тем больше получится пара и тем больше будет сила взрыва. 7. Особенности конструкции создают трудности внутреннего осмотра и очистки от накипи отдельных элементов поверхности нагрева котлов, как, например, шинельных листов и задних стенок огневых камер.

В результате пло-хой очистки эти части перегреваются, выпучиваются и дают трещины. В таблице 1 указаны некоторые характерные данные огнетрубных котлов.К числу положительных сторон огнетрубных оборотных котлов не¬обходимо отнести: а) низкую влажность вырабатываемого пара благодаря большому паровому пространству и умеренному паронапряжению зеркала испаре¬ния, т. е. количе-ству пара в кг в час, приходящегося на 1 м2 зеркала испарения; б) высокую аккумулирующую способность (.незначительность коле¬бания давления пара и нормального уровня воды даже при резких из¬менениях нагруз-ки), что объясняется большим водяным объемом котла; в) малую чувствительность к качеству питательной воды из-за малой тепловой напряженности поверхности нагрева;.