Принцип работы судового утилизационного котла

Обновлено: 04.05.2024

Принцип работы судового утилизационного котла

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые дизельные установки Утилизация отбросной теплоты Утилизационные котлы

Утилизационные котлы делятся на газотрубные (огнетрубные) и водотрубные (табл. 8.8). Последние имеют естественную или принудительную циркуляцию пароводяной смеси. Паропроизводительность утилизационные котлы наиболее часто регулируется одним из следующих способов: полным или частичным перепуском газа, сбросом излишков пара на конденсатор, изменением эффективной поверхности нагрева, охлаждением котельной воды и изменением параметров пара. По принципу компоновки утилизационные котлы подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

Утилизационные котлы обеспечивают глушение шума выпуска на 15—20 дБ, в связи с чем необходимость в специальном глушителе отпадает. Глушительную и искрогасительную части утилизационных котлов размещают после испарительной поверхности в целях уменьшения сопротивления газового тракта.

В основном отечественная промышленность выпускает водотрубные утилизационные котлы змеевикового типа с принудительной циркуляцией и водотрубные двухколлекторные с естественной циркуляцией. Утилизационные котлы выполняются с полным газовым регулированием (КУП-80С, рис. 8.20), при котором производительность может изменяться от 100 %-ной до нулевой с помощью консольной заслонки.

Утилизационные котлы с естественной циркуляцией имеют большие поверхности нагрева и габариты, чем утилизационные котлы с принудительной циркуляцией, однако они не требуют сепараторов и циркуляционных насосов. Кипятильные трубки утилизационные котлы часто изготовляют из оребренных труб, что значительно повышает эффективность теплообмена, обеспечивает наибольшую глубину утилизации теплоты уходящих газов при приемлемых массогабаритных показателях. Отношение поверхности теплообмена к объему утилизационные котлы у таких поверхностей равно 124 — 204м 2 /м 3 , в то время как у гладкотрубных не превышает 85—90 м 2 /м 3 .

Конструкции утилизационных паровых котлов

Потеря тепла с уходящими выпускными газами судовых дизелей составляет 25-50 % от общего теплового баланса. Поэтому естественно стремление судостроительных фирм как можно полнее утилизировать бросовое тепло для судовых нужд. Одним из способов использования тепла уходящих выпускных газов является установка утилизационных котлов для генерации пара низкого давления.

Утилизационные котлы различают по следующем признакам:

по назначению - парогенераторы, парогенераторы-глушители, водогрейные, водогрейные-глушители;
по виду испарительной поверхности - газотрубные и водотрубные;
по виду теплоносителя - работа на выпускных газах дизеля (утилизационные) или на выпускных газах и топливе, сжигаемом в топке котла (комбинированные);
по системе управления - автоматизированные и ручного управления;

Автоматизированные котлы могут быть оснащены следующими способами регулирования паропроизводительности:

с газовым перепуском (частичном или полном);
со сбросом излишков пара в конденсатор;
со сбросом излишков пара на потребителя пара;

На морских судах с дизельными установками устанавливаются утилизационные котлы различных конструкций и размеров, что в основном зависит от требований судовладельцев и обусловленных размерами судна (машинного отделения), потребностью в паре судна и особенностью эксплуатации судна и его энергетической установки.

Как и обычные вспомогательные котлы, утилизационные котлы можно классифицировать на водотрубные и огнетрубные с различными конструктивными системами утилизации тепла.

На большинстве морских судов установлены и эксплуатируются водотрубные котлы с многократной принудительной циркуляцией. В состав котельной установки в этом варианте входят, кроме котлов с принудительной циркуляцией, сепаратор пара и циркуляционные насосы.

Рассмотрим принципиальную схему компоновки утилизационной установки, представленную на рис. 9.57.

Рис. 9.57. Принципиальная схема утилизационной установки: 1 - утилизационный котел; 2 - конденсатор; 3 - циркуляционный насос забортной воды конденсатора; 4 - сепаратор пара; 5 - циркуляционный насос котловой воды; 6 - ручной насос; 7 - питательный насос сепаратора; 8 - фильтр котельной воды; 9 - емкость питательной воды; 10 - редукционный клапан.

Установка состоит из утилизационного водотрубного котла с принудительной циркуляцией, сепаратора пара 4, циркуляционного насоса 5, питательного насоса 7, цистерны питательной воды 9 и других устройств.

Принцип работы такой установки следующий: питательный насос 7 забирает воду из цистерны питательной воды 9 и подает ее в сепаратор 4. Отсепарированная вода смешивается с водой, подаваемой питательным насосом 7, забирается циркуляционным насосом 5 и прокачивается через утилизационный котел 1.

