Общие сведения
На некоторых судах устанавливают котлы с комбинированным отоплением, совмещающие работу утилизационного и вспомогательного котлов в одном корпусе. Конструкции комбинированных котлов исчисляются десятками. Среди них имеются вертикальные и горизонтальные огнетрубные и водотрубные котлы одно- и двухбарабанные. Комбинированный котел может состоять из двух раздельно работающих частей либо же из одной общей части, попеременно работающей на отходящих газах двигателя или на топливе.
Комбинированные котлы типа «Кохран»
На рис. 9.69 показан огнетрубный вертикальный котел типа «Кохран». Такая конструкция котла используется в качестве вспомогательного, утилизационного и комбинированных.
Рис. 9.69. Котлы «Кохран» с комбинированным отоплением: а- одноходовой; б- двухходовой: 1 -патрубок входа выпускных газов; 2-патрубок выхода выпускных газов; 3 - патрубок выхода дымовых газов; 4 - отверстие для форсунки; 5 - топка.
Для мазутного отопления служит установленная в отверстии 4 форсунка; топочные газы выходят из топки 5 в патрубок 3. При работе котла в качеств утилизационного выпускные газы дизеля входят в дымогарные трубы котла по патрубку 1 и выходят в патрубок 2 и оттуда в домовую трубу Таким образом, котел оборудован отдельным пакетом дымогарных труб для обогрева выпускными газами двигателя.
Утилизационная часть может быть выполнена как одноходовой (см. рис. 9.69, а), так и двухходовой (см. рис. 9.69, б).
Фирма изготовитель разработала специальные дымогарные трубы под названием «Синуфло» (рис. 9.70). Труба выполнена волнистой, благодаря чему улучшается теплопередача от газов к стенки, т. е. повышается коэффициент теплопередачи. Конструкция труб не препятствует обычной чистке, а также креплению ее в трубных досках. Благодаря высокому коэффициенту теплопередачи в результате применения труб «Синуфло» размеры пакета труб и высота котла значительно уменьшены при заданной паропроизводительности.
Рис. 9.70. Труба «Синуфло».
Комбинированные котлы типа «Коммодор»
Эта фирма выпускает котлы с комбинированным отоплением под названием «Коммодор», схема конструкции которого представлена на рис. 9.71. Рабочее давление пара в котлах 0,7 МПа. Для регулировки паропроизводительности установлена заслонка, которая имеет как ручное управление, так и автоматическое.
На рис. 9.71, б показана схема движения газов через утилизационную часть котла, на рис. 9.71, а схема работы котла на жидком топливе с верхним расположением форсунки. Отапливаемая секция котла образована пакетом обычных и связных труб, установленных между топкой и дымовой коробкой, имеющих цилиндрическую форму. Поверхность нагрева утилизационного котла образована множеством близко расположенных простых и связных труб. Котел имеет независимые дымоходы как утилизационной части, так и отапливаемой.
Рис. 9.71. Котел с комбинированным отоплением «Коммодор»: а - схема движения газов котла на жидком топливе; б - схема движения выпускных газов утилизационной части: 1 - форсунка; 2 - трубы второго хода газов; 3 - заглушка; 4 - полусферическая огневая камера; 5 - заслонка для перепуска газов; 6 - утилизационная секция; 7 - байпас; 8 - секция на жидком топливе.
Комбинированный котел типа «Ольборг AQ-5»
Котел с комбинированным отоплением «Ольборг AQ-5» разработан на основе популярного котла AQ-3 (рис. 9.19). Рабочее давление пара котла 0,7 МПа (рис. 9.72).
Рис. 9.72. Котел с комбинированным отоплением «Ольборг AQ-5»: 1 - длинные связи; 2 - опускная труба для циркуляции воды; 3 - дымоход утилизационной части; 4 - дымоход топливной части; 5 - отверстие для форсунки; 6 - топка; 7 - водогрейные трубки топливной части; 8 - нижняя трубная доска; 9 - водогрейные трубки утилизационной части; 10- верхняя трубная доска; 11 - пароводяное пространство.
