Парогенераторы

В парогенераторе под воздействием тепловой энергии образуется пар, давление которого выше атмосферного. На судах парогенераторы появились в первой половине XIX в. и вначале имели очень низкое рабочее давление (от 127,5 до 147,2 кПа); их конструкция была несложной, а обслуживание простым. С развитием судовых двигателей изменялась и конструкция парогенераторов, рабочее давление которых постепенно возрастало и к 1900 г. достигло 1,47—1,57 МПа. С использованием паровых турбин в качестве судовых двигателей повысились требования к парогенераторам. Рабочее давление и конечная температура перегрева пара, как и паропроизводительность парогенераторов, непрерывно возрастали. В зависимости от вида передачи тепловой энергии, полученной при сжигании топлива, различают цилиндрические и водотрубные парогенераторы. В цилиндрических парогенераторах горячий газ проходит через дымогарные трубы, омываемые водой (рис. а).

В водотрубных парогенераторах нагреваемая вода идет по трубам, а газ - снаружи между стенками труб (рис. b). На рисунке ниже показан типовой цилиндрический парогенератор устаревшей конструкции с угольным отоплением. В камере сгорания видны колосниковые решетки, на которых сжигается уголь. Горячие газы проходят через жаровую трубу, изменяют в огневой камере направление и распределяются по дымогарным трубам. При прохождении через дымогарные трубы горячие газы отдают свою тепловую энергию омывающей трубы воде, попадают в дымогарную камеру, а затем через вытяжной канал - в дымовую трубу. В настоящее время эти парогенераторы применяются почти исключительно как вспомогательные.

Цилиндрический парогенератор

1 — к дымовой трубе; 2 — жаровые трубы; 3 — камеры сгорания

Схема водотрубного парогенератора 60-х гг. показана на следующем рисунке. Большая поверхность нагрева образуется в нем за счет водяных труб. Кроме того, вся камера сгорания окружена экранирующими водяными трубами. Полученный пар, температура испарения которого соответствует рабочему давлению в парогенераторе, в перегревателе нагревается до значительно большей температуры, достигающей 510—520°С. Число форсунок зависит от размеров парогенератора (как правило, 3—5 шт.). Газы, проходя через камеру сгорания, отдают тепло трубам, затем обтекают водяные трубы и трубы пароперегревателя и, наконец, через дымоход выводятся наружу. Полученный в верхнем барабане пар идет к пароперегревателю и затем забирается из парогенератора. В газоотводном канале находятся дополнительные поверхности нагрева - экономайзер высокого давления и воздухоподогреватель, в котором нагревается подаваемый в парогенератор воздух, необходимый для сжигания топлива.

Водотрубный парогенератор

1 — верхний коллектор; 2 — нижний коллектор; 3 — водогрейные трубы; 4 — экранирующие водогрейные трубы; 5 — камера сгорания; 6 — форсунка; 7 — пароперегреватель; 8 — паросборник; 9 — отвод отработавших газов

Цилиндрические парогенераторы характеризуются большим объемом воды (от 20 до 30 т), что обусловливает значительную тепловую инертность. Это означает, что цилиндрический парогенератор требует длительного времени (24 ч) для разогрева и медленно охлаждается. Вследствие сравнительно больших площадей торцовых стенок, находящихся под давлением, в цилиндрическом парогенераторе можно получить пар максимальным давлением от 1,67 до 1,57 МПа. Водотрубные парогенераторы, объем воды в которых составляет от 5 до 7 т, имеют меньшую тепловую инертность, что позволяет производить более быстрый разогрев (всего 5 ч). В них можно получить пар более высокого давления - от 5,9 до 0,8 МПа. Существенное различие между этими парогенераторами заключается в естественной циркуляции воды при получении пара: чем быстрее происходит циркуляция, тем лучше теплообмен. В цилиндрическом парогенераторе (рис. а) вода, нагреваемая дымогарными трубами, поднимается между ними. Приблизительно по такому же пути более холодная тяжелая вода течет вниз. Водный поток затруднен в обоих направлениях, и теплообмен происходит не очень интенсивно. В водотрубном парогенераторе (рис. b) вода в трубах, окруженных горячим газом, нагревается и поднимается. Одновременно более холодная вода из верхнего барабана через отливную циркуляционную трубу, обогреваемую уже не такими горячими газами, течет в нижний барабан. Вода идет по трубам без помех, на пути вверх и вниз не возникает никаких противотоков, благодаря чему лучше осуществляется теплообмен.

Схемы циркуляции воды в парогенераторах

В некоторых парогенераторах монтируют дополнительные трубы, которые соединяют верхние барабаны с нижними. Эти трубы находятся снаружи, они не обогреваются газами и служат в качестве так называемых спускных труб. В данном случае циркуляция воды будет еще интенсивнее, а теплообмен между уходящими газами и водой - еще лучше. Изготовляются также парогенераторы, в которых циркуляция нагреваемой воды осуществляется искусственно, с помощью циркуляционного насоса. В процессе технического развития и модернизации конструкции судовых парогенераторов увеличивалась и их паропроизводительность. Так, в цилиндрических парогенераторах старых конструкций КПД составлял 70—75%, в то время как в современных вертикально-водотрубных парогенераторах, у которых форсунки расположены в крышке камеры сгорания, КПД достигает 96%. Раньше парогенераторы отапливались твердым топливом, в настоящее время используется исключительно жидкое топливо и в очень редких случаях - смешанное жидкостно-газовое топливо. Соответственно подогретое и очищенное топливо с помощью насосов нагнетается в форсунки, распыляется в камере сгорания и сжигается как воздушно-топливная смесь. Жидкое топливо можно распылять и с помощью пара.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика