Тепловой расчет судового парового котла типа КВВА 6, 5/7

Спецификация.dwg

Шайба 16 ГОСТ 6402-70
Крышка окна смотрового
Шпонка 18х11х45 ГОСТ 23360-78
Шпонка 14х9х30 ГОСТ 23360-78
Шпонка 10х8х60 ГОСТ 23360-78
Болт М12х45 ГОСТ 7808-70
Болт М8х30 ГОСТ 7808-70
Болт М16х130 ГОСТ 7808-70
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.01
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.02
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.03
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.04
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.00.СБ
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.05
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.06
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.13
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.12
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.11
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.09
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.10
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.08
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.07
Крышка подшипника сквозная
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.14
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.15
Кольцо мазеудерживающее
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.00.
Крышка подшипника глухая
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.16
Маслоуказатель жезловый
Шайба 12 ГОСТ 6402-70
Гайка М12 ГОСТ 2524-70
Винт М10х22 ГОСТ 1491-80
Болт М16х110 ГОСТ 7808-70
Шайба 8 ГОСТ 6402-70
Гайка М16 ГОСТ 2524-70
Манжета d=40 8752-79
Манжета d=55 8752-79
Подшипник 311 ГОСТ 8338-75
Подшипник 208 ГОСТ 8338-75
Техническая характеристика 1. Передаточное число редуктора 3
2. Максимальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора 149 Н м. 3. Частота вращения тихоходного вала редуктора n =231 обмин. 4. Мощность электродвигателя 4
кВт. 5. Коэффициент полезного действия 0
6. Характеристика зацепления: Тип передачи зубчатая прямозубая Модуль
мм 3 Число зубьев шестерни 29 Число зубьев колеса 91 Технические требования 1. Сопряженные поверхности корпуса и крышек покрыть тонким слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-80 2. Необработанные наружные поверхности редуктора покрыть серой эмалью: Гр.ГФ-20. 3. В редуктор залить 8.8 л масла И-40А ГОСТ 20799-75. 4. Осевой люфт промежуточного вала должен быть не менее 2 мм 5. * размеры для справки 6. После сборки валы редуктора длжны проворачиваться свободно без стуков и заеданий. 7. Редуктор обкатать в течении 30 минут.
Штифт 10х25 ГОСТ 3129-70
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.18
КП ДМ. 190603.65.02.08.06.17
Шайба 10 ГОСТ 6402-70
Шпонка 14х9х50 ГОСТ 23360-78
КР.180103.65-061173-СПГ-2010
Фланец для крепления клапана на
пароводяном барабане
Нижняя тарелка пружины
Верхняя тарелка пружины

Чертеж.cdw

Расстояние между осями крайних труб 1976
КП-180103.65-СПГ-061173-2010

Клапан.cdw

Кужахметов.docx

Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Астраханский государственный технический университет»
Судового парового котла типа КВВА 657
КП – 180103.65 – СПГ – 061173 – 2010
Руководитель курсовой работы
К.т.н. доцент кафедры ЭВТ
Студент гр. ДТУ - 41
Описание судового вспомогательного парового котла КВВА 657. 4
Расчет объема и энтальпии дымовых газов . 6
1 Расчет рабочей массы топлива . 6
2 Выбор топочного устройства 6
3 Коэффициент избытка воздуха .. .. 7
4 Объемы воздуха и продуктов сгорания топлива 7
5 Расчет энтальпии дымовых газов .. .. 8
Тепловой баланс .. .. .. 9
Расчет топки котла .. .. 12
Расчет конвективной поверхности нагрева .. .. 16
Расчет теплообмена в экономайзере 21
Описание предохранительного клапана 23
Эксплуатация паровых котлов .. . . 24
1 Обслуживание котлов на ходу и на стоянке судна . 24
2 Водообработка . .. ..28
3 Очистка поверхностей нагрева . . 29
Список литературы .. . 33
Курсовой проект включается в себя описание определение объема и энтальпия дымовых газов расчет теплового баланса расчет топки расчет конвективной поверхности нагрева расчет теплообмена в экономайзере и эксплуатация судового вспомогательного парового котла КВВА 6.57.
Описание судового вспомогательного парового котла КВВА 657
Котлоагрегаты КВВА полностью автоматизированы и рассчитаны на эксплуатацию без постоянной вахты.
Основы котла составляют трубы конвективного парообразующего пучка и экрана три ряда опускных труб пароводяной и водяной барабаны. Трубы в котельном пучке и опускные трубы расположены в шахматном порядке.
