Питательная система замыкает паросиловой цикл котел - турбина, обеспечивая возможность возвращения отработавшего пара в котел в виде питательной воды. В этой системе имеется четыре главных элемента: котел, турбина, конденсатор и питательный насос. В котле вырабатывается пар, который подается в турбину, и после того, как пар израсходует энергию, он направляется в конденсатор. Там пар превращается в воду (конденсат), которая подается питательным насосом в котел.
Практически в систему включается еще целый ряд элементов, таких как сточная цистерна, куда спускается конденсат из конденсатора и благодаря которому обеспечивается некоторый напор на входе в питательный насос. Для компенсирования утечки воды из системы или для создания некоторого избытка питательной воды в системе предусматривается компенсационный бачок. Если питательная система обслуживает вспомогательный котел, например, на теплоходе, то сточная цистерна или теплый ящик сообщается с атмосферой. Такая система называется открытой. У водотрубных котлов высокого давления питательная система ни в какой своей части не сообщается с атмосферой, и такая система называется закрытой.
ОТКРЫТАЯ ПИТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Схема открытой питательной системы для вспомогательного котла показана на рис. 5.1. Отработавший пар из различных вспомогательных механизмов конденсируется в конденсаторе, который охлаждается забортной водой. Давление в конденсаторе может поддерживаться атмосферным или чуть ниже атмосферного. Конденсат из него стекает в теплый ящик, оборудованный фильтрами. Если конденсатор работает при небольшом вакууме, то для подачи воды в теплый ящик используется конденсационный насос. В теплый ящик может также поступать конденсат из систем, в которых он может загрязниться, например из топливоподогревателей, из системы подогрева топлива в цистернах и т. д. Загрязненный конденсат может быть обнаружен или на выходе из охладителя конденсатов, или по наблюдениям за контрольной цистерной.
Рис. 5.1. Открытая питательная система:
1 - питательная цистерна; 2 - трубопровод для слива избыточной воды: 3 - теплый ящик с фильтрами; 4 - конденсатор; 5-вентили для подачи пара к механизмам и устройствам;
6 - регулятор питательной воды; 7 - котел; 8 - вспомогательный питательный насос; 9 - главный питательный насос; 10 - подогреватель питательной воды
Контрольная цистерна, если она установлена, позволяет осуществлять такое наблюдение, и если обнаруживается появление загрязненного конденсата, он направляется в цистерну загрязненных сточных вод. В теплом ящике установлены дефлекторы для предварительного отделения масла или топлива от конденсата или питательной воды. Затем для завершения очистки вода пропускается через угольные или матерчатые фильтры. Избыток воды из теплого ящика перепускается в цистерну питательной воды, откуда при необходимости будет пополняться питательная система. Вода из теплого ящика забирается главным и вспомогательным питательными насосами. В главной питательной системе может быть установлен подогреватель питательной воды. Подогреватель может быть поверхностного типа, в котором производится только подогрев воды, и контактного типа, где кроме подогрева воды происходит и ее деаэрация. Деаэрация - это процесс удаления из питательной воды воздуха, содержащего кислород, наличие которого может вызвать коррозионные процессы в котле. Для регулирования подачи воды в котел и поддержания в нем необходимого уровня устанавливают регулятор питательной воды.
Описанная выше система является типовой, и для каждой конкретной установки в ней могут быть некоторые различия.
ЗАКРЫТАЯ ПИТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
На рис. 5.2 показана схема закрытой питательной системы водотрубного котла высокого давления, снабжающего паром главную паровую турбину.
Пар из турбины поступает в конденсатор, где поддерживается высокий вакуум. Здесь применяется конденсатор регенеративного типа, в котором конденсация осуществляется с минимальным перепадом температур. Конденсатный насос откачивает конденсат из конденсатора и подает его к воздушному эжектору.
Проходя через эжектор, конденсат подогревается. Воздушный эжектор, служащий для откачки воздуха из конденсатора, представляет собой пароструйный эжектор.
