Судовые паропроизводящие установки
Особенности высоконапорных котлов
Высоконапорными котлами называют такие паровые котлы, в топках которых топливо сжигается под давлением, существенно превышающим атмосферное; 0,2 ^ 0,4 МПа (рис. 15).
|
ГОУ |
|
Наружный Кожух |
Повышенное давление воздуха, создаваемое в топке котла, значительно интенсифицирует процессы подготовки топливной смеси, горения топлива, теплопередачи в топке и конвективных поверхностях нагрева, из-за чего резко, практически в 7 ^ 8 раз, снижаются массогабаритные показатели котла, повышается его экономичность и улучшаются другие характеристики.
|
|
/ $ / !■/ а/ \
Дымовые газы
ТНА - турбонаддувочный агрегат; ДПТ - добавительная паровая турбина;
К - воздушный компрессор;
ГТ - газовая турбина;
ГОУ - газоочистное устройство; ЭК - экономайзер;
Р - клапан, регулирующий подачу пара на ДПТ;
ДГ - дымовые газы;
В - воздух;
П - подача свежего пара на ДПТ.
Высокое давление воздуха, подаваемого к топочным устройствам ВНК, создается с помощью специального компрессора, как правило - осевого типа. Компрессор приводится во вращение газовой турбиной, установленной в газовом тракте котла, и работающей за счет использования энергии дымовых газов, покидающих газоход котла. Компрессор в совокупности с приводной газовой турбиной и добавочным двигателем называют турбонаддувочным агрегатом - ТНА.
При работе высоконапорного котла компрессор ТНА через приемный воздухопровод забирает воздух из атмосферы, сжимает его до давления 0,2 ^ 0,4 МПа и нагнетает по напорному воздухопроводу в двухслойный кожух котла. Наружный кожух ВНК при этом работает под повышенным избыточным давлением и имеет прочную конструкцию; цилиндрическую форму с эллиптическими днищами. При сжатии в компрессоре температура воздуха повЫшАется до 140 ^ 170 °С, что позволяет исключить из состава ВНК такую поверхность нагрева, как воздухоподогреватель.
Продукты сгорания топлива, образовавшиеся в топке ВНК, последовательно омывают поверхности нагрева, и на выходе из экономайзера подвергаются очистке от механических примесей в специальном газоочистном устройстве. В ГОУ из газов удаляются твердые сажистые частицы, кусочки окалины и другие эрозионно-опасные загрязнения, которые могут повредить детали проточной части газовой турбины. Пройдя очистку в ГОУ, дымовые газы поступают в газовую турбину, расширяются, совершают полезную работу, и через дымоход удаляются в дымовую трубу. Твердые частички, отделенные от основного потока газа, по обводному трубопроводу выбрасываются в газоход за газовой турбиной. Работа, полученная в газовой турбине, идет на привод осевого компрессора. Вследствие того, что на режимах частичных нагрузок котла мощности газовой турбины может не хватать для обеспечения работы осевого компрессора, на вал ТНА устанавливается добавителъная паровая турбина, которая автоматически включается в работу на режимах частичных нагрузок и на переходных режимах сброса и увеличения нагрузки. ДПТ является для ВНК одновременно и пусковым двигателем, заменяющим в режиме пуска еще не работающую газовую турбину.
Таким образом основными отличительными особенностями ВНК по сравнению с котлами с вентиляторным дутьем являются;
- наличие прочно-плотного наружного кожуха котла, способного выдерживать повышенное давление воздуха, создаваемое компрессором ТНА;
- наличие в составе ВНК турбонаддувочного агрегата;
- использование газоочистного устройства для очистки потока газа перед газовой турбиной ТНА от твердых эрозионно-опасных частиц.
В качестве высоконапорных могут использоваться любые рассмотренные выше типы водотрубных паровых котлов. Наиболее
Перспективным направлением, особенно для корабельной энергетики, является использование прямоточных высоконапорных котлов. Но наибольшее распространение в настоящее время в корабельных установках получили водотрубные высоконапорные котлы с естественной циркуляцией. Базовый тип высоконапорного котла КВН-98/64 и его дальнейшие модификации КВГ-2 и КВГ-3 устанавливаются на всех современных кораблях ВМФ, использующих в качестве ГЭУ паротурбинную энергетическую установку.