Барабаны сварные и состоят из обечаек и двух приварных штампованных днищ. На заднем днище пароводяного барабана и на обоих концах водяного барабана сделаны овальные лазовые отверстия закрываемые изнутри крышками с помощью двух наружных скоб шпилек и гаек. К стенкам барабанов приварены штуцера патрубки и другие элементы для присоединения труб арматуры и стенок кожуха.
Кожух котла сварной газо-плотный образован двойными фронтовыми (передней задней) боковыми и потолочной стенками выполненными из листового и профильного проката. Наружные и внутренние стенки кожуха образуют межкожуховое пространство через которое проходит воздух перед поступлением в топку. Такое устройство стен защищает котельное отделение от проникновения в него продуктов сгорания и уменьшает потери от наружного охлаждения. Жесткость конструкции кожуха обеспечивается установкой распорных скоб трубных связей и перегородок. На внутренних и наружных стенках кожуха имеются окна плотно закрываемые крышками с помощью задраек. Окна служат для доступа к трубным поверхностям нагрева и в межкожуховое пространство. На задних стенках кожуха расположено лазовое отверстие для проникновения внутрь топки котла.
С целью наблюдения за горением и состоянием кладки в передней и задней стенках кожуха сделаны отверстия соединенные патрубком с головкой специального смотрового устройства. Корпус головки где находится обойма с двумя синими жаростойкими стеклами имеет внутреннюю и наружные крышки защищающие стекла от перегрева из топки и от механических повреждений снаружи. Кирпичная клада передней и задней стенок в районе топки частично в районе трубного пуска выполнена из огнеупорных шамотных кирпичей установленных на слой асбестового картона. Для кладки использую кирпичи: квадратные с центральными и смещенными отверстиями для болтов фасонные для фурмы и для смотровых устройств – трехгранные. В районе топки кирпичи крепят к внутренним стенкам болтами головки которых утапливают в отверстие кирпича а затем замазывают раствором мертеля.
В районе пусков труб кирпичи крепят на таврах или угольниках. Все кирпичи скрепляют между собой раствором шамотного мертеля. Боковые и потолочные стенки а также передние и задние стенки кожуха свободные от кирпичной кладки изолируют слоем асбестового картона который со стороны газов покрыт листами из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Открытые наружные поверхности коллекторов изолируют совелитовыми плитами укладываемыми на слой совелитовой подмазки. Плиты обтягивают металлической сеткой и покрывают слоем совелитовой штукатурки.
Изоляцию обечаек коллекторов закрывают оцинкованными стальными листами на днищах пароводяного барабана ее оклеивают тканью и окрашивают. Торцы водяного барабана имеют патрубки на которые устанавливают наружные крышки.
Опоры крепят к переходным стульям болтами и гайками. Одну из опор закрепляют неподвижно остальные для обеспечения температурных деформаций делают подвижными. За неподвижную обычно выбирают опору которая в плане располагается ближе к стопорному клапану с целью уменьшения влияния теплового расширения конструкции котла на деформацию главного паропровода. Следующая опора установлена на одной с ней линии параллельной оси барабана подвижна только в направлении этой линии. Третья опора подвижна в поперечном а четвертая – в продольном и поперечном направлениях. Подвижность опоры обеспечивается тем что отверстия под болты делают овальными. На болты всех опор надеты дистанционные втулки высота которых на 1 мм больше толщины плиты опоры. Переходные стулья приваривают к судовому фундаменту.
Расчет объема и энтальпии дымовых газов
-Тип парового котла – КВВА 6.57
-Параметры пара – Pk=06 МПа
-Паропроизводительность – Dk=1.7 кгс
-Температура питательно воды – tпв=50оС
-Род и марка топлива – моторное топливо
1 Расчет рабочей массы топлива
Состав горючей массы:
Состав рабочей массы:
Низшая теплотворная способность топлива:
2 Выбор топочного устройства:
Выбираем паромеханическую форсунку.
3 Коэффициент избытка и присосы холодного воздуха в газоходах котла:
Коэффициент избытка воздуха на выходе из котельного агрегата – определяется по формуле:
Где – суммарная величина присосов холодного воздуха в газоходах котла.
Для морских котлов обшитых листовым железом можно принять . Следует:
4 Объемы воздуха и продуктов сгорания топлива
Теоретический объем воздуха:
Теоретический объем сухих продуктов сгорания:
Теоретический объем дымовых газов при
Где ) – для паромеханической форсунки.
Действительные объемы продуктов сгорания при избытке воздуха в газоходах при определяют для твердого жидкого и газообразного топлива.