Отходящие от двигателя газы омывают трубный пучок котла, в котором испаряется часть воды, прокачиваемой через змеевики циркуляционным насосом 5. Из собирающего коллектора утилизационного котла пароводяная смесь по трубопроводу поступает в паровое пространство сепаратора. Отделенный в сепараторе пар через паропровод направляется к потребителям. Количество воды, подаваемой питательным насосом в сепаратор, соответствует суммарной производительности котла. В сепараторе поддерживается постоянный уровень воды с помощью автомата или вручную, путем изменения режима работы питательного насоса или изменения степени открытия переключающего клапана. За уровнем воды в сепараторе контролируют по водомерному стеклу.

Количество пара, забираемого из сепаратора, зависит от работы внешних потребителей. При превышении количества генерируемого пара над расходуемым, давление в магистрали возрастет и при достижении давления пара критической величины пружинный клапан 10 открывается, соединяя магистраль с конденсатором. Таким образом излишки пара сбрасываются в конденсатор 2 до момента снижения давления пара, после чего пружинный клапан 10 закрывается. Конденсатор, куда сбрасываются излишки пара, работает постоянно. Он прокачивается забортной водой, подаваемой специально предназначенным для этой цели циркуляционным насосом 3.

Ниже приводится краткое описание наиболее распространенных конструкций водотрубных утилизационных котлов с принудительной циркуляцией.

Котлы обычного типа (без газового регулирования)

На рис. 9.58 представлен змеевиковый котел, предназначенный для работы на отработавших газах двигателя внутреннего сгорания с рабочим давлением Р=0,5 МПа.

Кожух котла цилиндрический и состоит из приемной камеры 10, левой обшивки 1, правой обшивки 7 и камеры глушения 6, соединенных болтами. Коллекторы 20 вварены в жесткую стальную раму, прикрепленную к обшивке также болтами. Для обеспечения плотности все элементы кожуха котла уплотнены прокладками, изготовленными из двухслойной асбестовой ткани или паранита.

Испарительная поверхность состоит из параллельно включенных змеевиков, концы которых вварены в раздающий и собирающий коллекторы. Коллекторы изготовлены из цельнотянутых труб и имеют одинаковые диаметры и длину. Низкое рабочее давление пара позволяет донышки коллекторов изготавливать плоскими. Змеевики 15 лежат на нижней крестовине 12, которая опирается на опоры (угольник) 11, приваренные к верхней части приемной камеры 10. Во избежание вибрации при работе двигателя, которая может привести к нарушению плотности соединения коллекторов со змеевиками, последние стянуты связями 14 с помощью крестовины 12, 16.

Для наблюдения за состоянием поверхности нагрева и для обдувки установлена проставка 13 из полосовой стали, выполненная в виде крестовины. В районе проставки с переднего фронта имеются два лючка круглой формы диаметром 200 мм каждый. Для осмотра и чистки на приемной камере 10 и камере глушения 6 имеется по одному такому же лючку, как и на обшивке.

Котел крепится к фундаменту при помощи двух горизонтальных опор 8, приваренных к приемной камере 10. Раскрепление котла осуществляется вертикально опорой 17, расположенной на камере глушения 6. Для обеспечения теплового расширения на опорах имеются овальные отверстия. Иногда на одной из горизонтальных опор делают круглые отверстия. В этом случае опора неподвижна, а тепловые расширения воспринимаются остальными опорами.

Во избежание попадания котловой воды в газопровод при аварии змеевиков патрубок выхлопного газопровода несколько выступает над донышком приемной камеры, образуя объем, из которого отводят воду, попавшую из змеевиков, а также гудрон (при забросе последнего в котел). С этой целью в приемной камере предусмотрен отбойный конус, а для дренажа воды - патрубок, к которому присоединяется водяной затвор и сливной трубопровод. Назначение водяного затвора - не пропускать выхлопные газы в сливной трубопровод. От водяного затвора подведена трубка к сливной воронке, расположенной у пульта управления. Появление воды из трубки указывает на наличие повреждений в змеевиках котла.

При работе двигателя главным образом в период запуска, а также на малых нагрузках, наблюдается занос топлива и масла в утилизационные котлы. Для удаления из приемной камеры несгоревшего топлива и масла в нижней ее части находится специальный патрубок подвода пара для тушения 9 в случае загорания остатков гудрона.

Обшивку котла, камеру глушения и приемную камеру для создания необходимой прочности, жесткости и долговечности изготовляют из листовой стали толщиной 4-6 мм в зависимости от диаметра и высоты котла. Донышко приемной камеры для обеспечения стока воды и гудрона сделано с небольшим уклоном. Прочность донышка достигается установкой снаружи ребер, а изнутри книц. Донышко камеры глушения такой же конструкции, как и донышко приемной камеры.

Наружные поверхности обшивки, приемной камеры и камеры глушения покрыты железным суриком, изолированы совелитовыми плитами и обшиты оцинкованным железом. Толщина изоляции зависит от температуры выхлопных газов и материала изоляции. На котле толщина изоляции принята равной 75 мм.

Для крепления совелитовых плит и обшивки из оцинкованного железа к приемной камере, обшивке и камере глушения приварены окантовочные угольники и полосы. Коллекторы и фланцевые соединения изолированы асбестовыми матрацами толщиной 50 мм с набивкой из совелитового порошка.