Бочка котла выполнена из трех цилиндрических секций. В нижней секции расположена топка; центральная секция, ограниченная двумя трубными досками, образует основное водяное пространство, а верхняя секция - пароводяное пространство котла. Трубная доска нижней секции и нижняя трубная доска средней секции ограничивает огневую камеру отапливаемой части котла; верхняя трубная доска центральной секции и трубная доска верхней секции образуют границы утилизационной секции. Секции соединены между собой прямыми простыми и связными трубами. Две опускные трубы большого диаметра с целью обеспечения надежной циркуляции соединяют верхнюю и нижнюю секции.
В этом типе котлов в период эксплуатации особое внимание требуют связные элементы, соединяющие секции между собой.
Комбинированный котел типа «Спэннер»
Котел с комбинированным отоплением «Спэннер» с трубками «Свирлифло» показан на рис. 9.73 (конструкция этого когда подобна конструкции котла «Коммодор»).
Рис. 9.73. Котел с комбинированным отоплением «Спэннер»: 1 - котельный вентилятор; 2 - дымоход части на жидком топливе; 3 - газоперепускная заслонка (устанавливается по требованию); 4 - дымоход утилизационной части; 5 - уровень воды; 6 - трубы поверхности нагрева утилизационной части; 7 - трубопровод подвода выпускных газов; 8 - огневая камера; 9 - панель управления; 10 - распылитель форсунки; 11 - жаровая труба.
Основное отличие заключается в том, что в котле «Спэннер» под топки футерован огнеупорным кирпичом, в то время как топка котла «Коммодор» выполнена полностью водоохлаждаемой.
Особенностью котлов «Спэннер» является использование труб типа «Свирлифло» (рис. 9.8). Бочка и топка котла - сварные. Утилизационная и отапливаемая части имеют отдельные дымоходы.
Комбинированный водотрубный котел с раздольными поверхностями нагрева
Водотрубные комбинированные котлы могут быть с раздельными поверхностями нагрева и с общей поверхностью нагрева.
В свою очередь, каждый из указанных типов котлов отличается, отдельными конструктивными элементами, особенности которых обусловлены различными условиями эксплуатации, а также технологией изготовления.
На рис. 9.74 представлен водотрубный комбинированный котел с раздельными поверхностями нагрева и нижним подводом газов. Котел имеет паровой барабан 3, общий для утилизационной и топливной частей, водяной барабан 8 утилизационной части и водяной барабан 14 топливной части.
Рис. 9.74. Комбинированный котел с раздельными поверхностями нагрева и нижним подводом выпускных газов: а - поперечный разрез; б - вид с боку: 1 - успокоительный щит; 2 - потолочный дырчатый щит; 3 - пароводяной барабан; 4 - воронка верхнего продувания; 5 - питательная труба; 6 - каркас и обшивка; 7 - водогрейные трубы утилизационной части; 8 - водяной барабан утилизационной части; 9- форсунка малой производительности (растопочная); 10- разделительный щит; 11 - пароперегреватель; 12 - водяной барабан топливной части; 13 - форсунка большой производительности; 14 - водогрейные трубки (конвективный пучок) топливной части; 15 - смотровое окно.
Утилизационная часть состоит из одного испарительного пучка труб. Последние ряды этого пучка опускные. Строение пучка коридорное, с тесным шагом, с раздвоением рядов при входе в трубные доски барабанов. Подобное расположение труб обеспечивает увеличение скорости газов и компактное выполнение конвективного пучка.
Топливная испарительная часть состоит из конвективного пучка и сплошного экрана, за которым располагается три ряда необогреваемых опускных труб большого диаметра. Строение пучка также принято коридорным.
Учитывая особенности конструкции водотрубного котла с естественной циркуляцией, каркас и обшивку выполняют прямоугольной формы из отдельных плоских стенок.