Теоретическое количество влажного воздуха:
Тепловой баланс составляется для оценки расходов топлива . Есть 2 уравнения теплового баланса: 1 – прямое уравнение теплового баланса
– обратное уравнение теплового баланса
Прямое уравнение теплового баланса позволяет быстро оценить КПД котла. Выявить причину отклонения от нормальной работы невозможно. Для этого используется обратное уравнение теплового баланса которое анализируя тепловые потери позволяет выявить причину.
Энтальпия перегретого пара определяется по таблицам воды и водяного пара:
Энтальпия питательной воды определяется по формуле:
Располагаемая теплота рабочей массы топлива определяется по формуле:
Где: – физическое тело топлива;
– температура подогретого топлива.
для паромеханической форсунки
Где: – удельная теплоемкость жидкого топлива;
при вязкости (для паромеханической форсунки)
КПД котла определяется из обратного уравнения теплового баланса по формуле:
Где: – потеря теплоты с уходящими газами;
– тепловые потери от химического недожога;
– потери теплоты через обмундировку.
Где: – энтальпия уходящих газов определяемая по диаграмме дымовых газов при температуре уходящих газов ;
– для вспомогательного котла
- для двухстеночного котла
Поверочный расчет топки котла сводится к определению температуры газов на выходе из топки и тепловосприятие при заданной величине радиационной поверхности нагрева
Поскольку величины критерия Больцмана и степени черноты топки зависят от температуры дымовых газов на выходе из топки расчет проводят методом последовательных приближений.
Задаются в первом приближении величиной температуры дымовых газов на выходе из топки и вычисляют величины степени черноты топки и критерия Больцмана .
В общем случае для первого приближения можно принимать (для жидкого и газообразного топлива); принимается .
1 Сравнение величин фактического и допускаемого тепловых напряжений.
Где: – объем топки (по прототипу)
2 Определение степени черноты камерной топки котла
Где: – коэффициент учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или изоляции поверхности;
- степень экранирования топки определятся по формуле:
Где: – радиационная поверхность нагрева (по прототипу)
- суммарная поверхность стен топки.
- эффективная степень черноты факела:
Где: - коэффициент усреднения (для )
- степень черноты светящегося пламени
степень черноты несветящего пламени
Коэффициент ослабления лучей:
Для топок работающих без наддува:
Эффективная толщина излучающего слоя пламени:
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:
3 Определение адиабатной температуры горения:
температура горячего воздуха
По величине по диаграмме дымовых газов величина абсолютной теоретической температуры горения .
По диаграмме дымовых газов величина теплосодержания дымовых газов на выходе из топки при температуре .
4 Определение критерия Больцмана:
Суммарная объемная теплоемкость:
Коэффициент сохранения теплоты:
5 Определение температуры газов на выходе из топки:
коэффициент зависящий от режима горения и теплообмена а также от вида факела.
Температуры дымовых газов на выходе из топки:
Что меньше 50 К следовательно температура выбрана верно.
6 Определение тепловосприятия котла:
Расчет конвективной поверхности нагрева
1 Расчет теплообмена в парообразующем пучке:
Расчет конвективной поверхности сводиться определению температура газов на выходе и количество теплоты переданное в конвективном пучке при заданной поверхности.
Наружный диаметр труб
Количество рядов труб
Количество труб в одном ряду
где: - ширина газохода.
Площадь живого сечения для прохода газов:
где: - средняя длина проекции активно работающей в рассматриваемом пучке трубы (без учета застойных зон) на плоскость перпендикулярную направлению потока.
2 Расчет проводится с помощью двух уравнений
Задаемся тремя значениями температуры газов на выходе
Энтальпия газа соответственно
Количество теплоты соответственно
Температура насыщенного пара
Температура газа на выходе из топки
Наибольшая разность температур между теплоносителями
Наименьшая разность температур между теплоносителями
3 Температурный напор
Средняя температура потока
Скорость потока газов при поперечном омывании трубок
Коэффициент загрязнения соответственно
Относительный поперечный шаг
Относительный продольный шаг
Поправка на число рядов труб
Поправка на компоновку
Кинематическая вязкость коэффициент теплопроводности критерий Прандтля для дымовых газов принимают по средней температуре потока
Коэффициент теплоотдачи
Эффективная толщина излучающего его слоя в межтрубном пространстве
Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов
Степень черноты газового потока
Температура наружной поверхности стенки труб
где - Испарительная конвективная поверхность нагрева.