Рис. 5.2. Закрытая питательная система:
1 - цистерна питательной воды; 2 конденсатные насосы; 3- конденсатор; 4 - трубопровод для воздуха и газов; 5 - воздушный эжектор; 6 - конденсатор системы уплотнения; 7 - рециркуляционная труба; 8- вентили для подачи пара к механизмам и устройствам; 9 - охладитель дренажных конденсатов; 10 - подогреватель низкого давления; 11- экономайзер; 12 - котел; 13 - пароперегреватель; 14 - подогреватель высокого давления; 15 - питательные насосы; 16 - деаэратор; 17-дренажный насос; 18 - атмосферная сточная цистерна
Затем конденсат пропускается через конденсатор системы уплотнения, где он подогревается дополнительно. В этом конденсаторе конденсируется пар из системы уплотнения турбины, и конденсат из него стекает в сточную цистерну. Далее конденсат главной системы проходит через подогреватель низкого давления, который питается паром из отбора турбины. Применение всех вышеперечисленных подогревателей улучшает к. п. д. установки за счет регенерированной теплоты, а увеличение при этом температуры воды способствует ее деаэрации.
В деаэраторе происходит непосредственный контакт питательной воды с паром, где они фактически смешиваются. При смешивании вода подогревается, из нее выходят все растворенные газы, в частности кислород. Нижняя часть деаэратора представляет собой емкость, откуда вода забирается непосредственно одним из питательных насосов, подающих воду в котел.
Вода после этого поступает к подогревателю питательной воды высокого давления, затем к экономайзеру, а оттуда - в паровой коллектор. В системе имеется соединенная с атмосферой сточная Цистерна для слива в нее избыточной питательной воды и питательная.цистерна, откуда при недостатке воды будет пополняться питательная система. В сточную цистерну также поступает конденсат от многих вспомогательных систем, таких как система уплотнения турбин, конденсат отработавшего рабочего пара воздушных эжекторов и т. д. Для обеспечения прохождения питательной воды через воздушный насос и конденсатор системы уплотнения на режимах небольшой мощности и во время маневрирования судна в системе предусмотрена рециркуляционная перемычка.
Данная схема также является типовой, и для каждой конкретной установки в ней могут быть некоторые различия.
ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ПИТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Система предназначена для воспроизведения пара из конденсата от вспомогательных механизмов и устройств, может выполняться как отдельно - в виде открытой или закрытой системы, так и заодно с главной питательной системой, составляя ее часть.
В тех случаях, например, когда у палубных механизмов применяется паровой привод, для конденсации отработавшего пара используют конденсатор, работающий при давлении, близком к атмосферному (рис. 5.3). Конденсат конденсатным насосом подается к воздушному эжектору, пройдя через который, вода поступает в главную питательную магистраль между конденсатором уплотнительной системы и охладителем дренажных конденсатов. Для работы на малой мощности предусмотрена рециркуляция, а для регулирования уровня воды в конденсаторе имеется регулятор уровня.
Рис. 5.3. Вспомогательная питательная система:
1 - регулятор уровня; 2- рециркуляционная труба; 3 - вспомогательный конденсатор; 4 - воздушный эжектор 5 - конден-сатный насос; 6 - охладитель дренажных конденсатов; 7 - конденсатор системы уплотнения; I - подвод отработавшего пара от вспомогательных механизмов и устройств
Рис. 5.4. Питательная система парогенератора:
1 - подогреватель питательной воды; 2 - парогенератор; 3 - трубопровод для пара низкого давления; 4 - вентили для подачи пара к вспомогательным механизмам и устройствам; 5 - цистерна загрязненных конденсатов; 6 - питательные насосы; I- спуск конденсата в главную питательную систему; II - подвод пара
Если в установке существует опасность загрязнения питательной воды, для парогенератора может быть создана отдельная система (рис. 5.4). Пар низкого давления из парогенератора подается для различных судовых нужд, таких, например, как подогрев топлива, а конденсат возвращается в теплый ящик. Питательными насосами вода подается к подогревателю питательной воды, который одновременно служит охладителем конденсата, полученного от подогревающего пара парогенератора. Отсюда вода поступает непосредственно в парогенератор.
Многими фирмами выпускаются питательные системы в модульном исполнении, т. е. на едином фундаменте монтируются различные элементы системы. Иногда там размещается весь комплект механизмов и устройств или некоторая его часть.
ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Конденсатор. Это теплообменный аппарат, в котором от отработавшего пара отнимается скрытая теплота, в результате чего пар превращается в конденсат, направляемый обратно в котел. Конденсация должна осуществляться с минимальным переохлаждением, т. е. температура конденсата должна минимально отличаться от температуры пара. Конденсатор устроен таким образом, что из него удаляются различные газы и пары, которые выделяются при конденсации водяного пара.
На рис. 5.5 показан вспомогательный конденсатор. Круглый в сечении корпус закрыт с обеих сторон крышками, устроенными так, что забортная вода в конденсаторе совершает два хода. В водяных полостях крышек установлены протекторы, необходимые для предохранения от электрохимической коррозии. Пар в конденсатор поступает сверху в центральной части корпуса и через окна во входной коробке, расположенной под кожухом, разделяется на два потока. Пар конденсируется на поверхности трубок, через которые проходит забортная вода. Для крепления трубок в середине конденсатора по длине устроена диафрагма, которая в свою очередь крепится при помощи анкерных болтов. Конденсат накапливается в отстойнике, находящемся под пучками водяных трубок. Предусмотрена откачка воздуха, газов и паров, выделяющихся при конденсации водяного пара.
Главные конденсаторы, работающие совместно с главными паровыми турбинами, это конденсаторы регенеративного типа. Часть пара в них проходит сквозь трубки и соприкасается с конденсатом в отстойнике. Конденсат, таким образом, имеет одинаковую c паром температуру, благодаря чему повышается к. п. д. конденсатора. На рис. 5.6 показан один из проектов регенеративного конденсатора. В центре его имеется канал, по которому пар проходит к отстойнику и, конденсируясь, подогревает конденсат.
Рис. 5.5. Вспомогательный конденсатор:
1 - патрубок возврата конденсата; 2 - протекторы; 3 - лаз со смотровым люком; 4 - анкерный болт; 5 - входная водяная коробка; 6 - фланец подвода циркуляционной воды; 7 - смотровые лючки; 8 - фланец отвода воды; 9 - заглушенный штуцер; 10 - кожух на входе пара в конденсатор; 11 - патрубок входа влажного пара; 12 - патрубок от клапана верхнего продувания котла; 13, 27 - патрубки для термометра; 14. 30 - патрубки для крана щелочных добавок; 15 - воздушный кран; 16 - патрубок для вакуумметра; 17 - водяная коробка; 18 - запасной паровой патрубок; 19 - корпус конденсатора; 20 - водомерное стекло; 21- отстойник; 22 - патрубок отвода воздуха; 23 - диафрагма; 24 - трубная доска; 25 разделяющая перегородка; 26- спускная пробка; 28 - патрубок клапана спуска; 29 пат рубок выхода конденсата
рис. 5.6. Конденсатор регенеративного типа:
1 - трубки; 2 - корпус конденсатора; 3- патрубок отсоса газов и воздуха; 4 - отводящая перегородка; 5 - центральный канал; 6 - уровень конденсата; I - отработавший пар; II - пар к конденсатному насосу отвода
Для выделяющихся газов и паров имеются перегородки. В трубных досках с обеих сторон установлено множество трубок, опирающихся на промежуточные опоры. Заборная вода в трубках совершает два хода.
Конденсатный насос. Этот насос предназначен для откачки воды из конденсатора, в котором поддерживается вакуум. На выходе из насоса создается напор для подачи воды в деаэратор или к питательному насосу. По конструкции конденсатные насосы, как правило, центробежные, двухступенчатые, с вертикальным валом. Устройство насосов описано в гл. 6. Для нормальной работы этих насосов необходим определенный минимальный напор на всасывании, а также некоторый контролируемый уровень конденсата в конденсаторе. В первую ступень насоса поступает вода, которая почти кипит в условиях вакуума, существующего во всасывающей трубе. Во вторую ступень вода поступает уже с некоторым положительным давлением, а на выходе из второй ступени вода имеет заданное давление.