Трубные поверхности разделены щитом, исключающим проникновение газов из одной полости в другую. Каркас и обшивка изготовлены двухслойными с целью предохранения от попадания газов в котельное отделение, а также обеспечения необходимой жесткости конструкции и уменьшения теплопотерь в окружающую среду.
Фронтовые стенки обшивки и поддон топливной части выложены кирпичной кладкой. Боковые стенки обшивки топливной части, омываемые газами более низкой температуры, а также обшивку утилизационной части котла вместо кирпичной кладки изолируют слоем асбестового картона или совелитовыми плитами.
Паровые и водяные барабаны имеют внутренние части, обычные для водотрубных котлов.
Регулирование работы топливной и утилизационной частей весьма существенно для комбинированного котла, так как отдельные элементы совмещены по пароводяной стороне.
Постоянство давления пара при работе утилизационной части поддерживается стравливанием излишков пара на конденсатор.
При работе только утилизационной части топливная часть котла находится на поддержке, обеспечиваемой работой малой форсунки на минимальном режиме (около 10 кг/час). При работе только топливной части для уменьшения теплопотерь в окружающую среду выхлопной газоход перекрывается заслонкой, предотвращающей естественный ток воздуха через газоход, в котором размещена нагревательная поверхность утилизационной части котла.
На рис. 9.75 а, б изображен водотрубный комбинированный котел с раздельными поверхностями и торцовым подводом газов.
Рис. 9.75. Комбинированный котел с раздельными поверхностями нагрева с торцовым подводом: а - поперечный разрез; б - вид сбоку: 1 - водяной коллектор топливной части; 2 - водогрейные трубы (конвективный пучок топливной части); 3 - каркас и обшивка; 4 - паровой коллектор; 5 - экран; 6 - опускные трубы топливной части; 7 - кирпичная кладка; 8 - разделительная перегородка; 9 - водяной коллектор утилизационной части; 10 - водогрейные трубы утилизационной части; 11 - опоры.
Торцовый подвод газа исключает попадание воды в выхлопной тракт двигателя при разрыве котельных труб. В котлах с нижним подводом газов приходится предусматривать на подводящем газовом тракте или обшивке специальные карманы, от которых отводится вода.
В утилизационной части котла с торцовым подводом происходит поперечное омывание испарительного пучка потоком газов в направлении от переднего к заднему фронту котла. Выход газов из котла часто предусматривается в верхней части заднего фронта за паровым барабаном.
В этом случае ухудшается полнота смывания трубного пакета, расположенного в нижней части заднего фронта.
Топливная часть котла независима от утилизационной и аналогична по компоновке топливной части котла с нижним подводом.
Рабочее давление пара в котле 0,55 МПа, паропроизводительность утилизационной части - 1000 кг/час, топливной - 1500 кг/час.
Утилизационный пучок по ходу газов имеет коридорное строение, переходящее в шахматное в районе ввода трубок в трубные доски барабанов. Первые ряды труб, омываемые более горячими газами, являются подъемными, последние по ходу газов - опускными.
Топочная часть имеет экран и конвективный пучок. За сплошным экраном расположены два ряда опускных труб.
Подобная однопроточная компоновка топливной части со сплошным экраном и расположенными за ним необогреваемыми опускными трубами, а также конвективным пучком характерна для всех комбинированных водотрубных котлов с естественной циркуляцией.
Топливная и утилизационная части разделены сплошной перегородкой, приваренной к барабану.
Котел с торцовым подводом рис. 9.75 имеет приемный газовый патрубок. Патрубок изготовляют с раструбом перед пучком, позволяющим увеличить степень смывания поверхности нагрева и уменьшить газовое сопротивление на входе.
В паровом барабане размещены внутренние части, в частности, успокоительный и потолочные дырчатые щиты для обеспечения минимальной влажности пара, питательная труба, расположенная в районе опускных труб и отделенная выгородкой от подъемных труб экрана, а также устройство для верхнего продувания.
Конструкция прочих элементов котла с торцовым подводом аналогична соответствующим узлам и частям комбинированных водотрубных котлов других типов.
