Судовые паропроизводящие установки

Топки паровых котлов. Требования к топкам судовых котлов

Топка судового котла представляет собой проточную камеру, ограниченную с боков трубами лучевоспринимающих поверхностей нагрева - экрана и первыми рядами конвективного парообразующего пучка, и с фронтов - огнеупорной обмуровкой фронтальных стенок, на которых расположены топочные устройства.

Топка является одним из важнейших элементов парового котла, определяющим его конструктивную форму, габариты и вес. В топках современных судовых паровых котлов при сгорании топлива достигается температура 1800 ^ 2000 0С. Обмуровка позволяет защитить

Металлические части внутренней обшивки котла от воздействия высоких температур, уменьшить потери теплоты через обшивку котла в окружающую среду и обеспечить нормальные условия работы обслуживающего персонала. В качестве обмуровки используется огнеупорный шамотный кирпич или специальные огнеупорные карбид - кремниевые изделия.

В обмуровке на фронтах топки выкладываются специальные отверстия - фурмы, в которых размещаются топочные устройства, и лазы для производства осмотров и ремонтных работ в топке котла. На фронте котла может быть установлено от 1-2 до 8-10 топочных устройств. Во многих конструкциях котлов предусматриваются также отверстия для размещения специальных смотровых устройств, позволяющих визуально наблюдать за процессом горения, и отверстие для запального устройства возле растопочной форсунки, а также лазы для производства осмотров и ремонтных работ в топке котла.

Форма топки определяется типом котла, количеством организованных газоходов, контуров циркуляции и многими другими факторами. Наиболее часто встречаются топки треугольной, ромбической, и овальной форм.

Обводы топки определяют как конфигурацию притопочных рядов труб поверхностей нагрева, так и форму самого котла.

Форма и размеры топки существенно влияют на структуру газового потока. В плохо обтекаемой топке могут возникать застойные зоны с малым содержанием кислорода и низкой температурой. В длинной топке с однофронтовым отоплением смесеобразование в хвостовой части факела будет вялым, что приводит к неполноте сгорания топлива. Наилучшие аэродинамические условия для полного сжигания топлива создаются в короткой топке с двухфронтовым отоплением, по форме, близкой к цилиндрической. Встречные факелы воздействуют друг на друга, что способствует усилению турбулентности в средней части объема топки и способствует более полному сжиганию топлива.

Топка является одним из важнейших элементов парового котла, определяющих его конструктивную форму, габариты и вес. Поэтому к топкам судовых и корабельных паровых котлов предъявляются следующие требования;

1. Обеспечение полного сгорания топлива в пределах топочного объема на всех режимах работы котла при минимальном коэффициенте избытка воздуха.

Полнота сгорания оценивается коэффициентом полноты сгорания, представляющим собой отношение тепла, фактически выделившегося в топке при сгорании топлива ко всему теплу, подведенному с топливом;

Ъ =

ПОД

Коэффициент характеризует совершенство процесса горения в топке и является одним из показателей ее работы, влияющим на экономичность котла. Разница Qяод - Qф составляет потери тепла в топке

От химической и механической неполноты сгорания топлива. Качество и полнота сгорания топлива зависят от формы и размеров топки, способа размещения топочных устройств, качество распыливания топлива и перемешивания его с воздухом, температура воздуха, подаваемого в топку котла, давление и температура в топке.

Факел пламени при горении не должен касаться труб поверхностей нагрева, так как в противном случае происходит образование нагара на трубах.

2. Малые габариты топки. Процесс горения должен обеспечивать высокую теплонапряженность топочного объема для обеспечения минимальных габаритов топки. Интенсивность сжигания топлива характеризуется теплонапряжением топочного объема;

Чт, [кДж/м - ч]

Ут

Топки корабельных и судовых паровых котлов по интенсивности происходящих в них процессов находятся на более высоком уровне, чем топки стационарных котлов. Чем большее значение имеет теплонапряженность топочного объема, тем меньше геометрические размеры топки, и следовательно, массогабаритные размеры котла.

3. Обеспечение топочными устройствами (форсунками и ВНУ) плавного регулирования расходов топлива и воздуха в широком диапазоне нагрузок котла.

4. Обеспечение равномерного распределения тепловых нагрузок по всему топочному объему для обеспечения минимальной неравномерности тепловых нагрузок на выходе из топки. Выполнение этого требования находится в зависимости от формы топки и ее размеров, типа топочных устройств, их числа и размещения на стенках топки.

5. Достаточный срок службы, удобное и безопасное управление горением, простота осмотров и ремонта.