Устройство водотрубных парогенераторов

Современные паровые суда оборудованы водотрубными парогенераторами различных типов. В отечественном парогенераторостроении наибольшее распространение получили так называемые вертикально-водотрубные парогенераторы с одним и двумя протоками газов.

На рис. 51 показано устройство однопроточного вертикального парогенератора. В корпусе парогенератора расположены пароводяной коллектор 1 и два водяных коллектора 6, соединенные между собой водогрейными трубами. Нижний водяной коллектор соединен с паровым коллектором двумя пучками труб. Левый притопочный пучок 5 состоит из трех рядов труб, образующих первый конвективный пучок парогенератора; правый пучок 4 состоит из двух рядов труб, обращенных к топке и образующих сплошную стенку. За ними расположены еще два ряда труб. Эти четыре ряда труб образуют экранный пучок, получающий теплоту в основном за счет лучеиспускания в топке. Трубы конвективного и экранного пучков образуют пространство, являющееся топкой парогенератора.

одпопроточный однотрубный парогенератор
Рис. 51. Одпопроточный однотрубный парогенератор.

Рассмотренные пучки труб составляют отдельный контур циркуляции воды и пароводяной смеси, в котором все трубы конвективного пучка являются подъемными (по ним снизу вверх перемещаются нагретая вода и пароводяная смесь), а периферийные трубы экрана, получающие сравнительно мало теплоты, являются опускными (по ним более холодная вода перемещается из парового коллектора вниз).

Верхний водяной коллектор соединен с пароводяным коллектором с помощью нескольких рядов труб, образующих внешний конвективный пучок 9. Все водогрейные трубы этого пучка — подъемные, а для опускания воды служат трубы большого диаметра (114X7 мм), соединяющие водяной и паровой коллекторы и расположенные с переднего и заднего фронтов парогенератора (вне топки). Эти трубы называются трубами обратной воды. Внешний конвективный пучок и трубы обратной воды также образуют отдельный контур, в котором осуществляется естественная циркуляция воды и пароводяной смеси.

Между конвективными пучками труб находится петлевой пароперегреватель 8, предназначенный для перегрева пара, используемого в паровых турбинах. В пароводяном коллекторе расположен специальный трубчатый пароохладитель 13. Он предназначен для охлаждения перегретого пара, который используется для работы некоторых вспомогательных механизмов.

Особенностью конструкции рассматриваемого парогенератора является наличие так называемых хвостовых поверхностей нагрева, установленных в газоходе за последним конвективным пучком. Это гладкотрубный змеевиковый экономайзер 10, в котором нагревается питательная вода перед подачей в парогенератор, и вертикальный трубчатый воздухоподогреватель, состоящий из нижней секции 11 и верхней секции 12. Воздух первоначально подается в нижнюю секцию, где подогревается примерно до 90°С (363 К),а затем поступает в верхнюю секцию, где нагревается примерно до 180° С (453 К) и с этой температурой поступает в топку парогенератора.

Парогенератор имеет двойную обшивку, между листами которой образуются воздушные каналы 3. Внутренние листы обшивки, обращенные к топке или газоходам парогенератора, изолированы огнеупорным кирпичом и асбестом. В обшивке имеются съемные листы, что обеспечивает доступ в топку и газоходы парогенератора.

Пространство между стенками двойной обшивки используют как воздушный канал. Холодный воздух нагнетают в обшивку парогенератора через патрубок 2, откуда по воздушному каналу и пространству в обшивке заднего фронта парогенератора он попадает в воздухоподогреватель. Оттуда горячий воздух поступает к воздухонаправляющим устройствам форсунок, расположенных между обшивкой переднего фронта парогенератора.

Парогенератор работает на жидком топливе, которое подают в топку с помощью шести форсунок 7, установленных на переднем фронте парогенератора. Каждая форсунка имеет свое воздухонаправляющее устройство.

Нижняя часть топки я ограничивающие топку торцевые стенки парогенератора с внутренней стороны выложены огнеупорным кирпичом, который крепится к обшивке специальными болтами.

Для установки на судовой фундамент парогенератор имеет опоры, закрепляемые на водяных коллекторах, коллекторе пароперегревателя и консольной части каркаса. Свободное расширение парогенератора при нагреве обеспечивают подвижные опоры, расположенные в районе заднего фронта.

Топочное устройство парогенератора обеспечивает подачу топлива в топку, распыливание его и смешивание с воздухом для наиболее полного сгорания. Основными элементами топочных устройств являются форсунки и воздухонаправляющие устройства. В настоящее время на парогенераторах устанавливают в основном форсунки трех типов: механические, паромеханические и ротационные. Они различаются способом распыливания топлива.

Для подачи воздуха в топку служат воздухонаправляющие устройства различных конструкций. Эти устройства закреплены на переднем фронте парогенератора, а в центре его расположены форсунки. Поток подводимого воздуха в воздухонаправляющем устройстве подвергается закручиванию и выходит в топку, где благодаря вращательному движению воздух хорошо смешивается с распыленным топливом.

Каждый парогенератор снабжен приборами и устройствами, предназначенными для контроля, управления и регулирования его работы. Эти устройства называют арматурой. Конструкция и принципы ее работы такие же, как у арматуры вспомогательных парогенераторов.

Для нормальной работы парогенератора необходимо также внутриколлекторное устройство, расположенное в пароводяном коллекторе. Оно обеспечивает устойчивую циркуляцию воды и очистку пара, поступающего в паронагреватель, от солей и влаги. В состав внутриколлекторного устройства входят: пароотборочная труба, сепаратор, дырчатый щит, питательные трубы и приспособления для верхнего продувания.

Вопросы для повторения
1.     Дайте определение судового парогенератора и расскажите, как происходит парообразование.

2.     Каковы основные характеристики парогенератора?

3.     Как классифицируются судовые парогенераторы?

4.     Как устроен и как работает судовой парогенератор?

5.     Как осуществляется циркуляция воды в парогенераторах?

6.     Чем обеспечивается естественная циркуляция?

7.     Для чего служат трубки экрана?