Глава 7. конструкция основных элементов паровых котлов

Корпус парового котла

На судах транспортного флота широкое применение в качестве главных и вспомогательных котлов находят однопроточные паровые котлы с естественной циркуляцией воды и паро­водяной смеси. Рассмотрим конструкцию их корпуса и состав­ляющих узлов.

Рис. 7.1. Корпус главного котла типа К.ВГ-25

Корпус котла состоит из трубной системы, замкнутой на па­роводяной и водяные коллекторы. На рис. 7.1 приведена схема корпуса главного котла КВГ-25. Трубная система корпуса вклю­чает подъемные 2, 5, 7 и опускные 3, 8 пучки труб. Она соеди­нена с пароводяным 1 и двумя водяными 4, 6 коллекторами и образует два циркуляционных контура. Первый контур содер­жит притопочный четырехрядный пучок подъемных труб 5. Пе­редние два ряда труб пучка имеют наружный диаметр 44,5 мм и толщину стенки 3 мм (44,5х3), вторые соответственно 29 и 2,5 мм. В первый контур входит также сплошной ряд труб экрана 7 (44,5х3) с двумя рядами необогреваемых опускных труб 8, размещенных за экраном 7. Трубы этого контура соеди­нены с пароводяным 1 и водяным 6 (экранным) коллекторами. Второй контур циркуляции состоит из многорядного конвектив­ного пучка 2 (13 рядов труб 29х2,5) парообразующих подъем­ных труб и расположенных в воздушных коробах котла необо­греваемых труб 3 большого диаметра (114х7). Трубная си­стема второго контура связана с пароводяным 1 и водяным 4 коллекторами.

Рис. 7.2. Корпус вспомогательного котла KB-15

Корпус вспомогательного котла (Рис. 7.2) значительно проще. Например, котел KB-15, установленный на многих промысловых судах, имеет корпус, состоящий из двух коллекторов 1, 3 (паро­водяного диаметром 1200 мм и водяного – 800 мм), соединен­ных подъемными 2, 4 и необогреваемыми опускными 5 трубами, образующими замкнутый циркуляционный контур. Подъемные трубы имеют диаметр 29 мм и толщину стенки 2,5 мм (29х2,5), а опускные – 44,5х3.

Коллекторы корпуса котла предназначены для сбора и рас­пределения воды и пароводяной смеси. Коллектор состоит из цилиндрической обечайки 3 и двух, как правило, эллиптических днищ 1, 4 (Рис. 7.3). Коллекторы большого диаметра ( > 500 мм) имеют разную толщину обечайки: обертка 5 – мень­шую, трубная решетка 7, ослабленная отверстиями для крепления труб, – бóльшую. Обертку и трубную решетку выполняют вальцовкой из листового проката с последующей разделкой кромок и сваркой 6. Коллекторы диаметром меньше 500 мм из­готовляют цельноковаными с неизменной толщиной стенки обо­лочки. Штампованные днища 1, 4 соединяют с цилиндрической частью сваркой 9 (Рис. 7.3, а).

Крепление труб к коллекторам обычно осуществляется развальцовыванием, то есть путем раздачи конца трубы в отверстии трубной решетки (Рис. 7.3, б). Если толщина стенки коллектора бо-

Рис. Основные элементы коллектора котла

В зависимости от длины коллектора в одном или обоих его днищах имеются лазы 8 для осмотра и очистки внутренних по­верхностей труб и проведения ремонтных работ. Лазы имеют овальную форму. Конструктивное выполнение закрытий лазов показано на рис. 7.3, г. Крышку 11 закрытия заводят и развора­чивают внутри коллектора так, что она прижимается внутрен­ним давлением к уплотнительной поверхности 10 стенки кол­лектора.

Для присоединения арматуры в коллекторе сделаны отвер­стия, усиленные штуцерами или наварышами 2 (Рис. 7.3, а).

Во внутренней части коллекторов размещают устройства, обеспечивающие распределение питательной воды, поддержание необходимого качества воды и отбираемого пара. В некоторых конструкциях котлов (КВГ-34К, КВГ-25К, КВГ-80) внутри кол­лекторов устанавливают теплообменники для регулирования температуры перегретого пара и получения охлажденного пара вспомогательных механизмов.

Внутриколлекторные устройства котла показаны на рис. 7.4, а. Вода в пароводяной коллектор подается через питательные кла­паны и поступает в перфорированную водораспределительную (питательную) трубу 10, установленную вдоль всего коллектора на кронштейнах из уголков 2 и размещенную над опускными трубами притопочного циркуляционного контура. Конец пита­тельной трубы заглушён, поэтому вода выходит только через отверстия диаметром 6–8 мм в ее боковой стенке.

