Утилизационные котлы

В качестве утилизационных котлов с естественной циркуляцией наиболее распространены вертикально-газотрубные котлы.

Одноходовой вертикально-газотрубный УК типа Джуро Джакович (рис. 9.21, а) состоит из цилиндрической части 3, верхней 1 и нижней 5 трубных досок, в которых с помощью сварки закреплены трубы 2. Для внутреннего осмотра и очистки котла имеются лючки 4. Котёл установлен на выпускном газопроводе главного двигателя, и проходящие по трубам газы передают теплоту омывающей их воде. Вертикально-газотрубные котлы могут быть двухходовыми (рис. 9.21, б).

Горизонтально-газотрубный котёл показан на рис. 9.21, в (2 – трубы, 6 и 7 – днища).

Рис. 9.21 Вертикально-газотрубные и горизонтально-газотрубные утилизационные котлы

На некоторых судах применяют вертикально-водотрубные утилизационные котлы с естественной циркуляцией (рис. 9.22).

В пароводяном 1 и водяном 3 коллекторах закреплены водогрейные трубы 2, омываемые поперечным потоком газов, подводимых по газопроводу 5. Котёл имеет отбойную решётку 4, обшивку с изоляцией 6. Первые ряды труб, омываемые более горячими газами, являются подъёмными, а последние – опускными.

Рис. 9.22 Вертикально-водотрубный УК

Таблица 9.2

Показатель	Утилизационные котлы
КУП 18	Зульцер	Джуро Джакович	КУП 70	КУП 110	КУП 135
Паропроизводительность, кг/ч
Давление пара, МПА	0,3	0,7	0,12	0,57	0,54	0,54
Температура газов, °C: перед котлом
за котлом
Расход газов, т/ч
Площадь испарительной поверхности нагрева, м^2
Коэффициент использования теплоты газов, %
Масса котла с водой, т	2,2			6,4	9,7	9,6

В дизельной энергоустановке малой мощности применяют водогрейные газотрубные УК. В котлах типов КУВ75 и КУВ100 (рис. 9.23) вода давлением 0,2 – 0,4 МПа подаётся в котёл снизу, а выходит в верхней части, подогреваясь до температуры 95°C.

Рис. 9.23 Водогрейный газотрубный утилизационный котёл КУВ 100:

1. Верхняя газовая камера.

2. Обух.

3. Верхняя трубная доска.

4. Трубы (38×3).

5. Цилиндрическая обечайка.

6. Нижняя трубная доска.

7. Люк.

8. Газоперепускная камера.

9. Газоперепускная заслонка.

10. Крышка приёмной камеры.

11. Отвод гудрона.

12. Отвод воды при течи труб

13. Нижняя газовая камера.

14. Вход воды.

Конструктивные различия УК:

- гладкотрубные цилиндрические (применяются в ДЭУ малой и средней мощности);

- гладкотрубные с прямоугольной компоновкой пакетов змеевиков (применяются в ДЭУ средней и большой мощности);

- с гладкотрубной или оребрённой поверхностью нагрева и прямоугольной компоновкой (обеспечивающие глубокую утилизацию теплоты в ДЭУ или газотурбинных ЭУ большой мощности и вырабатывающие перегретый пар для турбогенератора и утилизационной ходовой турбины).

Для обеспечения паром систем теплоснабжения судна широко применяют установки с отечественными УК, имеющими многократную принудительную циркуляцию и автономные сепараторы пара. Цилиндрические УК со спиральными гладкотрубными змеевиками поверхностей нагрева компактны, но повышение мощности двигателя и паропроизводительности котла требует увеличения диаметра змеевиков и усложнения технологии изготовления УК. Котлы типа КУП, используемые в системах малой утилизации теплоты, имеют производительность 150 – 3000 кг/ч насыщенного пара давлением 0,5 – 0,8 МПА; площадь поверхности нагрева 19 – 305 м².

В котле КУП19/5 (рис. 9.24) поверхность нагрева образована горизонтально расположенными спиральными змеевиками 1, концы которых приварены к входному и выходному распределительным коллекторам 2. Пароводяная смесь отводится из выходного коллектора в паросборник, роль которого обычно выполняет паровой сепаратор. В корпусе котла размещены: газовая камера, газоход 6 с трубным пучком, вставка 7 для свободного прохода газов и глушитель 8. Во вставке 3 находятся газоперепускные заслонки 4 и 5, которыми регулируют расход газов.