Утилизационный водотрубный котел с принудительной циркуляцией оборудован следующей арматурой и контрольно-измерительными приборами:

клапанами пароводяной смеси;
клапанами циркулирующей воды;
предохранительным клапаном;
клапаном осушения;
воздушным краном;
трехходовым краном или клапаном к манометрам.

Вид змеевика утилизационного котла изображен на рис. 9.59.

Рис. 9.59. Змеевик котла обычного типа (без газового регулирования): 1 - промежуточные полосы; 2 - спираль; 3 - гребенки.

Каждый змеевик состоит из двух одинаковых последовательно соединенных спиралей. Спирали соединяют в змеевики с помощью газовой сварки. Между спиралями каждого змеевика укрепляют четыре гребенки, которые обеспечивают требуемое расстояние между витками спирали. Кроме того, установка гребенок обусловлена технологическим процессом навивки спиралей на станке.

После навивки спиралей на станке приваривают гребенки, тем самым строго фиксируется шаг и радиусы витков. Для обеспечения заданных зазоров между змеевиками сверху приварены четыре промежуточные полосы. Количество гребенок и промежуточных полос принимается в зависимости от диаметра котла (при диаметре до 1200 мм количество полос принимается равным четырем, при большем диаметре количество полос доводится до шести).

Котлы с газовым регулированием

Утилизационные котлы изготавливают как с частичным, так и с полным газовым регулированием производительности котла. При частичном перепуске газов удается обеспечить регулирование производительности в пределах 50-100 %. Более глубокого регулирования достигают при значительном диаметре перепускной трубы, что ведет к увеличению диаметра котла. Расчетным путем определяют количество газов, которое будет проходить через змеевики при полностью открытой заслонке, что соответствует минимальной производительности котла. В зависимости от требуемой глубины регулирования устанавливают диаметр перепускной трубы.

Котлы с частичным газовым регулированием. На рис. 9.60 показан утилизационный котел с частичным газовым регулированием производительности.

Рис. 9.60. Котел с частичным газовым регулированием: а - вид с переднего фронта;б- продольный разрез: 1 - лаз; 2 - сервопривод регулятора газовой заслонки; 3 - лючок; 4 - трубная часть (змеевики); 5 - проставка; 6 - верхняя крестовина; 7- специальная шпилька; 8 - газоперепускная труба; 9 - серьга; 10 - нижняя крестовина; 11 - валик заслонки; 12 - отбойный конус; 13 - газовая заслонка; 14 - опорный патрубок для крепления заслонки.

В отличие от котла обычного типа, в данном варианте в центре трубного пакета расположена газоперепускная труба для перепуска части газов помимо змеевиков. Производительность котла регулируется изменением количества перепускаемых газов через змеевики, которое происходит в результате изменения сопротивления перепускной трубы, достигаемого соответствующим положением заслонки. Нижняя часть перепускной трубы, которая одновременно служит опорой заслонки, приварена к обечайке приемной камеры. Для предотвращения попадания воды в выхлопной трубопровод при повреждении змеевиков предусмотрен отбойный конус, приваренный к перепускной трубе и нижней крестовине. Нижняя крестовина приварена к газоперепускной трубе и лежит на специальных опорах. Трубный пакет котла с помощью верхней крестовины стягивается четырьмя специальными шпильками, приваренными к перепускной трубе. Чтобы предохранить резьбу шпилек от ржавления и обгорания, применяют глухие гайки колпачкового типа.

Для наблюдения за состоянием наружной поверхности змеевиков и обдувки их примерно в середине пучка установлена проставка, в районе которой расположены лючки.

Заслонка укреплена на валу, на конце которого насажена серьга, соединяющая с сервоприводом регулятора газовой заслонки. Перестановка заслонки в нужное положение осуществляется сервоприводом, работающим на переменном токе. При выходе из строя автоматики заслонку переставляют вручную с помощью маховика, предусмотренного на сервоприводе.

Для доступа в приемную камеру, чистке ее, а также смены и ремонта заслонки предусмотрен прямоугольный лаз.

Максимальная производительность котла соответствует закрытому (горизонтальному) положению заслонки.

Номенклатура арматуры и ее расположение, а также тип и материалы изоляции приняты аналогично котлу без газового регулирования.

Котлы с полным газовым регулированием

В утилизационных котлах с полным газовым регулированием производительности котла изменяется от нуля до 100 %.

Рис. 9.61. Котел с полным газовым регулированием с двумя заслонками (продольный разрез): 1 - вертикальная заслонка; 2 - коническая передача; 3 - глушительные трубы; 4 - горизонтальная заслонка; 5 - перепускной тройник.

На рис. 9.61 представлен разрез конструкция котла с полным газовым регулированием. Полное газовое регулирование осуществляется двумя разгруженными заслонками.