Над питательной трубой вдоль коллектора расположен дыр­чатый щит 7, предназначенный для успокаивания поверхности воды в коллекторе при качке судна и равномерного выхода пара. Щит устанавливается на 40 мм ниже нижнего уровня воды (НУВ). В нем имеется большое число отверстий диаметром 10–20 мм. В верхней части парового объема коллектора расположен сепарационный дырчатый щит 5, служащий для равно­мерного отбора пара. Через отверстия этого щита и прорези в стакане 4 пар поступает к паросборной трубе. Отверстия в щите 5 распределены неравномерно: чем дальше от паросборной трубы, тем чаще расположены отверстия и больше площадь се­чения для прохода пара.

Дырчатые щиты 5 и 7 – это наиболее простые паросепарирующие устройства. Они весьма чувствительны к изменениям нагрузки, колебаниям уровня при качке, а при повышенном солесодержании котловой воды способствуют ее вспениванию. В связи с этим применять дырчатые щиты целесообразно для котлов среднего давления с содержанием солей в котловой воде не более 2000 мг/кг и для котлов высокого давления с содер­жанием солей не более 300 мг/кг.

Для очистки в коллекторе поверхности воды от плавающих загрязнений и их отвода служат воронки 1 верхнего продува­ния, соединенные трубой 3 с клапаном верхнего продувания. Воронки установлены на 25 мм ниже среднего уровня воды (СУВ) в коллекторе (ВУВ – допустимый верхний уровень воды в пароводяном коллекторе).

В водяном пространстве коллектора котла установлен паро­охладитель 6, в котором температура пара заметно снижается до температуры, лишь на 25–30°С превышающей температуру насыщения. Охлажденный пар предназначен для работы вспо­могательных механизмов. Пароохладитель – это трубчатый теп­лообменник, в котором перегретый пар, движущийся внутри тру- бок, охлаждается котловой водой. Дренаж пароохладителя осуществляется по продувочной трубе 8.

Все внутренние части коллектора крепят к его стенкам про­дольными и поперечными угольниками 9.

На рис. 7.4, б изображены внутриколлекторные устройства, содержащие три дырчатых щита: погружной 2, размещенный непосредственно над питательной трубой 1, успокоительный 3 – в средней части коллектора; сепарационный (потолочный) 4 – в верхней части его парового объема.

Рис. Внутренние устройства пароводяного коллектора

При повышенном солесодержании котловой воды применяют устойчиво работающие в широком диапазоне нагрузок циклон­ные сепараторы. Такие сепарирующие устройства есть, напри­мер, в пароводяных коллекторах главных котлов на судах типа «Сергей Бот-

кин», танкере «Труд» и др. Наиболее компактны прямоточные лопаточные сепараторы (Рис. 7.5), размещаемые в пароводяном коллекторе 1 котла. Пароводяная смесь посту­пает в выгородку 3 каждого сепаратора от группы подъемных трубок 2. Сепаратор 4 состоит из лопастного сердечника 5, жалюзийного устройства 7, стакана 6. Благодаря интенсивному закручиванию пара лопастями сердечника, содержащаяся в нем влага отбрасывается на внутреннюю стенку стакана 6 и увле­кается движущимся потоком пара. Переливаясь через край ста­кана, влага поступает в водяное пространство коллектора, а пар проходит в жалюзийном устройстве дополнительную сепа­рацию и поступает к паросборной трубе. Такие сепараторы обес­печивают сухость пара не менее 0,85–0,9.

Рис. 7.5. Схема циклонного се­паратора	Рис. 7.6. Поперечное сечение водяного коллектора

На рис. 7.6 показано поперечное сечение водяного коллектора. Кроме трубной решетки с установленными в ней трубами 2, 3 во внутренней полости коллектора размещена грушевидная пе­регородка 1, отделяющая подъемные трубы 2 корпуса от отпускных 3 и обеспечивающая более равномерное распределение воды по подъемным трубам. В некоторых котлах (например, на судах типа «Сергей Боткин») в водяном коллекторе располо­жен пароохладитель, в водяном коллекторе вспомогательных котлов типа KB – водоподогреватели. В котлах типа KB 35/25-1 котловая вода нагревается перегретым паром, а в котлах типа KB 1 – питательная вода подогревается за счет теплоты котло­вой воды.