В конденсаторах, где уровень конденсата может колебаться или если отстойник почти сухой, можно применять саморегулирующиеся конденсатные насосы. Саморегуляция в них происходит во время кавитации, возникающей, когда напор на всасывании падает до очень малого значения. Кавитация представляет собой процесс возникновения и разрушения пузырьков пара, в результате которого подача насоса падает до нуля. По мере повышения напора на всасывании кавитация исчезает, и насос снова начинает подавать воду. При кавитации, как правило, возникают различные повреждения (см. гл. 11), но при низком давлении, существующем в конденсатных насосах, повреждений не наблюдается. Кроме того, крыльчатку насоса можно сконструировать так, что будет происходить сверхкавитация, т. е. разрушение пузырьков после выхода их c крыльчатки.
Воздушный эжектор. С помощью воздушного эжектора отсасываются воздух и пары, которые выделяются из конденсирующегося в конденсаторе пара. Если не удалять воздух из системы, то в котле может возникнуть коррозия. Кроме того, наличие воздуха в конденсаторе осложняло бы процесс конденсации и приводило к созданию в нем противодавления, из-за которого потребовалось бы увеличить давление пара на выходе из турбины, что приводит к снижению термического к. п. д.
На рис. 5.7 показан сдвоенный двухступенчатый воздушный эжектор. На первой ступени этот пароструйный эжектор действует как насос, отсасывая воздух и газы из конденсатора. Затем паровоздушная смесь поступает в конденсирующую часть, где циркулирует питательная вода. Питательная вода подогревается, а большая часть паров конденсируется. Конденсат отсюда спускается в главный конденсатор, а пары и газы проходят во вторую ступень эжектора, где процесс повторяется. Оставшиеся после прохождения этой ступени воздух и газы через вакуумный обратный клапан выпускаются в атмосферу.
Рис. 5.7. Воздушный эжектор:
1-завальцованные концы труб: 2 - дистанционная трубка: 3 - анкерный болт; 4 - конденсатор первой ступени; 5 - корпус конденсатора; 6 - скользящая опора; 7 - паровое сопло первой ступени; 8 - соплодержатель; 9 - паровое сопло второй ступени; 10 - разделяющая перегородка: 11-конденсатор второй ступени; 12 - трубки конденсатора; 13 - перегородка водяного ящика; I, II - вход и выход воздуха: III, IV - вход и выход охлаждающей воды
Рис. 5.8. Охладитель дренажных конденсатов:
1 - крышка коробки; 2 - распределительная коробка, 3 - воздушный кран: 4 - предохранительный клапан; 5 - манометр; 6 - U-образные трубки; 7 - анкерные болты; 8 - опорная лапа; 9 - корпус; 10 - диафрагмы; 11- спускной клапан; 12 - разделительные перегородки; I - выход конденсата; II - вход пара; III, IV - выход и вход питательной воды
Питательная вода в обеих ступенях циркулирует через U-образные трубки. В каждой ступени имеется по два эжектора, хотя для удовлетворительной работы установки достаточно работы одного из них.
Теплообменные аппараты. Конденсатор системы уплотнения, охладитель дренажных конденсатов и подогреватель питательной воды низкого давления - все это теплообменные аппараты трубчатого типа. В каждом из них тем или иным способом отбирается теплота от отработавшего пара и благодаря этому нагревается питательная вода, циркулирующая в трубках аппарата.
В конденсатор системы уплотнения турбин поступают пар, газы и воздух, которые охлаждаются водой, и пар при этом конденсируется. Конденсат возвращается в систему через петлевой водяной затвор или конденсационный горшок, а оставшиеся воздух и газы выпускаются в атмосферу. Питательная вода в теплообменнике протекает по U-образным трубкам.
Отработавший пар от различных вспомогательных механизмов и устройств поступает в охладитель дренажных конденсатов, в котором пар конденсируется, и конденсат возврашается в питательную систему.
1 -вода; 2 - пар; 3- водяные струи; 4 - крышка горловины; 5 - патрубок воздушной трубы; 6 - входной водяной коллектор; 7 - форсунки; 8 - перегородка верхней водоохладительной камеры; 9 - перегородка нижней водоохладительной камеры; 10 - направляющий конус; 11 - конусы деаэратора; 12 - корпус; 13 - направляющая; 14 - крышка лаза; 15 - лапы; I- слив воды; II - подвод пара; III- подвод воды.
