Судовые паропроизводящие установки

Топочные устройства паровых котлов

Метод сжигания жидкого топлива при помощи распыливания был впервые предложен и разработан русскими теплотехниками.

Топочные устройства для сжигания мазута состоят их двух основных частей;

- форсунки, предназначенной для распыливания топлива;

- воздухонаправляющего устройства (ВНУ), обеспечивающего такую организацию подвода воздуха, при которой происходит качественное перемешивание его с распыливаемым топливом, подогрев и испарение топлива, непрерывное поджигание топливовоздушной смеси и устойчивое ее горение.

Топочные устройства могут размещаться с одного или обоих фронтов котла, а также сбоку, сверху или снизу топки. Число топочных устройств может быть от одного во вспомогательных котлах до 4 - 20 в главных.

Чем меньше производительность форсунки и чем больше их установлено на фронте котла, тем легче добиться высокого качества процессов смесеобразования и горения. Но применение большого числа форсунок усложняет их размещение на фронтах котла, значительно усложняет эксплуатацию котла, увеличивает возможность закоксовывания неработающих форсунок и увеличивает протечки воздуха в топку через зазоры неработающих ВНУ. Поэтому обычно в судовых котлах устанавливают 1 + 6 регулируемых или нерегулируемых топочных устройств большой производительности с одного или с обоих фронтов котла.

Форсунки паровых котлов;

В судовых ПК применяются следующие типы форсунок;

• механические форсунки - в которых распыливание топлива производится за счет давления, создаваемого

Топливным насосом. В таких форсунках топливо поступает по тангенциальным каналам в вихревую камеру, где

Предварительно закручивается, и выходит в топку через конусовидное сопло в виде конуса распыливания.

Механические форсунки обеспечивают высокое качество распыла, надежны, но обладают малым диапазоном регулирования расхода топлива. Одной из разновидностью

Механических форсунок являются ротационные форсунки. В них

Распыливание топлива производится за счет центробежных сил

Вращающихся частей самой форсунки. Но такие форсунки сложнее в изготовлении и менее надежны в работе.

• Воздушные и паровые форсунки - в

Этих форсунках движущаяся струя р. гг * >

Воздуха или пара увлекает за собой УлЯ

Струю топлива, которая под действием ----------------- о----------------------

Кинетической энергии паровой или воздушной струи дробится на мельчайшие частицы. При этом топливо обычно поступает к форсунке самотеком из расходного бака, устанавливаемого над форсункой. Эти форсунки просты по устройству, менее требовательны к качеству обработки деталей, но для обеспечения качественного распыла для их работы необходим большой расход пара (~ 1% от паропроизводительности котла) или воздуха. Поэтому этот тип форсунок для судовых и корабельных котлов практически не применяется.

• Паромеханические форсунки -

Сочетают в себе преимущества механических и паровых форсунок.

Наконечник форсунки имеет два канала; мазутный и паровой. При больших расходах топлива (на нагрузках ~ до 50 ^ 60 %) эта форсунка работает как обычная механическая, а при малых расходах топлива для качественного распыливания дополнительно подается пар. В некоторых типах паромеханических форсунок пар может подаваться на всех нагрузках котла от самой малой до полной, в основном с целью повышения маневренных качеств парового котла. Паромеханические форсунки наиболее широко применяются в топочных устройствах судовых и корабельных паровых котлов.

Качество распыла форсунок, применяемых в паровых котлах, необходимо систематически проверять на специальной установке (п. 83 ПЭКУ, 418-61.489 РЭ для котла КВГ-3Д).

Причинами неудовлетворительного распыливания топлива могут быть;

- нарушение геометрических параметров распылителей вследствие износа, загрязнения или коксования каналов;

- некачественное изготовление точных деталей форсунки;

- неправильный уход за форсунками при их чистке (забоины, риски и т. д.).

При плохом распыливании форсунку необходимо продуть паром или заменить запасной (п. 86 ПЭКУ). Для этого на корабле (судне) необходимо иметь не менее 20 % (от установленных) готовых к действию запасных форсунок, а также полный запасной комплект распыливающих деталей для
всех установленных форсунок (п. 91 ПЭКУ). Если на котле установлено менее 5 форсунок, то готовых форсунок должно быть не менее одной для каждого отапливаемого фронта котла.

