В утилизационных котлах используется тепло отходящих газов от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.
Использование отходящих газов в котлах повышает экономичность всей установки. Кроме этого, применение утилизационных котлов позволяет избежать установки специальных глушителей, искроулавливателей или искрогасителей на главных двигателях.
Целесообразно использовать тепло отходящих газов от двигателей мощностью от 800 л. с. и выше. Температура отходящих газов, используемых в утилизационных котлах четырехтактных двигателей составляет 370—425° С, от двухтактных двигателей с наддувом 250—380° С, от газовых турбин 240—260° С. В зависимости от температуры отходящих газов давление пара, получаемого в утилизационных котлах, составляет 3—5 ати и не превышает 8 ати. Понятие принципа использования отходящих газов показано на схеме комплексной утилизационной теплоэнергоустановки, рис. 95.
В схеме показан котел «Ла-Монт», выполненный как утилизационный. Котлы этого типа установлены на судах типа теплоходов «Андижан», «Волголес», «Омск» и др. Вместо сложного циркуляционного насоса применен водоструйный эжектор А. Работает эжектор за счет напора питательного насоса и создает в системе котла четырех-пятикратную циркуляцию воды. Полученный пар в пароперегревателе на 15—20° С выше температуры насыщения и используется в турбогенераторе.
Для отопления и хозяйственно-бытовых нужд судна используется горячая вода, подогретая в водоподогревателе. Кроме турбогенератора, пар можно использовать в палубных механизмах, на подогрев топлива и другие нужды. Применение такой схемы дает возможность сэкономить 8—10% топлива, расходуемого на ДВС. Наиболее часто находят применение вспомогательные утилизационные котлы с наперсткообразными трубами и котлы с вертикальными трубами.
Котел с наперсткообразными трубами или котел типа «Кларксон» показан на рис. 96. Котел состоит из наружного вертикального барабана и внутреннего цилиндра (или жаровая труба), являющегося трубной решеткой, в которую ввальцованы наперсткообразные трубы диаметром 52—44,5 мм и длиной 140—380 мм. Трубы имеют глухие концы и расположены в шахматном порядке.
Наперсткообразные трубы образуют водогрейный пучок. Разная длина труб позволяет более полно заполнить ими газовое пространство. Коническая форма придана трубам для более свободного отвода пара. Установленный внутри цилиндра обтекатель направляет газы по кольцевому каналу, в котором расположены наперсткообразные трубы. Для доступа внутрь котла в корпусе предусматривается один-два лаза.
Трубы больших котлов очищают от накипи вручную, а небольших — путем «холодного душа» (как в испарителях) с использованием тепла отходящих газов.
Котлы типа «Кларксон» надежны в эксплуатации и установлены на многих судах отечественной и иностранной постройки. Производительность этих котлов составляет 0,5—2 т/ч, рабочее давление 5—8 ати, к. п. д. — 70—88%.
На судах также нашли применение утилизационные котлы с вертикальными трубами, имеющие значительно большую производительность.
Утилизационный котел с вертикальными трубами показан нарис. 97. Поток газов омывает водогрейные трубы в поперечном направлении. Газопровод двигателя присоединяется к котлу при помощи колена. Пучок водогрейных труб образует циркуляционный контур, по которому циркулирует вода. Первые ряды труб, омываемые более горячими газами, являются подъемными, а остальные трубы пучка — опускными. На специальном фундаменте установлены две опоры, поддерживающие пароводяной коллектор. В таких котлах используются отходящие газы от ДВС большой мощности. Поверхность нагрева составляет 450—500 м2, рабочее давление 5 ати, производительность 3,5—4 т/ч, к.п.д. 70—88%.