Циркуляционная питательная вода проходит в аппарате по прямым трубкам, закрепленным в трубных досках. Диафрагмы и перегородки служат для направления потока пара в аппарате и одновременно для крепления трубок (рис. 5.8).
В подогреватель питательной воды низкого давления обычно поступает пар из отбора турбины низкого давления. Подогрев питательной воды способствует процессу деаэрации. Благодаря отбору пара из турбины низкого давления не только улучшается термический к. п. д. установки, но и можно уменьшить высоту лопаток последних ступеней, так как уменьшается масса парового потока. В этих аппаратах могут применяться как прямые, так и U-образные трубки, а в водяной части трубки могут быть одно- и многопроходными.
Деаэратор. В деаэраторе завершается процесс удаления воздуха и паров из питательной воды, начавшийся в конденсаторе. В то же время деаэратор служит и подогревателем питательной воды, но в нем вода и подогревающий пар вступают в непосредственный контакт. Питательная вода подогревается до температуры, близкой к температуре кипения, при которой из нее выделяются все растворенные в ней газы, и эти газы тут же удаляются.
На рис. 5.9 показана одна из конструкций деаэратора. Питательная вода подается в деаэратор через несколько распылителей. Распыленная вода имеет очень большую поверхность соприкосновения с подогревающим паром. Большая часть воды падает сверху на поверхность верхнего конуса, где продолжается процесс подогревания ее паром. Затем вода попадает в центральный канал и выходит из него через небольшое отверстие, которое - выполняет роль эжектора, всасывающего пар вместе с водой. Питательная вода и конденсат рабочего пара скапливаются в накопителе, составляющем нижнюю часть деаэратора. Рабочий пар поступает в деаэратор, проходит через него, нагревая питательную воду, и, превратившись в конденсат, смешивается с питательной водой. Выделившиеся газы через патрубок воздушной трубы выходят в конденсатор паровоздушной смеси. Пар, попавший туда вместе с воздухом, конденсируется и возвращается в систему. В трубках конденсатора паровоздушной смеси циркулирует питательная вода, и оттуда она сразу поступает в деаэратор.
Температура питательной воды в деаэраторе очень близка к температуре пара при существующем в деаэраторе давлении, и поэтому возможно при каком-либо падении давления мгновенное превращение воды в пар. Это может привести к «загазованности», т. е. к образованию пара во всасывающей части питательного насоса. Чтобы избежать этого, деаэратор располагают в верхней части машинного отделения, обеспечивая тем самым определенный положительный напор на входе в питательный насос. Но иногда непосредственно на выходе из деаэратора устанавливается откачивающий или бустерный насос.
Питательный насос. Предназначен для создания давления питательной воды, при котором она поступает в котел. Для вспомогательных котлов, потребляющих небольшое количество питательной воды, в качестве питательного может применяться поршневой насос с паровым приводом. Насос такого типа описывается в гл. 6. Насосом другого типа, который часто применяется в агрегатной котельной установке, является электропитательный насос. Это многоступенчатый центробежный насос с приводом от электродвигателя постоянного тока.
В установках с водотрубными котлами высокого давления применяются питательные насосы с турбинным приводом. Показанный на рис. 5.10 двухступенчатый горизонтальный центробежный насос, приводимый в действие активной турбиной, помещается в общем с ней корпусе. Пар к турбине поступает непосредственно от котла и выходит в магистраль, из которой пар может быть направлен для подогрева воды. Подшипники насоса смазываются фильтрованной водой, которая отбирается после первой ступени насоса. На насосе установлены регулятор для поддержания заданного давления и предельный выключатель, срабатывающий при превышении частоты вращения.