Коэффициент теплоотдачи излучением
Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке
Коэффициент теплопередачи
4 Уравнение теплопередачи:
Из графика находятся
Расчет теплообмена в экономайзере.
1 Расчет параметров экономайзера для его компоновки:
Принимаем коридорное расположение трубок.
Поперечный размер экономайзера:
Продольный размер экономайзера:
Количество трубок в одном ряду:
Площадь сечения для прохода газов:
Температура воды на выходе из экономайзера:
Энтальпия выходящих газов:
Температура газов на входе в экономайзер:
Энтальпия входящих газов:
Энтальпия питательной воды:
Энтальпия горячей воды:
Температура горячей воды:
Наибольшая разность температур между теплоносителями:
Наименьшая разность температур между теплоносителями:
Температурный напор:
Средняя температура потока:
Скорость при поперечном омывании трубок:
Коэффициент теплоотдачи:
Уравнение теплопередачи:
Коэффициент загрязнения:
Коэффициент теплопередачи:
Поверхность нагрева водяного экономайзера:
Количество рядов труб:
Внутренний диаметр трубок:
Скорость воды в экономайзере:
Описание предохранительного клапана
Сдвоенный прямодействующий предохранительный клапан используется для котлов невысокого давления которыми являются вспомогательные и комбинированные котлы или сепараторы утилизационных котлов.
Клапан является сдвоенным прямого действия так как давление пара из котла непосредственно действует на тарелку клапана 6 которая удерживается в закрытом состоянии с помощью штока 11 усилием создаваемым натягом пружины 9. Если давление в котле превысит допустимую величину клапан откроется и часть пара будет отведена в трубу присоединяемую к фланцу.
Рассмотренный клапан имеет простую конструкцию однако принцип прямого действия обусловливает большую их нечувствительность которая иногда может составить до 15-20% от рабочего давления в котле. Для вспомогательных котлов этот недостаток не столь существенный зато простота конструкции представляет большое их преимущество.
Эксплуатация паровых котлов
1 Обслуживание котлов на ходу и на стоянке судна
Подготовка к пуску котла как любого другого агрегата предшествует осмотр цель которого состоит в проверке работоспособности всех элементов и узлов. Осматривают не только собственно котел но и все его устройства и системы питательной воды и топлива арматуру измерительные приборы топливную аппаратуру и автоматику. В пароводяном барабане или в сепараторе утилизационного котла должен быть обеспечен уровень воды в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации.
Пуск (ввод в действие) или подъем пара является одной из ответственных операций при обслуживании котла. В период пуска проверяют исправность арматуры и других устройств особое внимание уделяют поддержанию уровня воды в пароводяном барабане. Время подъема пара определяется конструктивными характеристиками котла. Для водотрубных агрегатов скорость подъема давления пара в соответствии с инструкцией ограничивается временем разогрева кирпичной кладки и возможностью достаточного охлаждения паром труб пароперегревателя исключающего опасный перегрев металла и возникновение опасных температурных напряжений поэтому во время пуска агрегата необходимо открыть клапан продувания пароперегревателя.
Розжигу топлива обязательно должно предшествовать включение вентилятора с целью вентиляции топки и исключения возможности взрыва смеси горючих газов и воздуха в момент зажигания топлива. Это требование написано красными буквами на фронте котла чтобы обслуживающий персонал не допустил ошибки при розжиге. Тем не менее в топках и дымоходах главных и особенно вспомогательных котлов случаи взрывов все же бывают. Это еще более повышает значимость правильной организации процесса розжига топлива при пуске котла.
Во время подъема пара происходит тепловое расширение элементов котла. Обслуживание агрегата в этот период состоит в том чтобы исключить ненормальные перемещения в опорах из которых только одна неподвижная (обычно со стороны главного стопорного клапана).
По достижении требуемого значения рабочего давления необходимо еще раз проверить уровень воды и удостовериться в нормальном действии водоуказательных приборов манометров и предохранительных клапанов.
После этого котел может быть сообщен с главным трубопроводом пара который в свою очередь должен быть предварительно прогрет а образовавшийся при этом конденсат удален через систему продувания.
На ходовом режиме обслуживание котла состоит в обеспечении его безопасной работы при наивыгоднейших параметрах и показателях рабочего процесса. При автоматизации установки действия обслуживающего персонала упрощаются. Однако в любом случае на ходовом режиме необходимо следить за качеством процессов питания горения перегрева пара поддержанием оптимального водного режима и требуемого к. п. д.
