Принцип работы судовых котлов: классификация и эксплуатация

Принцип работы судового котла

На судах различного назначения неотъемлемым и важным ресурсом является водяной пар, который служит для разных целей. Если на судне предусмотрена паросиловая установка, то пар необходим для вращения паровых турбин валопровода судна и, как следствие, передачи энергии движителю.

Если на судах установлены дизельные или газотурбинные двигатели, то пар требуется для выработки электроэнергии в турбогенераторах, а также для целей отопления и бытовых хозяйственных нужд. За производство водяного пара отвечает паровой котёл, который производит перегретый и влажный водяной пар под давлением.

Работающий котел Российского производства

Принцип работы заключается в подведении тепла, полученного путём сгорания органического топлива, к воде и образовании пара.

Судовые котлы классифицируются по следующим характеристикам:

1. Обтекание теплообменника горячими газами (водотрубные, огнетрубные, комбинированные);
2. Назначение (главные, вспомогательные);
3. Способ циркуляции воды (естественная, принудительная);
4. Тяга и дутьё (естественная или принудительная тяга и дутьё);
5. Вид топлива (жидкое, твёрдое, газообразное);
6. Параметры пара (низкого давления – до 150 кН/кв.м., среднего давления – от 160 до 280 кН/кв.м., высокого давления – от 610 до 1000 кН/кв.м.)

Со структурой судового парового котла можно ознакомиться на рисунке 1, где указаны схемы судовых котлов разных типов.
Основные части парового котла это топка (I) и несколько рекуперативных теплообменников, находящихся за ней: пароперегреватель (II), испаритель (III), водоподогреватель (IV) и воздухоподогреватель (V). Конструкция котла судового подразумевает разделение горячих дымовых газов и холодных пара, воздуха и воды герметичной перегородкой для того, чтобы среды обменивались теплотой, не смешиваясь.
Функция пароперегревателя заключена в его названии, испаритель образует пар из воды,водо- и воздухоподогреватели соответственно названию. Основная нагреваемая поверхность это испаритель, а остальные теплообменники представляют собой дополнительную.

Узлы и системы котельной установки:

• паровой котёл;
• питательная система, включающая подогреватели воды, насоса, трубопрово¬дов, из¬мерительных приборов и арматуры;
• паровую систему для раздачи пара потребителям;
• топливную систему;
• газовоздушную систему (газоход, дымовая труба, вентилятор, воздушные коробы и др.)

Помимо прочего котельная установка снабжена системами автоматического регулирования подачи воды, топлива и воздуха в котёл, системами водоподготовки, защиты парового котла.
Если на корабле установлен утилизационный котёл, то благодаря использованию теплоты исходящих газов – утилизации – обеспечиваются технологические процессы, не связанные с движением судна.

Подготовка котельной к работе

Удостовериться в наличии необходимого количества воды и проверить топку на отсутствие мазута. Также нужна вентиляция топки, чтобы избежать воспламенения накопившихся газов. При подаче топлива в топку розжиг его осуществляется электрическим запалом или от горящего источника.

Пар распределять следует медленно для равномерного прогревания частей котла. Перед подъёмом пара нужно убедиться, что воздушный клапан открыт. Во время подогрева воды и подъёма пара проверяется герметичность люков, лазов и крышек. Включают подпиточные насосы, запускают автоматические котельные установки с включением топливного насоса, вентилятора и подачей тока к зажигающим электродам.
По достижению давления пара 1 кг/кв.см. закрывают воздушные краны и продувают водоуказательные приборы. После достижения паром давления 3 кг/кв.см. обследуют фланцы и лазы, обжимая их гайки. При давлении 5 кг/кв.см. включается подпитка водой и продувка.

При давлении в половину рабочего убеждаются в состоянии предохранительных клапанов. После чего ожидается подъём пара, время от розжига топлива до его первого появления занимает от трети до половины общего времени подъёма. Когда давление достигает рабочих параметров снова осматриваются клапаны, манометры и приборы.

Эксплутационные особенности

Важным условием бесперебойной работы котельных агрегатов является обеспечение достаточного уровня воды иначе недостаток воды чреват пережогом теплообменников и поломкой и снижением срока службы.

Необходимо постоянно контролировать уровень воды в тёплом ящике, работу подпиточных насосов, работу автоматического управления подпиткой. Если температура воды вырастает более, чем на 50° С, то это грозит выходом из строя насоса подачи из-за заполнения его паром. Заполнение котла выше нормы приводит к нестабильной работе паровых механизмов.

В случае использования газового оборудования избежать перегрев воды способно автоматическое газовое регулирование.

Процесс горения топлива

Качество горения в топочной камере осуществляется путём регулярного наблюдения в оборудованный глазок или при помощи газоанализатора.Чтобы обеспечить правильный теплотехнический процесс горения, следует добиться верного соотношения подаваемых в топку топлива и воздуха определённого давления.

Поставщики топлива обязаны предоставить сертификаты, составленные по результатам лабораторного анализа. Форсунки нужно очищать от отложений и нагара 3 раза в сутки при непрерывной работе. Если горение прекращается, то мгновенно закрывается клапан подачи топлива, чтобы оно не скапливалось в топке, что небезопасно.

Прекращение работы котла

При остановке котельной установки нужно выключить систему автоматического управления, прекратить подачу топлива, воздуха и воды. При ручном управлении сначала отключаются форсунки топливный насос, дутьё и подпитка водой. Затем стравливается пар и продувание. Из остывшего котла удаляется вода. Перекрывается запорная арматура и из трубопроводов удаляются вода, воздух и пар.

Очистка котла

В случае несоблюдения требований по водоподготовке на теплообменниках могут образовываться большие объёмы накипи спустя первые 1000 часов работы, что влияет на теплопотери, перегреву и необходимости механической и химической чисток. Процедуры проводятся при условии стоянки судна обеспеченной якорными и швартовными устройствами.
Механическая чистка выполняется кирками, скребками и электроинструментом. Также могут использоваться металлические щётки.
Химическая чистка подразумевает щелочение котла или промывка кислотными средствами. Щелочение это процесс заполнения водотрубного котла выше нормы водным раствором средства против накипи и при давлении в 2 Бар проведение верхней и нижней продувки. Продолжительность процедуры до 10 часов.
Практическая очистка дымогарных и водогрейных труб от сажи выполняется банником.

Производители

Доставка судового котла

Когда дело доходит до модернизации котельных установок на судах, то перед покупателем открывается широкий выбор мировых производителей котлов (Германия, Италия, Корея). На российском рынке популярностью пользуется отечественный котёл марки КОАВ (КВС)-200 - водогрейная автоматизированная тепловая установка предназначенная для обслуживания судовых закрытых систем отопления. Его теплопроизводительность 200 Гкал/час, рабочее давление 0,18 Мпа.

Нормы и правила

Обслуживание судовых паровых котлов регулируется Правилами технической эксплуатации судовых паровых котлов Министерства морского флота. Согласно Правилам использование корабельных котлов должно производиться с учётом максимальной теплопроизводительности, без нанесения ущерба их техническому состоянию, обеспечивая безопасную работу и наименьший расход топлива.

Правильная организация труда и следование Правилам технической эксплуатации судовых котлов играет главную роль в выполнении вышеупомянутых требований. Нарушение Правил чревато авариями и нестабильной работой.