Рис. 5.10. Питательный насос с турбинным приводом:
1 - выходной паровой фланец; 2- гнездо вестового клапана; 3- расцепляющий механизм регулятора предельной частоты вращения; 4- турбинный диск; 5 - стяжной болт вала турбины; 6 - сменная крышка, 7 - муфта Хирса; 8 - перегородка; 9 - сопловая коробка; 10- патрубок к манометру давления в сопле; 11 - трубка Вентури; 12 - нагнетательный водяной патрубок; 13 - груз регулятора предельной частоты вращения; 14 - вал; 15 - уравновешивающий поршень; 16 - кольцевая секция; 17 - рабочие колеса насоса; 18-патрубок к манометру давления воды на приемном водяном патрубке; 19 - канал к уравновешивающему поршню; 20 - приемный водяной патрубок; 21 - водозаборник; 22 - рычаг взведения регулятора предельной частоты вращения; 23 - рукоятка экстренного выключения
Подогреватель питательной воды высокого давления. Подогреватель трубчатого типа и служит для дополнительного подогрева питательной воды перед входом в котел. Поскольку давление воды после питательного насоса повышается, появляется возможность дополнительного подогрева воды без ее вскипания. Поступающая в подогреватель вода циркулирует по U-образным трубкам, омываемым подогревающим паром. Имеются диафрагмы, служащие для крепления трубок и для направления потока пара внутри аппарата. Для обеспечения полной конденсации пара установлен конденсационный горшок. В качестве подогревающего используется пар из отбора турбины.
Обслуживание питательной системы. Во время непрерывного действия установки на рабочем режиме необходимо соблюдать равенство масс вводимой в котел питательной воды и выходящего из него пара, при этом уровень воды в котле должен поддерживаться в пределах нормы.
В водяных полостях крышек конденсатора, где проходит забортная вода, установлены протекторы из низкоуглеродистой стали. Их нужно периодически заменять. В то же время производится осмотр трубок с целью обнаружения эрозии, которая может возникнуть, если скорость циркуляции будет очень высокой. Утечка в водяных трубках может привести к загрязнению питательной воды, поэтому при малейшем подозрении о наличии утечки необходимо конденсатор подвергнуть испытанию. В гл. 7 приводится объем и содержание работ при испытании конденсаторов.
Необходимо регулярно проверять исправность уплотнений конденсатных насосов во избежание попадания воздуха в систему. Для насосов всех типов небольшая протечка воды через уплотнительное устройство, способствующая смазке подшипника и сальника, является допустимой и нормальной.
У воздушного эжектора снижается эффективность работы, если на его сопле появляется налет или следы эрозии, поэтому сопла эжектора следует регулярно осматривать и при необходимости заменять. Также нужно периодически проверять герметичность корпуса эжектора и плотность закрытия вакуумного клапана.
Следует периодически проверять, нет ли утечек в теплообменных аппаратах и следить за чистотой теплообменных поверхностей.
Пуск питательных насосов с турбинным приводом должен производиться при закрытом нагнетательном клапане, чтобы давление в нагнетательном трубопроводе резко поднялось и гидравлически уравновесилось с давлением в котле. Турбинные приводы насосов перед работой должны быть прогреты при открытых клапанах спуска и переводятся на работу после закрытия спускных клапанов. Необходимо регулярно проверять исправность действия регулятора предельной нагрузки. Также необходимо контролировать осевые зазоры в турбине, для чего применяются специальные щупы.
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
Для обеспечения требуемых норм качества питательную воду подвергают различной обработке: фильтрации, деаэрации, дистилляции, электрохимическому и химическому обессоливанию и т. д.
Фильтрация воды и очистка конденсата от масла имеют особо важное значение для судов с паровыми поршневыми механизмами и для котлов дизельных танкеров, где имеется подогрев груза. Для очистки конденсата от масла применяют фильтры, установленные в теплых ящиках или на магистралях питательной воды и состоящие из кокса, люфы, махровой ткани, синтетических материалов (поролона) и т.д. Фильтрующий материал выбирают главным образом по его способности очищать воду от нефтепродуктов. Для этой же цели на некоторых судах теплый ящик имеет внутри ряд перегородок, образующих каскадное движение воды (рис. 1).
Рис. 1. Принципиальная схема теплого ящика судов типа "Вытегралес".