Основным показателем процесса питания служит уровень воды в пароводяном барабане или сепараторе. За уровнем следует наблюдать по дистанционным сниженным указателям и периодически его проверять непосредственно по водоуказательным колонкам. Нормальный уровень воды позволяет обеспечить надежную работу и высокое качество насыщенного пара направляемого в пароперегреватель. Если уровень воды имеет тенденцию к снижению необходимо уменьшить нагрузку котла и проверить действие регулятора уровня и питательных средств. Если в пределах видимой части стекла колонки уровня воды не наблюдается нужно продуть колонку. Если и после продувки уровень воды не появится следует немедленно выключить горелку и прекратить питание котла после чего произвести освидетельствование его состояния. При обнаружении лопнувшей трубы о чем свидетельствует сильный шум в топке и белый дым над дымовой трубой необходимо установить местонахождение лопнувшей трубы и заглушить ее. В этом случае котел выводят из действия.
На время проведения ремонтных работ можно при необходимости увеличить нагрузку другого действующего котла.
Эксплуатационными показателями котла с автоматизированным процессом горения топлива служат давление пара и коэффициент избытка воздуха. Для обеспечения оптимальных значений указанных показателей требуется следить за исправностью систем автоматизации и прежде всего топочных устройств не допуская ухудшения качества распиливания мазута.
Качество факела в топке оценивать визуально по его цвету который в нормальных условиях должен быть без темных полос и крупных частиц свидетельствующих об ухудшении распыливания мазута. Для этого каждую вахту необходимо производить чистку распылителей а износившиеся (после 600—700 ч работы) заменять новыми. Загрязнение или повреждение внутренних поверхностей распылителей ведет к неоправданному перерасходу топлива. Во время обслуживания котла это можно обнаружить по темным полосам в топке и цвету дыма с помощью дымового перископа.
Температура перегретого пара как и рабочее давление определяет экономичность установки. На ходовом режиме требуемая температура пара обеспечивается путем поддержания расчетных значений температуры питательной воды влажности насыщенного пара и коэффициента избытка воздуха а также тщательной наружной очистки поверхностей нагрева. В связи с этим во время обслуживания по измерительным приборам контролируют значения указанных величин и при необходимости производят подрегулировку соответствующих устройств. Во время эксплуатации коэффициент избытка воздуха контролируют с помощью автоматического газоанализатора указывающего обычно процентное содержание СО2 в дымовых газах. Иногда перегрев пара может возрасти из-за протечки воздуха в газоходы через неплотно закрытые лазовые затворы щитов обшивки.
Загрязнение поверхностей нагрева оказывает также заметное влияние на температуру перегретого пара. Влияние будет различным в зависимости от того какие элементы имеют повышенное наружное загрязнение. Если загрязнены трубы пучка расположенного до пароперегревателя температура перегретого пара повышается. При увеличении наружного загрязнения поверхности нагрева пароперегревателя наоборот температура перегретого пара понижается. В некоторых котлах иногда предусматривают специальное устройство позволяющее несколько корректировать температуру перегретого пара при повышенном загрязнении поверхностей нагрева.
Температура перегретого пара во время работы может снизиться также при увеличении влажности насыщенного пара поступающего из пароводяного барабана. Повышенная влажность пара вызывает не только снижение перегрева из-за того что часть тепла расходуется на испарение влаги но и приводит кроме того к отложению накипи на стенках труб пароперегревателя ухудшающей теплопередачу. Унос накипеобразующих солей с частицами влаги как правило является следствием вскипания и вспенивания в пароводяном барабане. Во время работы это обнаруживают по резким колебаниям уровня в водоуказательной колонке. Устранить это вредное явление можно увеличением верхней продувки понижающей соленость воды в пароводяном барабане. Кроме того необходимо выяснить причину повышения солености воды или возможного попадания в нее масла.
Во время обслуживания котла необходимо контролировать не только соленость но и другие показатели воды определяющие количество присадок вводимых в пароводяной барабан для создания оптимального водного режима. Для обеспечения оптимального среднеэксплуатационного к. п. д. котла на ходовом режиме требуется постоянно контролировать температуру уходящих газов которая может повышаться при загрязнении поверхностей нагрева. Отрицательное влияние на к. п. д. оказывает и повышение коэффициента избытка воздуха. Правильное использование сажеобдувочных устройств соответствующая регулировка и настройка топочных устройств и элементов автоматики горения позволяют обеспечить при обслуживании котла требуемую экономичность. При обслуживании вспомогательного котла включенного в систему инертных газов танкера требуется в эксплуатации обеспечивать главный показатель качества уходящих дымовых газов по объемному количеству в них кислорода (не более 5%).
