Котлы КВГ-25 и КВГ- 25К(корректированного проекта)

Главные котлы паротурбоходов

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЛАВНЫХ ПАРОВЫХ КОТЛАХ И ПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ КОТЛОСТРОЕНИЯ

Главные котлы паротурбоходов

1.1 Котёл КВГ-34К

1.2 Котлы КВГ-25 и КВГ- 25К(корректированного проекта)

1.3 Котёл КВГ-80/80

2. Перспективы развития судового котлостроения

Главные котлы паротурбоходов

Котёл КВГ-34К

На судах с пароэнергетическими установками в качестве главных применяют только водотрубные котлы с естественной циркуляцией; как правило, это вертикальные. Одноходовые по газу котлы с развитыми хвостовыми поверхностями нагрева, вырабатывающие перегретый пар повышенных параметров. Поскольку в ближайшее время пополнения транспортного флота с паротурбинными установками, работающими на органическом топливе, не предполагается, рассмотрим основные конструктивные компоновки некоторых главных водотрубных котлов, установленных на действующих суда. На рис. 10.1 показан котел отечественной постройки КВГ-34К (котёл водотрубный главный, паропро-изводительностью 34 т/ч; К — корректированного проекта), устанавливался на танкерах типа «София» с паротурбинной установкой мощ­ностью 14 000 кВт. Котельная уста­новка этих танкеров состоит из двух агрегатов, выполненных правой и ле­вой модели, которые вырабатывают пар с параметрами: давление 4,4 МПа, температура перегретого пара 470° С.

По компоновке котел однопроточный, трехколлекторный с вертикаль­ным петлевым пароперегревателем, экономайзером и паровым воздухо­подогревателем. Котел КВГ-34К име­ет два контура циркуляции — неза­висимый и смешанный. В независи­мый контур входит конвективный пучок 20 с трубами диаметром 29Х2,5 мм, расположенный за паро­перегревателем 15. Все трубы пучка подъемные.

Для опускания воды в водяной коллектор 16 предусмотрено 12 не- обогреваемых-опускных труб диамет­ром 114X7 мм, проложенных в меж- обшивочном пространстве каркаса: шесть труб на стороне переднего и шесть — на стороне заднего фрон­тов {на рис. 10.1 не показаны). Вто­рой контур циркуляции образован из первого сплошного ряда бокового эк­рана 9 с трубами диаметром 44,5Х 3 мм и притопочного пучка 7, у ко­торого два первых ряда труб имеют диаметр 44,5X3 мм, а два следую­щих—-29X2,5 мм. Опускные трубы 11 этого контура диаметром 57X3,5 мм располагаются за первым рядом экрана. Трубы экрана и притопоч­ного пучка подведены к экранному коллектору 12.

Рис. 10.1 Котёл КВГ-34 К

Пароперегреватель 15 имеет петли 17, выполненные из труб диаметром 25 X 2,5 мм, которые развальцованы в коллекторе 14, разгороженном вертикальными перегородками. Прост­ранство между петлями предназна­чено для осмотра, очистки при необ­ходимости ремонта элементов труб­ной части пароперегревателя. Пет­ли пароперегревателя имеют в верх­ней части опору в виде пустотелой трубы-балки 19, по которой пропус­кается охлаждающий воздух. В паро­вом коллекторе 4, помимо обычно предусматриваемых внутренних уст­ройств, находится вспомогательный пароохладитель 3, охлажденный пар от которого расходуется на ходу для работы турбопитательных насосов и пароструйных воздушных эжекторов главной паротурбинной установки. Для очистки труб от наружных заг­рязнений предусмотрены автомати­зированные сажеобдувочные устрой­ства 18 и 22.

Хвостовой поверхностью нагрева котла является двухсекционный эко­номайзер 1, смонтированный из че­тырех змеевиковых пакетов с диамет­ром труб 38 X 3 мм

У котла применен паровой воздухоподогреватель 6, установленный на переднем фронте котла и выполненный из прямых труб диаме 22 X 2 мм. Для увеличения поверхности теплообмена на трубы насажены круглые ребра. Греющий пар и конденсат движутся внутри труб, а воздух омывает ребристую поверхность снаружи. Воздух, подаваемый котельным вентилятором в межобшивочное пространство каркаса, направляется в воздухоподогреватель, нагревается в нем примерно до температуры 130° С и поступает в топку. Топочное устройство котла оборудовано четырьмя паромеханическими форсунками 10 и ВНУ с профильными поворотными лопатками.

На рис. 10.1, кроме указанных элементов, приведены следующие: паро- сепарирующий щит 2, паровой клапан к воздухоподогревателю 5, труба для отвода конденсата от воздухоподогревателя 8, пароперепускная труба 13, изоляция обшивки 21.

Котлы КВГ-25 и КВГ- 25К(корректированного проекта)

Предшественниками котлов КВГ-34К были котлы КВГ-25 и КВГ- 25К(корректированного проекта) паропроизводительностью 25 т/ч и выра- батывающие пар тех же параметров. Эти котлы устанавливались на большой серии (24 единицы) отечественных сухогрузных судов типа «Ленинский комсомол» с паротурбинной установкой 9550 кВт, строящихся в конце 50-х — начале 60-х годов. Котлы судов типа «Ленинский комсомол» и танкеров типа «София» имеют аналогичные компоновку и поверхности нагрева, выполненные из труб одинаковых размеров. Примерно равны и их экономические показатели, КПД 93%. Основное отличие котлов в паропроиэводительности, незначительных отличиях общих размеров хвостовых поверхностей нагрева и числе и типе форсунок.