Конденсат отработанного пара по трубопроводу 3 поступает в верхнюю часть теплого ящика и прежде, чем попадет в фильтр 1 , проходит каскадный маслоотделитель 2. По перепускному патрубку 7 конденсат направляется в нижнюю часть теплого ящика, а оттуда по трубопроводу 5 к питательным насосам. В нижней части теплого ящика установлен змеевик 6 для охлаждения питательной воды. Существенным недостатком этой установки является подача добавочной воды в нижнюю часть теплого ящика 4. Это приводит к тому, что если вода в танках запаса содержит механические примеси, то они беспрепятственно попадают в питательную магистраль котла. Особенно интенсивные загрязнения теплого ящика и магистрали наблюдаются в плохую погоду, когда качка судна вызывает переход осадка в танках во взвешенное состояние.
Конденсат к теплому ящику подводится от подогревателей топлива и масла, как правило, через специальную контрольную цистерну, имеющую смотровое стекло для визуального наблюдения за качеством конденсата. В случае необходимости загрязненный конденсат может перепускаться в сточную цистерну. Пар из системы отопления и других потребителей, где нет опасности загрязнения, идет в конденсатор и оттуда конденсат поступает в теплый ящик.
Рис. 2. Конденсатно-питательная система судов типа "Иловайск".
Подвод конденсата от обогрева танков 2 (рис. 2) и других потребителей 3 возможен через охладитель 4 конденсата, если нет опасности загрязнений, минуя контрольную цистерну 12. В тех случаях, когда конденсат направляется через контрольную цистерну, он охлаждается специальным змеевиком, установленным в ней, по которому проходит забортная вода из той же магистрали 1, что и для охладителя конденсата. Кроме того, цистерна 12 расположена в теплом ящике 5 и частично теплота от нее отводится омывающей снаружи водой. Цистерна оборудована смотровым стеклом, патрубками слива нефтепродуктов 11 и осушения 10.
Питание котлов на этих судах может осуществляться автоматически через регуляторы питания (трубопроводы 7 ) или вручную по обводной системе 9. Питательные насосы 8 могут брать воду как из теплого ящика, так и непосредственно из танка. Для ввода в котел химических препаратов обработки воды в системе предусмотрен дозировочный бачок 6 вместимостью 10 л.
Рис. 3. Система охлаждения конденсата на судах типа "Игорь Грабарь".
На судах отдельных серий (преимущественно финской постройки) охладитель конденсата отсутствет, а его роль выполняет змеевик, установленный в теплом ящике (рис. 3). Пароконденсатная смесь от потребителей по трубопроводу 9 поступает в змеевик и только после этого попадает в ящик. В змеевике происходят конденсация остатков пара и охлаждение конденсата. Для охлаждения воды в теплом ящике установлены дополнительно два змеевика, прокачиваемые забортной водой. Подвод забортной воды (трубопровод 1) осуществляется из системы охлаждения главного и вспомогательного двигателей, температура ее на входе в теплый ящик составляет около 20 °С даже в зимнее время. Это приводит к тому, что вода в теплом ящике нагревается до 90 °С, а иногда и выше. Отводится забортная вода через трубу 3. Конденсат от подогрева топлива и масла по магистрали 6 подается через контрольную цистерну 5 , в случае загрязнения его предусмотрен слив 7 . Добавочная вода подается через трубу 8, а на случай переполнения теплого ящика предусмотрен перепуск 2 в танк. Для предотвращения избыточного давления в теплом ящике и контрольной цистерне они оборудованы воздушной трубой 4 .
Деаэрация воды производится с целью удаления растворенных в ней газов. Для СКУ главной задачей этого вида обработки является удаление из воды кислорода и углекислоты. Наиболее эффективный способ удаления растворенных газов из воды - десорбция . Он основан на известных законах Генри - Дальтона, характеризующих зависимость между концентрацией растворенного газа и его парциальным давлением. Концентрация растворенного в воде газа выражается уравнением
С Г = К Г Р Г = К Г (Р О -Р ВП)
где К Г - коэффициент абсорбции газа водой (растворимости); Р Г и Р ВП - парциальное давление газа и водяного пара, МПа; Р О - общее давление над поверхностью воды, МПа.
