Конструкция судового вертикально-водотрубного котла

Наиболее простыми по конструкции вертикально-водотрубными котлами являются двухпроточные симметричные котлы треугольного типа с искусственным дутьем (рис. 19). Основу котла составляют: пароводяной коллектор — барабан 2, два водяных коллектора 10 и соединяющие их водогрейные подъемные 12 и опускные 7 трубы. Подъемными называются наиболее обогреваемые ряды котельных труб, расположенные ближе к топке, по которым нагретая вода и пароводяная смесь поднимаются в пароводяной коллектор. Ряды труб, расположенные за пароперегревателем, по которым более холодная вода движется вниз, носят название опускных.

Рис. 19. Водотрубный котел шатрового типа.

Между рядами подъемных и опускных труб симметрично по обе стороны котла располагаются горизонтальные пароперегреватели 8, состоящие из цилиндрических коллекторов 20 и петлеобразных труб.

В конструкцию многих водотрубных судовых котлов входят воздухоподогреватели и водяные экономайзеры, которые являются важнейшими элементами в общем тепловом балансе котельной установки и существенно влияют на повышение ее к. п. д. В современных судовых котлах их часто устанавливают вместе.

Водяным экономайзером называется часть котла, состоящая из водяных труб и коллекторов и предназначенная для подогрева воды дымовыми газами. В отличие от пароперегревателей, обычно располагаемых в области высоких температур, экономайзеры размещают в зоне низких температур. Воздухоподогреватель — часть котла, состоящая из поверхности нагрева (трубчатой, пластинчатой и др.), необходимая для подогрева воздуха, поступающего в топку. Воздухоподогреватели всегда устанавливают по ходу дымовых газов за водяными экономайзерами.

Во внутреннем пространстве между правым в левым рядами подъемных труб расположена топка, состоящая из поддона и кирпичной кладки 13 переднего и заднего фронтов котла. К поперечным швеллерным балкам, составляющим основу поддона, крепят листы обшивки и изоляции. Внутренняя поверхность поддона, облицованная огнеупорным шамотным кирпичом, называется подом топки. На переднем фронте топки расположено топочное устройство, состоящее из форсунок 17, воздухонаправляющего устройства 15 и воздушного ящика 18. Основные узлы котла заключены в кожух, состоящий из жесткого, сваренного из продольных и поперечных профильных полос и балок каркаса 9 и обшивки 6, выполненной из стальных, дюралюминиевых и асбестовых листов, прикрепленных к каркасу. Кожух котла в верхней части соединен дымоходом 5 с дымовой трубой.

К судовому фундаменту котел крепится шестью опорами 11, из которых две крайние — неподвижные, а остальные четыре имеют возможность перемещаться вдоль оси водяных коллекторов.

Работа котла осуществляется следующим образом. От питательного насоса вода под давлением, превышающим давление пара в котле, нагнетается по трубе 23 через питательный клапан 24 в питательные трубы 4. Эти трубы имеют отверстия малого диаметра, через которые питательная вода поступает в водяное пространство пароводяного коллектора и посредством смесителя 3 смешивается там с котельной водой. Более холодная котельная вода в результате естественной циркуляции поступает по менее обогреваемым опускным трубам в водяные коллекторы 10, а затем за счет разности удельных весов воды и пароводяной смеси начинает двигаться вверх по подъемным трубам. В этих трубах вода значительно нагревается, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в пароводяной коллектор, где пар отделяется от воды, образуя паровое пространство коллектора. Через паро-сборную трубу 1, имеющую отверстия небольшого диаметра, что способствует снижению влажности пара (до 0,5%), последний по внешним трубам 25 через входные патрубки 19 поступает в коллекторы 20 пароперегревателей. Проходя по трубам пароперегревателя, пар получает через стенки труб тепло от горячих газов: его теплосодержание, а следовательно, и температура значительно повышаются. Перегретый пар, имеющий уже высокие параметры, через выходной патрубок коллектора направляется к главному стопорному клапану 21, а от него по трубе 22 к паровым механизмам.

Необходимый для горения топлива воздух под напором 3000—4000 кн/м² (300—400 мм вод. ст.) нагнетается вентилятором в герметически закрытое котельное отделение, откуда поступает в воздушный ящик 18 через воздушные невозвратные дверцы 14 и подается к воздухонаправляющим устройствам. Выходя из них с большой скоростью, воздух смешивается с мазутом, распыленным форсунками 17. Мазут нагнетается в форсунки топливным насосом по трубе 16 и, сгорая под действием высокой температуры в топке, образует горячие газы, которые, расходясь двумя потоками, омывают водогрейные трубы котла и трубы пароперегревателя, затем направляются в дымоход, а из него — в дымовую трубу и в атмосферу.

Наибольшее распространение из вертикально-водотрубных котлов в последнее время получили однопроточные асимметричные экранированные котлы (см. рис. 18, б). Они легче и компактнее двухпроточных, позволяют получать пар более высоких параметров (давлением 700—800 кн/м² и температурой 450—600°С), более приспособлены для установки водяного экономайзера и воздухоподогревателя, что делает их более экономичными.

Общим недостатком водотрубных котлов всех видов является их высокая чувствительность к качеству питательной воды. Соли, растворенные в воде, образуют при ее испарении накипь на внутренних стенках водогрейных труб, которая снижает теплопроводность последних и может привести к их пережогу. Поэтому питательную воду перед подачей в котел подвергают специальной химической обработке с целью удаления солей и деаэрации (удаление воздуха, растворенного в воде). Необходимость очистки питательной воды усложняет котельную установку и увеличивает ее вес.