На рис. 9.62 изображен разрез конструкции змеевикового утилизационного котла также с полным газовым регулированием, но с консольной заслонкой.

Рис. 9.62. Котел с полным газовым регулированием с консольной заслонкой (продольный разрез): 1 - консольная заслонка; 2 - перфорированный цилиндр; 3 - глушительные трубы искроуловителя; 4 - патрубок с секторным вырезом.

Представленные выше котлы отличаются от котла с частичным газовым регулированием только конструкцией приемной камеры. Кроме того, в котле с консольной заслонкой камера глушения является одновременно и искроуловителем. При наличии консольной заслонки уменьшается высота приемной камеры, а следовательно, и высота всего котла. Однако в котлах, работающих с двигателями большой мощности и имеющих значительный диаметр подводящего газопровода, применение неразгруженных заслонок консольного типа связано с рядом затруднений. Вследствие сложной формы заслонки происходят повышенные протечки газов через зазоры между заслонкой и отверстием в перепускной трубе.

Рассмотрим устройство приемных камер и их отличие, состоящих из блокированных заслонок и заслонок консольного типа.

Рис. 9.63. Приемная камера котла с двумя заслонками: 1 - подшипник; 2 - вертикальная заслонка; 3 - коническая передача; 4 - кронштейн; 5 - горизонтальная заслонка; 6 - балка; 7 - серьга; 8 - перепускной тройник.

На рис. 9.63 изображена конструкция приемной камеры, оборудованная двумя блокированными заслонками. В центре приемной камеры расположена газоперепускная труба, выполненная в виде тройника, в отводах которой расположены горизонтальная и вертикальная 1 заслонки. Горизонтальная заслонка насажена на валик и закреплена при помощи болтов. Валик соединен серьгой с сервоприводом газовой заслонки. Горизонтальная заслонка, получающая вращение от сервопривода, сблокирована при помощи конической передачи с вертикальной, установленной на пути движения выхлопных газов к змеевикам котла. Вертикальная заслонка жестко связана с нижней конической шестеренкой, но свободно вращается в подшипнике. Положение конических шестеренок строго зафиксировано сварным кронштейном, приваренным к перепускной трубе. Заслонки - сварной конструкции. Для стока гудрона на горизонтальной заслонке предусмотрено два отверстия диаметром 10 мм.

Перепускной патрубок, в который вмонтирована горизонтальная заслонка, в верхней части жестко связан пятью балками с обшивкой приемной камеры. В нижней части перепускной патрубок свободно надет на патрубок приемной камеры и при значительной разности температур обшивки и патрубка последний имеет возможность свободно перемещаться.

Сепараторы пара котлов с принудительной циркуляцией

Для обеспечения нормальной работы утилизационного котла с принудительной циркуляцией в составе котельной установки необходим специальный паровой сепаратор для отделения пара от пароводяной смеси, поступающей из котла. Конструктивно паровые сепараторы в основном одинаковы.

Сепаратор пара представляет цилиндрический сосуд, водяной объем которого воспринимает возможные колебания уровня воды, возникающие при работе котельной установки. Наибольшее изменение уровня воды наблюдается при подготовке котла и вводе в действие, когда в результате вскипания большая часть воды (от 70 до 85 %) вытесняется из трубной системы котла в сепаратор. Наличие значительного водяного объема сепаратора увеличивает его вес и габариты, но зато улучшает маневровые качества установки и позволяет включать и выключать котлы независимо от положения уровня воды, показываемого водоуказателем. Часть объема сепаратора, в пределах которого изменяется уровень воды при вытеснении ее из трубной системы котла, называется дыхательным объемом сепаратора. По¬лучение пара с допустимой влажностью обеспечивается соответствующими высотой и объемом парового пространства сепаратора.

Для удобства расположения на судне сепараторы изготовляют двух типов: вертикальные и горизонтальные.

Комбинированные утилизационные котлы

Утилизационные котлы могут обеспечить потребность судна лишь на ходу, когда работают главные двигатели.

На стоянке или при малых режимах работы главных двигателей необходим либо вспомогательный автономный, либо комбинированный вспомогательно-утилизационный котел, способный обеспечить судно паром также и от своих форсунок. На рис. 98 приводится характерная схема котельной установки, состоящей из вспомогательного и утилизационного котлов, имеющих общую пароводяную магистраль. Эта установка может рассматриваться как единый комбинированный вспомогательно - утилизационный котел.

Вода из вспомогательного огнетрубного котла 1 циркуляционным насосом 2 подается в приемный коллектор 3 утилизационного котла 4. Образующаяся пароводяная смесь из коллектора 5 поступает в паровое пространство котла 1. Для ускорения разводки комбинированного вспомогательно-утилизационного котла вначале включают форсунку 6 и поднимают давление пара в котле 1 до нормального. Затем форсунку отключают и паропроизводительность утилизационного котла регулируется расходом воды, подаваемой циркуляционным насосом. Вода подается в котел насосом 7. Пар к потребителям поступает только из котла 1, который во время работы утилизационного котла используется как сепаратор. Конденсат собирается в теплом ящике 8.