Стояночный режим работы энергетической установки судна неодинаково определяет нагрузку котлов разного назначения. На дизельных танкерах во время стоянки утилизационные котлы не работают а вспомогательные агрегаты могут иметь довольно значительную нагрузку если производятся грузовые операции собственными средствами. На сухогрузных теплоходах нагрузка вспомогательных котлов как правило невелика а иногда их работа происходит на режиме поддержки давления без расхода пара на потребители; такой же режим может быть принят и на танкерах во время стоянки без грузовых операций. На паротурбинных судах энергетические установки которых оборудуются как правило только главными котлами стояночный режим обеспечивается одним или двумя работающими агрегатами. Нагрузка главного котла на стояночном режиме зависит также от назначения судна. На танкерах при грузовых операциях котел имеет примерно такую же паропроизводительность как и на ходовом режиме что обусловливается расходом охлажденного пара на турбоприводные грузовые насосы. Обслуживание главного котла при подобной нагрузке на стоянке судна будет практически таким же как и на ходовом режиме.
Для других котлов работающих с пониженными нагрузками на стояночном режиме судовой установки основная задача их обслуживания состоит в обеспечении надежности и предотвращении коррозионного износа хвостовых поверхностей нагрева. С этой целью требуется постоянный контроль за уровнем воды температурой уходящих газов и качеством работы топочных устройств. При наличии газового воздухоподогревателя необходимо включать систему его обвода по воздушной стороне при снижении нагрузок котла.
Вывод из действия котла производится в связи с отсутствием расхода пара на потребители а также для профилактических осмотров обмыва поверхностей нагрева и в случае необходимости выполнения ремонтных работ во время стоянки судна и для подготовки к освидетельствованию котла инспектором Регистра СССР. Вывод из действия котла может потребоваться и в экстренном случае например при упуске воды разрыве трубы или стекла в водоуказательной колонке пожаре или взрыве газов в газоходе нарушении нормальной работы питательных средств или вентилятора или др.
При выводе котла из действия нужно учитывать те же по существу условия которые отмечены при рассмотрении процесса ввода его в действие а именно: исключить возникновение температурных напряжений но уже из-за неравномерного остывания элементов котла. Это требование является более жестким для котлов с большой массой Общее время вывода котла из действия (так называемое «расхолаживание») в ряде случаев получается довольно значительным. Например для котла КВГ80 это время составляет 28—40 ч что связано с условиями вывода их действия главного котла и всей турбинной установки в целом. В зависимости от того с какой целью и на какое время выведен котел из действия вода из него может быть удалена либо наоборот его пароводяной тракт будет полностью заполнен деаэрированной водой. Если требуется длительное хранение неработающих котлов необходимо точно руководствоваться рекомендациями Правил технической эксплуатации судовых паровых котлов.
Неисправности в работе котлов. В котле происходят сложные физико-химические процессы которые могут вызвать в условиях эксплуатации как отклонения основных параметров рабочих сред от их нормальных значений так и изменить состояние отдельных элементов следствием чего может быть отказ в работе агрегата.
Таким образом неисправности могут привести к изменению давления и температуры пара воды воздуха газов и топлива а также нарушению нормального процесса горения и изменению уровня воды. Следствием отклонения условий работы от нормальных может явиться появление перегрева или пережога парообразующих экономайзерных или пароперегревательных труб а также трещин свищей и разъеданий металла в отдельных элементах котла. Наиболее характерные неисправности повреждения элементов котлов их причины и способы устранения а также предупреждения рассмотрены в Правилах технической эксплуатации.
Питательная и котловая воды должны удовлетворять определенным требованиям которые обусловливаются необходимостью обеспечения высокой надежности и достаточной экономичности котла и всей установки в целом. Эта задача решается неодинаково для котлов разного назначения. Для главных котлов с повышенными параметрами пара и тепловыми нагрузками требуется вода более высокого качества чем для вспомогательных и утилизационных агрегатов. Сущность обеспечения требуемого качества воды сводится к тому чтобы исключить накипеобразование и коррозию элементов пароводяного тракта. Для этого необходимо производить специальную обработку воды как вне так и внутри котла.
Внешняя обработка включает подготовку дистиллята в испарителях для обеспечения добавочной воды. Особое значение имеет процесс удаления из питательной воды кислорода и других газов в специальных агрегатах-деаэраторах. Внутри котла обработка воды должна обеспечивать оптимальный водный режим работы. Это достигается двумя основными способами:
Введением внутрь котла специальных веществ которые в результате химического взаимодействия с котловой водой способствуют выделению из нее агрессивных сред.
