Судовой утилизационный паровой котел

Полезная модель относится к энергетике, в частности, к утилизационным паровым котлам с многократной принудительной циркуляцией, утилизирующим тепло отходящих газов дизелей, газовых турбин и печей разного назначения с подачей питательной воды непосредственно в сепаратор пара.
Известны судовые утилизационные котлы, у которых раздающие и собирающие коллекторы поверхностей нагрева (экономайзеров, испарительных и пароперегревательных) расположены непосредственно в газоходе котла. (1).
Коллекторы расположены в пазухах между трубными пакетами. Для обеспечения доступа к коллекторам при изготовлении, монтаже, эксплуатации и ремонте, пазухи должны иметь существенные размеры (до 70% объема и высоты котла), чтобы обеспечить доступ к коллекторам человека.
Задачей полезной модели является уменьшение габаритов и массы котла, упрощение технологии изготовления, монтажа и ремонта котла, исключение из конструкции котла наружных перепускных трубопроводов с арматурой.
Поставленная задача достигается объединением раздающих и собирающих коллекторов пакетов труб экономайзера и испарительной части в один коллектор большого диаметра, имеющего доступ внутрь коллектора и расположенного в пазухе между экономайзерными и испарительными пакетами.
Эта задача решена патентом на полезную модель №151157 «Судовой утилизационный паровой котел» только для утилизационных котлов, имеющих экономайзер питательной воды, когда питательная вода из теплого ящика подается питательным насосом непосредственно в экономайзер утилизационного котла (см. схемы утилизационных котлов (2)).
Для утилизационных котлов, имеющих экономайзеры циркулирующей воды, когда питательная вода подается непосредственно в сепаратор пара (см. схему утилизационных котлов (3)), циркуляционный насос подает циркулирующую воду непосредственно в экономайзер котла - эта схема неприемлема.
Для обеспечения работоспособности котла необходимо изменить конструкцию и расположение съемных выгородок внутри коллектора (по сравнению с патентом №151157) и схему подключения пакетов труб экономайзера и испарительной части к коллектору.
Применение предлагаемой конструкции котла:
- уменьшит габариты и массу котла за счет значительного уменьшения пазух между пакетами труб;
- исключит из конструкции котла наружные перепускные трубопроводы с арматурой между раздающими и собирающими коллекторами;
- упростит технологию поиска и замены поврежденных змеевиков при ремонте, а также технологию изготовления и монтажа котла, так как все работы будут производиться изнутри коллекторов.
Конструкция судового утилизационного котла представлена на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, где:
- на фиг. 1 - схематически изображен общий вид судового утилизационного котла;
- на фиг. 2 - вид по стрелке А - А на фиг. 1;
- на фиг. 3 - изображена принципиальная схема утилизационной установки, причем в котле одна половина условно не показана.
Поверхность нагрева утилизационного парового котла водотрубного типа с многократной принудительной циркуляцией состоит из двух симметричных пакетов труб экономайзера 1, расположенных последними по ходу газов, двух пакетов труб испарительной части 2, а также двух пакетов труб пароперегревателя 3, расположенных первыми по ходу газов.
Разбивка всех пакетов труб на две симметричные секции, подключенные по пароводяному тракту параллельно, выполнена с целью упрощения технологии изготовления и монтажа трубной части котла.
Входные и выходные концы труб пакетов испарительной части 2 и экономайзера 1 приварены изнутри к коллектору 4, внутри которого по всей его длине выполнены три съемные выгородки 5 и 6. В изолированную камеру, образованную в коллекторе 4 выгородкой 5, подключены входные концы пакетов труб экономайзера 1, а в камеры, образованными выгородками 6, подключены входные концы труб пакетов испарительной части и выходные концы труб пакетов экономайзера 1. Выходные концы труб пакетов испарительной части 2 подключены к свободной полости коллектора 4, соединенной с сепаратором пара.
Внутри коллектора большого диаметра пароперегревателя 7 по всей его длине выполнена съемная перегородка 8, которая делит коллектор 7 на две изолированные камеры, к которым подключены входные и выходные концы труб пакетов пароперегревателя 3.
В коллекторе 4 и 7 имеются лазы, непоказанные на чертеже, для обеспечения доступа внутрь коллекторов. Съемные выгородки и перегородки 5, 6, 8 прикреплены к коллекторам, например, с помощью шпилек, приваренных к коллектору. Для удобства монтажа и выема из коллектора указанные выгородки могут быть изготовлены из нескольких частей. Все трубные пакеты заключены в общей кожух 9.
К коллектору 4 приварены патрубки входа циркулирующей воды 10, патрубки выхода пароводяной смеси 11, а к коллектору 7 - патрубки входа насыщенного пара 12 и патрубки выхода перегретого пара 13. Все патрубки приварены попарно с двух сторон коллекторов для улучшения раздачи рабочей среды по трубам. Арматура котла условно не показана.
В состав утилизационной установки, обеспечивающей работу котла, входят: питательный насос 14, теплый ящик 15, сепаратор пара 16, циркуляционный насос 17 и соединительные трубопроводы с арматурой, непоказанной на чертеже.
Во время работы выхлопные газы омывают снаружи поверхности нагрева утилизационного котла. Питательная вода из теплого ящика 15 питательным насосом 14 подается в сепаратор пара 16. Из экономайзера вода выходит с небольшим недогревом до кипения и поступает в камеры, образованные выгородками 6.
Циркуляционный насос 17, имея производительность в несколько раз превышающую паропроизводительность котла, забирает из сепаратора 16 воду и через патрубки 10 подает ее в камеру, образованную выгородкой 5, из которой вода раздается по трубам экономайзера и потом поступает в камеры, образованные выгородкой 6. Далее вода из экономайзера поступает во входные концы труб испарительных пакетов 2. В испарительной части горячая вода частично испаряется; пароводяная смесь, состоящая из пара и воды, поступает в свободную полость коллектора 4 и через патрубки 11 выходит из коллектора 4 и далее поступает в сепаратор пара 16.
В сепараторе пара 16 происходит разделение пара и воды; насыщенный пар через патрубки 12 поступает в верхнюю камеру коллектора пароперегревателя 7, раздается по трубам пароперегревателя и после перегрева до требуемой температуры поступает в нижнюю камеру коллектора 7, из которой через патрубки 13 идет к потребителю.
Таким образом, предложенная конструкция значительно уменьшает габариты и массу котла, исключает из конструкции котла наружные перепускные паропроводы с арматурой между коллекторами, упрощает технологию изготовления, монтажа и ремонта котла и допускает ее применение для утилизационных котлов с экономайзерами циркулирующей воды при подаче питательной воды непосредственно в сепаратор пара.
Использованная литература
1. Судовые котельные установки. В.И. Енин, Н.И. Денисенко, И.И. Костылев. Москва «Транспорт» 1993 г., стр. 117, Рис 7.12 (г), стр. 119, Рис. 7.13, стр. 115-123.
2. Судовые паровые котлы. Д.Х. Милтон, P.M. Лич. Москва «Транспорт» 1985 г., стр. 113, Рис 3.16, Рис. 3.17.
3. Судовые котельные установки. В.И. Енин, Н.И. Денисенко, И.И. Костылев. Москва «Транспорт» 1993 г., стр. 120, Рис 7.14.