На стоянке утилизационный котел может быть разобщен от вспомогательного котла клапанами 9 и 10. Воздух к форсунке подается вентилятором 11. В этой схеме вспомогательный котел имеет естественную циркуляцию воды, а утилизационный — искусственную. Утилизационный котел имеет поверхность нагрева 70 м 2 , вспомогательный — 25 м 2 . Рабочее давление 5 ати. Характерная особенность такой установки — удобство размещения утилизационного котла на верхних решетках, простота и удобство в эксплуатации.

Термомасляные стояночные и утилизационные котлы

На многих современных судах применяются стояночные и утилизационные котлы, в которых в качестве теплоносителя используется масло.

Конструкция таких котлов проще, чем паровых, в эксплуатации они надежны и безопасны и потому находят все более широкое применение на судах-теплоходах. Многие же механики, привыкшие к паровым котлам, имеют слабое представление о термомасляных котлах. Этот раздел хотя бы немного поможет механикам ознакомиться с термомасляными котлами.

В качестве примера рассмотрим принципиальную схему котельной установки , в которой стояночный и утилизационный котлы в качестве теплоносителя имеют масло марки Shell Thermia В. Эксплуатационная температура этого масла равна 250 °С, максимальная температура около 300 °С.

В качестве стояночного котла установлен котел марки «PWT», тип DWE 930—V-58, поверхность нагрева 45,6 м 2 , количество масла в котле 670 литров, давление масла в змеевиках 10 бар, температура масла 250 °С.

В качестве утилизационного котла установлен котел марки «PWT», тип AWE 850—V-58, поверхность нагрева 177 м 2 , количество масла в котле 2450 литров, давление масла в змеевиках 10 бар, температура масла 250 °С.

Принципиальная схема котельной установки приведена ниже. В схему входят следующие элементы:

1. Стояночный котел.
2. Утилизационный котел.
3. Змеевики стояночного и утилизационного котлов.
4. Труба выхлопных газов.
5. Труба отходящих газов стояночного котла.
6. Расходная топливная цистерна стояночного котла.
7. Циркуляционные насосы — 2 шт., производительностью 58 м 3 /час, напор — 96 м.
8. Цистерна для аварийного сброса масла, V=4 м 3 .
9. Цистерна основного запаса масла, V=5 м 3 .
10. Насос для пополнения системы маслом, производительность 4,5 л/мин, давление 4 бар.
11. Подогреватели топлива, масла, воды.
12. Расширительная цистерна масляной системы.
13. Блок управления.
14. Датчик максимального уровня масла в расширительной цистерне.
15. Датчик минимального уровня масла в расширительной цистерне.
16. Теплообменник для регулирования температуры масла в утиль-котле.
17. Водяной затвор в стояночном и утилизационном котлах.
18. Датчики утечки масла в стояночном и утилизационном котлах.
19. Топливный насос стояночного котла, производительность 38,3 л/мин, давление 5 бар.
20. Датчик потока масла в стояночном котле.
21. Датчик потока масла в утиль-котле.
22. Клапан аварийного сброса масла при пожаре.
23, 24. Приемники сигналов от датчиков потока.
25. Топочное устройство стояночного котла.
26. Клапан выпуска воздуха из масляной системы.
27. Датчики температуры.
28. Индикатор уровня.
29. Сигнал от системы пожарной сигнализации к блоку управления.

Котельная установка с термомасляными стояночным и утилизационным котлами работает следующим образом.

Змеевики в обоих котлах, во всех потребителях тепла, все трубы масляной системы постоянно заполнены маслом, что обеспечивается расширительной цистерной. Расширительная цистерна находится в фальш-трубе, выше утиль-котла. Уровень масла в ней контролируется визуально и датчиками максимального и минимального уровня. В случае утечки масла из системы расширительная цистерна пополняется насосом, который запускают и останавливают датчики уровня в расширительной цистерне.

При работе стояночного или утилизационного котла масло в системе циркулирует с помощью одного из циркуляционных насосов. Второй насос автоматически запускается при остановке первого, сигнал на запуск насос получает от датчиков расхода. Насос поддерживает давление масла в системе в пределах 9,6—10 бар.

Стояночный котел запускается и останавливается автоматически. Сигнал на запуск или остановку котла дают датчики температуры масла. Запускается котел при температуре масла 170 °С, останавливается при температуре 180 °С, предельная максимальная температура в эксплуатации 250 °С. Значения температуры запуска и остановки котла можно оперативно регулировать.

На стоянке форсунка котла работает приблизительно 50% стояночного времени зимой и приблизительно 30% летом. Время работы зависит от количества топлива в танках основного запаса. Топливо перед ТНВД греется постоянно до температуры 142 °С. На стоянке ГД постоянно на подогреве, температура охлаждающей воды поддерживается в пределах 78—80 °С. Котел может работать как на легком, так и на тяжелом топливе (с разными соплами форсунки).