Удалением (продувкой) из котла небольшого количества воды содержащей шлам и другие вредные примеси накапливающиеся в процессе парообразования.
Что касается процессов обработки воды вне котла то они осуществляются в аппаратах которые являются элементами судовой энергетической установки.
При обработке воды внутри котла введением специальных присадок создаются благоприятные условия для физико-химических процессов в результате которых соли вносимые с питательной водой выпадают не в виде веществ образующих накипь а в виде рыхлого шлама. Наиболее распространенной присадкой обеспечивающей эти условия является тринатрийфосфат Na3PO4 анионы которого в результате электрической диссоциации в соединении с катионами солей жесткости Са3+ и Mg2+ образуют шлам легко удаляемый продувкой из водяных барабанов экранных коллекторов и других нижних частей котлов. При использовании только тринатрийфосфата может недопустимо повыситься щелочность воды вследствие чего она станет коррозионно-агрессивной средой. Для предотвращения этого нежелательного явления вводят дополнительную присадку - нитрат натрия NaNО3.
Введение тринатрийфосфата и нитрата натрия называется фосфатно-нитратным режимом обработки воды внутри котла. Присадки вводят непосредственно в пароводяной барабан или сепаратор утилизационного агрегата. Для этого имеется специальная дозерная установка из которой подготовленный раствор подается насосом по отдельному трубопроводу в питательную магистраль котла.
Для поддержания требуемого качества котловой воды и удаления продуктов фосфатно-нитратного режима и других вредных веществ осуществляется продувка которая может быть нижней и верхней. Нижней продувкой удаляется шлам а верхней - уменьшается солесодержание воды и удаляются вещества вызывающие вспенивание пенообразование и унос частиц влаги с паром в перегреватель. Периодичность продувок зависит от качества питательной воды и совершенства паросепарационных устройств. В нормальных условиях эксплуатации главных котлов нижняя продувка производится один раз в сутки верхняя - один раз в три-четыре дня.
3 Очистка поверхностей нагрева
Наружное состояние труб котла зависит от их назначения сорта сжигаемого топлива и качества эксплуатации. Однако даже при благоприятных условиях невозможно полностью исключить загрязнение поверхностей нагрева. В главных и вспомогательных котлах определяющими факторами наружных загрязнений труб являются сорт мазута наличие в нем примесей и совершенство топочных устройств.
Характер загрязнений зависит как от сорта топлива так и от температур газов и стенок элементов котла. В зоне высоких температур газов могут образовываться твердые отложения включающие частицы золы и солей. В зоне низких температур возникают сажистые отложения которые могут весьма значительно заносить хвостовые поверхности. Наружные загрязнения не только ухудшают теплопередачу и снижают к. п. д. но и способствуют возникновению низкотемпературной коррозии а также возгоранию сажи и других горючих частиц что иногда приводит к пожарам в воздухоподогревателях и в утилизационных котлах. В современных дизельных установках для сжигания судовых отходов горючесмазочных материалов используют инсинераторы и в некоторых случаях вспомогательные котлы. В этих условиях загрязнение поверхностей будет более значительным что требуется учитывать как при создании агрегатов так и при их эксплуатации.
Рассмотренные условия свидетельствуют о том что в каждой конкретной установке необходимо правильно выбирать периодичность наружной очистки поверхностей нагрева. В этом отношении следует различать два вида очистки: во время действия котла и на стоянке.
Для обеспечения в условиях эксплуатации высокого к. п. д. заданных паропроизводительности и температуры перегретого пара котлы должны иметь развитую систему сажеобдувочных устройств. Во время действия котла периодическое включение сажеобдувочных аппаратов позволяет не только произвести очистку поверхностей нагрева но и воспрепятствовать накоплению наружных загрязнений которые иногда полностью забивают отдельные участки трубных пучков. Обычно сажеобдувку производят раз в сутки. В сажеобдувочных устройствах используется перегретый пар для главных котлов и сухой насыщенный для вспомогательных и утилизационных агрегатов. Иногда для обдувки применяют и сжатый воздух обеспечивающий более эффективную очистку поверхностей нагрева однако эксплуатационные расходы при этом будут выше чем при использовании паровых саже-обдувок.