Рис. 9.24 Утилизационный котёл КУП19/5

Утилизационный водотрубный котёл КУП1100 (рис. 9.25) используется в системе глубокой утилизации теплоты отработавших газов. Это котёл с прямоугольной компоновкой змеевиков поверхностей нагрева, с экономайзером и пароперегревателем. Паропроизводительность 9,2 т/ч, давление пара 0,7 МПа, температура газов перед котлом 330°C, температура газов за котлом 186°C, коэффициент использования теплоты 0,44, площадь поверхности нагрева экономайзера 324 м², испарительной части 778 м², пароперегревателя 56 м².

Каждая из поверхностей состоит из двух параллельно работающих секций. Каждая секция экономайзера представляет собой 44 двухходовых змеевика, а каждая испарительная и пароперегревательная секции – соответственно 89 и 71 одноходовой змеевик из труб диаметром 22×2,5 мм.

Вода насосом подаётся во входные коллекторы 11, змеевики 10 экономайзера и выходит через коллекторы 9. Затем по перепускным трубам вода направляется во входные коллекторы 6 и змеевики 7 испарительной части, а образовавшаяся пароводяная смесь через выходные коллекторы 8 поступает в сепаратор. Пар из сепаратора направляется через коллекторы 5 в змеевики 4 пароперегревателя, откуда выходит через коллекторы 3 с температурой 270°C к турбогенератору. В стенках кожуха 16 предусмотрены окна со съёмными щитами для ремонта змеевиков. Для крепления котла имеются опоры 2 и 1. Искроулавливатель 13 состоит из лопаток 12, сетки-диафрагмы 15 и конуса 14.

Рис. 9.25 Утилизационный котёл КУП1100

Повышение степени использования теплоты и паропроизводительности требует увеличения размеров котла из-за снижения температурного напора между отработавшими газами и рабочей средой. Интенсификация теплообмена в поверхностях нагрева может быть достигнута их оребрением. Отношение площади оребрённой поверхности трубного пучка к единице занимаемого им объёма в несколько раз выше по сравнению с гладкотрубными поверхностями нагрева. Применение оребрённых поверхностей нагрева в несколько раз уменьшает металлоёмкость конструкции и увеличивает удельный паросъём. В оребрённых поверхностях коэффициент теплоотдачи в 2 – 3 раза больше по сравнению с коэффициентом теплоотдачи круглой трубы такого же диаметра.

На рис. 9.26 показан утилизационный котёл с горизонтальными петлевыми змеевиками типа «Санрод». Котёл имеет сварной прямоугольный корпус 7, покрытый теплоизоляцией. Парообразующая часть котла выполнена в виде вставленных в корпус секций, каждая из которых имеет передний 3 и задний 6 щиты. В щитах закреплены змеевики 4, входные части которых привариваются к водяному коллектору 5, а выходные – к паровому коллектору 1. К коллектору 5 подводится питательная вода, а от коллектора 1 через патрубок 2 отводятся пар и пароводяная смесь в сепаратор. Петли змеевиков 4 (рис. 9.26, б) в секциях и гибы у заднего щита 1 располагаются в горизонтальной плоскости, а у переднего щита 3 они имеют изгиб для перехода в следующий горизонтальный ряд. В газоходе находятся участки труб, расположенные между щитами, а гибы из газохода вынесены.

Особенностью котлов «Санрод» является ошиповка труб в районе газохода, выполненная в виде приваренных стальных стержней 2, увеличивающих поверхность теплообмена.

а) б)

Рис. 9.26 Утилизационный котёл типа «Санрод» (а) и его секция (б).

Современные УК имеют различные параметры. Температура подводимых газов составляет 260 – 450°C, а их расход доходит до 350 т/ч. Температура уходящих газов составляет 170 – 260°C.

	DУК, т/ч	РП, МПа
Сухогрузные суда	0,1 – 5	0,5 – 0,8
Нефтеналивные суда	2 – 6	до 1,6
Крупнотоннажные суда	15 – 30

Дата добавления: 2015-06-27