На ходу утиль-котел работает постоянно, стояночный котел не работает. На малых нагрузках ГД, при недостатке тепла, стояночный котел иногда запускается. Температура масла при работе утиль-котла регулируется автоматическим клапаном подачи масла на теплообменный аппарат, работающий от системы охлаждения ГД. Количество охлаждающей воды на теплообменный аппарат также автоматически регулируется в зависимости от температуры масла.

Расход масла при подключении и отключении потребителей тепла (подогревателей) автоматически регулируется байпасирующим клапаном с электроприводом. Сигнал на клапан поступает от датчиков расхода.

Защиты стояночного котла и утиль-котла

Утечки масла при разрушении змеевиков. Сигнал подается датчиком уровня емкостного типа.
Уменьшение скорости движения масла в системе. Сигнал подается датчиками расхода.
Уменьшение или увеличение уровня масла в расширительной цистерне.
Остановка стояночного котла при достижении температуры масла установленного значения. Сигнал от датчика температуры масла.
Сброс масла с утиль-котла на маслоохладитель при достижении температуры масла установленного значения. Сигнал — от датчика температуры масла.
Сброс масла из расширительной цистерны при пожаре (аварийный сброс). Сигнал — от системы пожарной сигнализации.
Защита топочного устройства обычная — по обрыву факела, по низкому давлению топлива, по открытию дверцы топочного устройства.

Техническое обслуживание котлов и масляной системы

Техническое обслуживание термомасляных котлов, как и паровых котлов, — это комплекс мероприятий, выполняемых ежедневно на вахте, и мероприятий планово-периодических, объем и периодичность которых устанавливает заводская инструкция.

Во время вахты необходимо контролировать на стояночном котле:

работу циркуляционного насоса;
уровень масла в расширительной цистерне;
давление и температуру масла в системе;
отсутствие утечек масла;
работу топочного устройства котла;
уровень топлива в расходной цистерне топлива;
отсутствие утечек топлива, температуру его нагрева;
работу систем автоматики, АПС и защиты.

При работе утиль-котла необходимо контролировать то же самое, что и при работе стояночного котла, за исключением позиций, связанных с работой топочного устройства котла.

В сроки, установленные заводской инструкцией, производится промывка змеевика утиль-котла водой через распыливающие сопла внутри утиль-котла, ремонт обмуровки топки стояночного котла, чистка топливных фильтров, очистка сопла форсунки и прочие работы с топочным устройством, как и на паровом котле.

Масло из системы сдается на анализ один раз в год перед ежегодным освидетельствованием котлов классификационным обществом.

Судовые утилизационные котлы, назначение, устройство

Котел-утилизатор используют для того, чтобы избавиться от отходов, при этом используя энергию, которая могла бы быть просто потрачена без толку. Обычно промышленные предприятия избавляются от газов, просто выбрасывая их в атмосферу. При этом газы могут иметь такую высокую температуру, которая позволяет использовать их энергию для работы котла-утилизатора. Котлы способствуют эффективному использованию топлива, и при этом выполняют свою функцию. Особенность котла-утилизатора в том, что он работает на тепле, которое вырабатывается от других технологических процессов.

Классификация котлов-утилизаторов

Для того чтобы котел-утилизатор работал эффективно, ему необходимо тепло, которое можно получить в ходе сжигания газов, образующихся от разных технологических процессов. Котел не предназначен для того, чтобы работать, используя собственную топочную камеру. Важно следить за составом используемых газов.

Если в состав газов, предназначенных для сжигания, входят физические и химические элементы, то последние нужно сжигать.

Характерной чертой работы промышленных систем утилизации является использование газов, в которых содержаться разнообразные мелкие частицы. Частицы могут находиться как в жидком, твердом, так и в газообразном состоянии. Появлением частиц сопряжено с работой установок, используемых на производстве. Это могут быть металлические частицы, шихт, шлак или окалин.

Что влияет на классификацию котла утилизации:

Температура газа. Оборудование может быть низкотемпературным и высокотемпературным. При низкой температуры тепловая энергия подается путем посредством конвенции. Высокие показатели говорят об излучении. Если температура превышает 1100 градусов, то стоит ожидать сгорания жидких продуктов и их перехода в агрегатное состояние.
Пар. Оборудование может работать при низком, повышенном и высоком давлении.
Передвижение жидкости. Жидкости, пар и продукты сгорания движутся по котлу, который может быть газотрубным или водотрубным.
Способ передвижения жидкости. То, как жидкость движется в контуре испарения, влияет на естественную и принудительную циркуляцию в котле.

На классификацию котлов влияет комплектация и качество нагревательных поверхностей. Оборудование может быть башенным, горизонтальным и туннельным. Если устройства работают на низких температурах, то их поверхность называется змеевиковой конвективной нагревательной поверхностью.