С целью обеспечения эффективной сажеобдувки при меньшем расходе пара его давление должно составлять 1 - 2 МПа. Поверхности нагрева обдуваются струями пара истечение которого с большой скоростью обеспечивается соплами расположенными по длине сажеобдувочной трубы с одной или с двух ее сторон. Расположение сажеобдувочных труб можно проследить на компоновках котлов. Обдувку поверхностей нагрева производят по ходу газов. Для улучшения выноса сажи в дымовую трубу иногда увеличивают на время обдувки подачу вентилятора. В современных котлах процесс сажеобдувки автоматизирован; в некоторых установках для работы сажеобдувочных устройств применено программное управление которое обеспечивает требуемое время действия и последовательность включения сажеобдувок.
Рабочей средой для всей системы обеспечивающей приведение в действие сажеобдувочных устройств служит среда подводимая из общей магистрали автоматики.
На стоянке при выведенном из действия котле наружную очистку его поверхностей нагрева выполняют механическим способом вручную с помощью резаков щеток и других специальных приспособлений. Кроме того производят наружный обмыв поверхностей используя для этого те же сажеобдувочные аппараты.
Периодичность обмывки поверхностей нагрева питательной водой а иногда с применением специальных моющих растворов зависит от ряда факторов основным из которых является качество сжигаемого мазута. При использовании низкосортных мазутов загрязнение увеличивается и это требует кроме обычных сажеобдувок осуществлять также и водообмывку через один - три месяца которая производится на бездействующем котле во время стоянки судна в порту. При этом обмыв начинается с хвостовых поверхностей нагрева. Во время обмыва труб кирпичная кладка топки закрывается брезентом. Конструкция котла и необходимое оборудование установки должны обеспечивать удобный и полный отвод грязной воды в специальное емкости предназначенные для ее хранения. Вода после отстоя сливается за борт с контролем допустимого содержания в ней нефтепродуктов. При обмыве труб утилизационных котлов должно быть исключено попадание воды к двигателю и отдельным его агрегатам.
Внутреннее состояние труб со стороны пароводяного тракта зависит прежде всего от качества питательной и котловой воды. При правильно выбранном водном режиме и обеспечении эксплуатации котла в соответствии с инструктивными материалами можно достичь практически безнакипного процесса. В утилизационном котле с искусственной циркуляцией кроме того требуется обеспечить достаточную кратность циркуляции. Тем не менее в эксплуатации приходится осуществлять периодически внутреннюю очистку труб которая может производиться промывкой горячей водой или с применением химических веществ а иногда в чрезвычайных случаях может быть применена и механическая чистка. Промывка котла определяется инструкциями и периодичность ее зависит от типа и условий его эксплуатации. При химической очистке применяют сульфаминовую а ранее использовали также ингибированную соляную кислоту (ингибео - лат - останавливаю задерживаю) т. е. добавки веществ которые задерживают химические процессы с использованием кислоты или в данном случае пассивируют металл от коррозии. Указанные кислоты применяют обычно при обнаружении в трубах карбонатной накипи имеющей твердую и рыхлую структуру. Следует подчеркнуть что химическая промывка котлов композитными растворами на основе сульфаминовой кислоты позволяет довольно эффективно удалять отложения включающие железные и медные соединения. Однако частая обработка кислотой приводит в свою очередь к коррозии металла труб. Для удаления отложения применяют также так называемые комплексоны (это трилон – Б - органическое вещество образующее легкорастворимые в воде внутрикомплексные соединения). При обнаружении в пароводяном тракте нефтепродуктов может потребоваться щелочение с применением тринатрийфосфата и кальцинированной соды.
Следует отметить что любая химическая очистка (промывка котлов) должна производиться в полном соответствии с инструкциями которые являются специальными для каждого способа очистки. Особое внимание при этом должно быть уделено строгому соблюдению правил по технике безопасности.
В данной курсовом проекте был выполнен тепловой расчет судового главного парового котла КВВА 6.57 с паропроизводительностью Dк = 1.7 (кгс) параметром пара Р = 0.6 (МПа) и температурой питательный воды tпв=500С
В работе выполнены расчет теплового баланса и получен расход топлива B = 0.121 (кгс) расчет топки котла и получен температура дымовых газов на выходе из топки .
В работе выполнены расчет конвективной поверхности нагрева и получены температура газов на выходе из пучка tист= 318оС и количество теплоты переданное в первом пучке Qист= 3000 (кВт
В работе выполнен расчет теплообмена в экономайзере выбран трубы 29х3 получены поперечный и продольный шаги и количество трубок в одном ряду количество рядов труб скорость воды в экономайзере
В работе также рассмотрены техническая эксплуатация и описание котла.
Электронное пособие котлов. – Кафедра «Эксплуатация водного транспорта».