От правильности установки форсунки в значительной степени зависят форма и объем факела. Любые отклонения от правильной установки форсунок приводят к следующим явлениям (п. 93 ПЭКУ);

- нарушению процесса перемешивания топлива и воздуха и, соответственно, неполному сгоранию топлива;

- ударам факела о поверхность фурмы;

- чрезмерному удалению факела от поверхности фурмы (влечет за собой увеличесние коэффициента избытка воздуха и снижение экономичности работы котла);

- касанию факела поверхностей нагрева и фурм (приводит к повреждению фурм, коксованию топлива и ухудшению качества горения).

Правильным считается такое размещение форсунки относительно фурмы и ВНУ, при котором форсунка отцентрована относительно топочного устройства и установлена по длине топочного устройства в соответствии с данными чертежа (п. 95 ПЭКУ).

Воздухонаправляющие устройства (ВНУ);

К ВНУ котлов предъявляются следующие требования;

- обеспечение высокого качества и стабильности горения топлива при минимальных коэффициентах избытка воздуха и минимально возможных гидравлических сопротивлениях фронта котла;

- обладание возможностью регулирования расходов воздуха в широком диапазоне нагрузок котла, обеспечивая при этом высокие скорости воздуха на режимах сниженных нагрузок;

- простота устройства и обслуживания.

В судовых и корабельных котлах применяются следующие типы ВНУ;

- ВНУ с завихрителями, создающие закрученный поток воздуха;

- осевые ВНУ, создающие незакрученный поток воздуха;

- комбинированные ВНУ, в которых используется комбинация закрученных и незакрученных потоков.

ВНУ с завихрителями - в этих устройствах закрутка воздуха осуществляется с помощью лопаточного направляющего аппарата (завихрителя). Применяются два типа завихрителей; тангенциальные и осевые. Воздух, проходя через лопаточный аппарат завихрителя, получает вращательное движение вокруг оси, причем закручивание воздуха производится в сторону, противоположную закручиванию струи топлива в форсунке с целью лучшего дробления топлива и более качественного перемешивания его с воздухом.

Осевые ВНУ со стабилизаторами - в устройствах этого типа аэродинамические условия, необходимые для организации очага горения в факеле, создаются в результате взаимодействия осевой струи воздуха с коническим стабилизатором, устанавливаемым на форсунку. При движении осевого потока воздуха за конусом стабилизатора создается зона разрежения, вызывающая обратный ток газов, направленный навстречу потоку распыливаемого топлива. Стабилизатор является одновременно и турбулизатором потока.

Применение ВНУ со стабилизатором предусматривает обязательную работу встречных топочных устройств на противоположных фронтах котлов и применение регулирования подачи воздуха с целью повышения скоростей воздуха на входе в топку на режимах сниженных нагрузок.

Комбинированные ВНУ - в этих устройствах используются сочетания закрученного и незакрученного потоков. Обычно используются двухзонные ВНУ, в которых центральный поток воздуха является закрученным, а периферийный поток воздуха - осевым. В регулируемых комбинированных ВНУ для закручивания потока воздуха могут использоваться поворотные лопатки. При работе на полной нагрузке лопатки центральной зоны повернуты вдоль потока воздуха и ВНУ работает как обычное осевое устройство со стабилизатором. С уменьшением расхода топлива через форсунки лопатки ВНУ поворачиваются на определенный угол, соответствующий нагрузке котла по топливу, и формируют закрученный воздушный

Поток. Размеры факела при этом не увеличиваются, так как кольцевой поток.

Периферийной зоны обжимает центральную закрученную струю.

В процессе работы котла необходимо следить за исправностью ВНУ. На действующем котле должны быть открыты только ВНУ у действующих форсунок (п. 102 ПЭКУ).

Давление воздуха перед топочными устройствами необходимо поддерживать в зависимости от расхода топлива. В МКО должны быть таблицы (графики) соотношения между этими величинами (п. 101 ПЭКУ). Увеличение расхода топлива в котле без повышения давления воздуха приводит к вибрации котла, разрушению футеровки и появлению черного дыма.