Условное обозначение и модификации:

Условное обозначение типоразмера водотрубного парового котла — утилизатора (далее — КУ) парогазовых установок должно состоять из разделенных тире и последовательно расположенных обозначений и индексов в указанной ниже последовательности:

— тип движения среды в пароводяном тракте котла; — индекс наличия дожигающего устройства; — номинальная паропроизводительность контура, т/ч; — абсолютное давление пара (в контуре), МПа; — температура пара (в контуре), °С; — индекс наличия независимого контура подогрева воды в газо-водяном подогревателе или в водо-водяном теплообменнике (допускается указывать при необходимости).

Типы движения среды или тип КУ определяются схемами движения рабочих сред в контурах, которые подразделяются на нижеследующие:

Пр — с принудительной циркуляцией; Прп — с принудительной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;

Е — с естественной циркуляцией; Еп — с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом пара; П — прямоточные; Пп — прямоточные с промежуточным перегревом пара.

В КУ с несколькими контурами движения пароводяной среды каждый контур может обозначаться своей буквой (Пр, П, Е), соответствующей типу движения пароводяной среды в контуре КУ. Если в КУ применены контуры одинакового типа движения пароводяной среды, то используется объединенное однобуквенное обозначение. Если второй и последующий контуры будут одного типа, то буквенное обозначение может быть показано одной буквой для второго и последующих контуров. Кроме того, для КУ с дожиганием топлива в газовом тракте после вышеуказанных буквенных обозначений обязательным является добавление индекса «д» (КУ с дожиганием топлива в газовом тракте котла-утилизатора).

Индексы, указывающие на наличие в котле-утилизаторе независимых контуров подогрева воды, не используемой в других контурах КУ и подаваемой непосредственно сторонним потребителям, обозначаются «гв» и «вв» :

гв — с независимым контуром подогрева воды в газо-водяном подогревателе, не используемой в других контурах КУ и подаваемой непосредственно сторонним потребителям;

вв — с водо-водяным теплообменником для подогрева воды, не используемой в других контурах КУ и подаваемой непосредственно сторонним потребителям.

При обозначении независимого контура подогрева воды в газо-водяном подогревателе или водо-водяного теплообменника указывается его максимальная мощность.

Пример условного обозначения:

ППрЕд-330/380/82-14,5/3,1/0,59-580/580/306-5,3вв

Паровой котел-утилизатор трехконтурный с дожиганием и с промперегревом пара. Контур высокого давления с прямоточным движением среды номинальной паропроизводительностью 330 т/ч, контур среднего давления с принудительной циркуляцией номинальной паропроизводительностью 380 т/ч, контур низкого давления с естественной циркуляцией номинальной паропроизводительностью 82 т/ч, с абсолютным давлением пара в контуре высокого давления 14,5 МПа, среднего давления 3,1 МПа, низкого давления 0,59 МПа, с температурой пара в контуре высокого давления 580 °С, среднего давления 580 °С, низкого давления 306 °С, с водо-водяным теплообменником независимого контура подогрева воды максимальной тепловой мощностью 5,3 МВт.

Условные обозначения и аббревиатуры, применяемые при обозначении котлов- утилизаторов в других отраслях промышленности:

Пример расшифровки условного обозначения котла-утилизатора:

КУ-100Б-1Б

— тип котла -КУ (котлы-утилизаторы); — 100 — расход газов — 103 нм3/час; — тип модификации-1; — компоновка — Б — башенный.

Котлы типа ОКГ:

— ОКГ — охладитель конверторных газов; — число, стоящее за буквенной аббревиатурой, показывает емкость конвертора, т; — 1,2 — тип модификации; — БД — без дожига; — У — унифицированный.

Для остальных котлов: -ЦП – центральный перегреватель; -РКК – радиационно-конвективный котел; -РКФ – радиационно-конвективный котел, фьюминговая печь; -РКЭП – радиационный котел для установки за электропечами; -КСТК – котел сухого тушения кокса; -ПКК – пакетно-конвективный котел; -РКЖ – радиационно-конвективный, жидкой ванны; -РКГЖ – радиационно-конвективный губчатого железа; -К – конвективный; -КВ – конвективный водогрейный; -КГТ – котел за газовой турбиной; -КУВ – котел утилизатор водогрейный;

Принцип работы котла-утилизатора

Все газотрубные устройства можно разделить на два типа: те, которые располагаются вертикально, и те, которые – горизонтально. Агрегаты аще всего устанавливают поблизости от обжиговых, мартеновских и других видов печей. Нельзя сказать, что газотрубное оборудование представляет собой слишком мощные агрегаты.

Принцип работы котла заключается в том, что разогретый до очень высокой температуры газ, уходит из печи и направляется в нижнюю часть газохода оборудования.

В области газохода располагаются настенные элементы (ленты и экраны) и пароперегревательный конвективный пакет. Тепло превращает воду в пар. Вода и пар циркулируют по поверхностям стенок котла. Чтобы поддерживать стабильный тепловой потенциал, перед утилизатором устанавливают предпоток, оснащенный газовой горелкой.