Рис. 10.2. Схемы компоновки котлов КВГ-25 (а) и КВГ-34К (б): 1 — газовый воздухоподогреватель; 2 — экономайзер; 3 — форсунки; 4 — паровой воздухоподогреватель

После замены у котлов КВГ-34К газового воздухоподогревателя напаровой была устранена коррозия его труб, а после замены шести механических центро­бежных форсунок на четыре паро­механические упростилась конструкция и эксплуатация агрегата. На 10.2 для сравнения приведены компоновок котлов КВГ-25 и КВГ-34К.

Наиболее современные и экономичные главные пароэнергетические установки выполняют с промежуточным перегревом пара. Перегретый пар от основного пароперегревателя направляется в турбину, частично со­вершает в ней работу (температура его при этом понижается), возвра­щается в промежуточный пароперег-реватель, приобретает первоначальную температуру и поступает в последующие ступени турбины, что позволяет общий процесс расширения пара в ней приблизить к наиболее экономичному — изотермическому. Для осуществления промежуточного, перегрева пара потребовались существенные изменения в конструкции и компоновке котлов, которые стали называть агрегатами шахтного типа. Обычно такие котлы входят в состав так называемой полутора- котельной установки, в которой котел шахтного типа используется как главный, а другой (однопроточный обычного типа) — в качестве вспомо­гательного для обеспечения судна па­ром на стоянке, а также для работы главной турбины на ходу в случае выхода из строя главного котла. Кот­лы шахтного типа оборудуют паро­образующими элементами только радиационного типа, которые обра­зуют полностью экранированную топку. Средними экранными стенка­ми, образованными из испаритель­ных труб, котлы делятся на две час­ти: топочную камеру и камеру в виде шахты, где размещаются конвектив­ные поверхности нагрева пароперег­ревателей (основного и промежуточ­ного) и экономайзера. Подобная ус­тановка применена на серии крупно­тоннажных танкеров типа «Крым», где установлены в качестве главного котел КВГ-80/80 паропроизводительностью 80 т/ч при давлении перегре­того пара 8 МПа и температуре 515 ⁰С, имеющий КПД 96%, в качетве вспомогательного — котел КВ-35/25-1 паропроизводительностью 35 т/ч,

Котел показан на рис. 10.3 и 10.4 (номера позиций на рисунках совпа­дают). Правая часть агрегата, пред­ставляющая топочную камеру 12, об­разована экранами 11, 13, 15. Трубы торцевых экранов закреплены в кол­лекторах 5 и 14. Топочная камера оборудована четырьмя паромеханическими форсунками 7, расположен­ными в верхней части топки. Опуск­ными являются трубы 10, соединяю­щие паровой коллектор 2 с водяным коллектором 16. Образующиеся в топке продукты сгорания топлива проходят через разреженный участок труб 15, называемый фестоном, и поступают в шахту 18, где размещены конвективные змеевиковые поверхности нагрева основного пароперегревателя 19, промежуточного пароперегревателя 25, экономайзера 29 и трубчатые поверхности нагрева воздухоподогревателя 1.

19 18

Рис 10 3. Схема компоновки котла КВГ-80/80

Пар из парового коллектора паропроводу 8 поступает в основной

пароперегреватель 19, состоящий из двух секций. Часть пара после пер­вой секции может быть направле­на по паропроводу 17 в главный пароохладитель 5 для возможности регулирования температуры перегре­того пара. Из основного пароперег­ревателя (после второй секции) пар но паропроводу 21 поступает к глав­ной паровой турбине. Предусмотре­ны также частичный отвод пара по паропроводу 20 во вспомогательный пароохладитель 4 и подача его в магистраль охлажденного пара 3. Частично отработавший в главной ТВД пар по паропроводу 27 посту­пает в

промежуточный пароперегре­ватель 25, откуда вновь перегретый по паропроводу 23 снова направля­ется в главную турбину. На схеме также обозначено: 6, 22,24, 26,28 — трубопроводы; 30 — подогреватель.

Регулирование температуры пе­регретого пара в промежуточном па­роперегревателе осуществляется с помощью перепускного паропровода 24, который предназначен для пода­чи насыщенного пара в Промежуточ­ный пароперегреватель (для защиты от пережога) и сброса его по паро­проводу 26 в систему охлажденного пара.

Питательная вода подается в эко­номайзер 29 по трубопроводу 28, а в котел — по трубопроводу 6. Воз­духоподогреватель трехходовой по газу и одноходовой по воздуху. По­следний пучок труб (третьего хода), где температура уходящих газов наи­более низкая, с газовой стороны име­ет защитное покрытие фторопластом против химической (низкотемпера­турной) коррозии. На режимах ма­лых нагрузок также для защиты воз­духоподогревателя от химической (низкотемпературной) коррозии предусмотрен предварительный по­догрев воздуха питательной водой в подогревателе 30.

На судах зарубежной постройки в качестве главных применяют котлы, конструктивно и по характеристикам мало отличающиеся от рассмотрен­ныхкотлов отечественной постройки.

Это тоже, как правило, вертикальные водотрубные однопроточные котлы с естественной циркуляцией, развитыми хвостовыми поверхностями нагрева и часто с полностью экранированной топкой. Секционные котлы, являющиеся единственными представителями горизонтальных водотрубных котлов, в свое время пришедшие на смену газотрубным (огнетрубным) оборотным как более совершенные и экономичные, в настоящее время как главные не применяются.