Как работают трубные утилизаторы:

В основе работы лежит принцип многоразовой принудительной циркуляции. Именно поэтому вид испарительного элемента может быть любой необходимой конфигурации. Испарительный элемент разделяют на секции, подключенные параллельно: это уменьшает сопротивление области испарения и приводит в действие циркуляционные насосы.
Вода поступает в котел и проходит экономайзер, перенаправляясь в барабан агрегата отопления. Из него жидкость выкачивает насос, затем она перенаправляется в пакеты испарения.
В барабане происходит разделение паровых смесей и воды. Это приводит к тому, что из пара в агрегате выделяется вода.

Через паронагреватель пар переходит в систему отопления. Сам котел утилизатора может иметь П-образную, горизонтальную или башенную форму. На выбор конструкции влияет место, в котором будет установлен котел.

Котел-утилизатор: это что

Принцип работы котла-утилизатора заключается в использовании энергии тепла, выделению которой способствуют промышленные технологические процессы. Когда в состав газов, на которых работает котел, входят химические составляющие, то их сжигают. Котел утилизации – это прибор, который способствует генерации энергии в виде горячей воды, нагретого пара или потока воздуха.

Специфичность работы оборудования заключается в том, что газы содержат мелкие частицы, пребывающие в разнообразных физических состояниях.

Работа печей происходит при очень высоких температурах, что приводит к тому, что в процессе плавления металла в отходящих газах образуются мелкие элементы. Использование теплоты газов позволяет повысить коэффициент использования энергии топлива. На эффективность работы котла влияет мощность тепла.

По каким признакам разделяют котлы:

Температура;
Параметры пара;
Движение пара;
Способ движения воды;
Компоновка;
Поверхность нагрева.

Различные установки и оборудование выделяют тепло, которое котел-утилизатор успешно использует для своей работы. Такие котлы считаются очень производительными и экономичными. Его особенность заключается в отсутствии устройства топки.

Топливные ресурсы

Пиролизный котел позволяет использовать разнообразные отходы, при этом КПД будет варьироваться от 80- 96%, согласно составу энергоносителей.

Подходят следующие виды топлива:

дерево и отходы из него, куски ДСП, опилки, обрезки, кора, шпалы, окрашенные доски;
резиновые отходы, покрышки от любого автомобиля, отходы от производства резиновых изделий;
пластиковая тара, упаковочные материалы, обломки пластиковых изделий, отходы от производства пластмассы, корпусные изделия;
кожа, дермантин, тряпочные отходы, остатки от производства швейных, обувных изделий;
бумага, картон;
строительные отходы, битумные куски, рубероид.

Варианты котлов-утилизаторов отходящих газов

Газотрубные котлы-утилизаторы широко используются в промышленности. Для работы котлов используется тепловая энергия дымовых газов. Такое устройство не подключают к топливопроводу или другим сетям, подающим энергоноситель. Чтобы энергия использовалась эффективно, необходимо устанавливать котел там, где находится выходной отрезок.

Если сравнивать со стандартными котлами, можно сказать, что котлы, утилизирующие отходящие газы, имеют больший КПД, что снижает уровень вредных выбросов в атмосферу.

Котлы можно приобрести у отечественных и зарубежных производителей. Теплоноситель нагревается за счет того, что газы движутся вдоль труб. Такой тип оборудования используют для того, чтобы производить пар, характеризующийся низким и средним давлением.

Варианты котлов:

Имеет естественную или принудительную циркуляцию.
В состав входит один или несколько барабанов.
Модели котлов могут быть газотрубными или водотрубными.

Схема кота выглядит следующим образом: стальной корпус, пучок жаропрочных трубок, нагревательные и испарительные поверхности, штуцеры, подающие питательную воду, система, предназначенная для отвода ненужных газов. Утилизационные котлы могут быть вертикальными и горизонтальными. Выбор модели зависит от того, где будет расположено оборудование. Эффективен пиролизный котел-утилизатор, который работает на резине.

Куда расходуется пар?

Утилизаторы устанавливаются на заводах. Завод это не только станки и плавильни, еще это сеть столовых, залы для отдыха и система отопления. Чаще всего пар используется для нужд самого завода. Этот теплоноситель бежит по трубам отопления, подогревает воду для хозяйственных целей, используется для нагрева поступающего в помещения воздуха.

Если мощности завода позволяют, то частично пар может использоваться для отопления близлежащих домов. Но это большая редкость, поскольку столь громадные предприятия в наше время убыточны, а потому не нужны.

Как работает котел-утилизатор (видео)

Широкое производство котлов-утилизаторов оправдано их высокой эффективностью и экологичностью. Они способствуют меньшему загрязнению окружающей среды, работая на сжигаемых газах. Тепло, которое вырабатывается от технологических процессов, используют для работы котлов, что очень оправданно.

Принцип работы судового утилизационного котла