Из приведенного выражения видно, что концентрация газа в воде уменьшается при увеличении парциального давления водяных паров, чему способствует повышение температуры воды. От температуры воды существенно зависит и коэффициент абсорбции газа водой (растворимость в воде). На рис. 4 показана эта зависимость для кислорода и углекислоты,т. е. наиболее характерных газов для питательной воды СКУ.
Рис. 4. Зависимость растворимости углекислого газа (1) и кослорода (2) в воде от температуры.
Основным коррозионно-активным газом для судовых котлов является кислород. Выбор и использование эффективного способа обескислороживания питательной воды зависят от назначения и типа котельной установки, параметров пара, условий работы и принятой системы питания и водоподготовки, исходной и конечной концентраций растворенного в воде кислорода.
Кислород удаляют из воды десорбционными (физическими) и химическими методами. Применительно к СКУ десорбционный метод реализуется преимущественно на паротурбинных судах (главные котлы) с использованием термических деаэраторов. В деаэраторах вода нагревается до температуры кипения при одновременном распылении и удалении из нее газов. В соответствии с законами Генри и Дальтона (закон Дальтона является частным случаем закона Генри) условиями хорошей работы деаэратора являются нагревание воды до температуры кипения при давлении, поддерживаемом в аппарате, тонкое распыление и равномерное распределение воды по сечению деаэратора, удаление паровоздушной смеси из аппарата.
Для вспомогательных КУ большое распространение получили химические методы деаэрации , основанные на связывании кислорода в коррозионно-инертные вещества в результате окислительно-восстановительных процессов. В качестве восстановителей используют такие реагенты, как сульфит натрия, гидразин.
Обработка воды сульфитом натрия основана на реакции окисления сульфита растворенным в воде кислородом.
Интенсивность реакции зависит от температуры воды и водородного показателя. Наиболее благоприятные условия для ее протекания существуют при температуре воды не менее 80 °С и pH≤8.
Обескислороживание воды гидразином осуществляется с применением преимущественно гидразингидрата N 2 H 4 ·H 2 O, который активно взаимодействует с кислородом, не увеличивая при этом солесодержание воды.
В зарубежной практике используют химические реагенты на основе гидразина с введением катализаторов. Так, в Германии активированный гидразин имеет товарное наименование левоксина, а фирма „Дрю Амероид" (США) выпускает подобный препарат с названием амерзин. Интенсивность обескислороживания гидразином значительно выше, чем при сульфитировании, и быстро увеличивается при повышении температуры воды. В обоих случаях препараты вводят в питательную воду, и температурный режим контролируют по воде в теплом ящике.
Гидразин, вводимый в питательную воду, взаимодействует с оксидами железа и меди, присутствующими в воде и на поверхности металла.
В котловой воде и в пароперегревателях избыток гидразина разлагается с образованием аммиака.
При использовании гидразингидрата необходимо учитывать его свойства. Гидразингидрат - бесцветная жидкость, легко поглощающая из воздуха кислород, углекислоту и водяные пары, хорошо растворим в воде. Гидразин токсичен, а при концентрации более 40% - горюч. При обращении с ним следует строго соблюдать соответствующие правила безопасности труда.
Ионообменную обработку питательной воды производят с целью снижения ее жесткости и предотвращения таким образом накипеобразования в котле. В зависимости от типа применяемых материалов для ионного обмена процесс, происходящий в ионообменном фильтре, может быть катионным и анионным.
В судовой практике чаще всего применяют метод катионирования , сущность которого заключается в замене накипеобразующих ионов Са 2+ , Mg 2+ ионами Na + или Н + при фильтрации жесткой воды через особые материалы, склонные к ионному обмену.
При истощении фильтра катионит подвергается регенерации пропусканием через него 5-10 %-ного раствора поваренной соли для Na-катионита или 2 %-ного раствора серной кислоты для Н-катионита со скоростью 7-10 м/ч. В результате регенерации ионы Са 2+ и Mg 2+ вновь заменяются катионами Na или Н. Регенерация производится, как правило, ежесуточно продолжительностью около 1 ч.
Наиболее распространены Na-катионитовые фильтры. Фильтрующими материалами могут быть естественные (глауконит - минерал, водный алюмосиликат железа и калия сложного химического состава, имеющий зеленоватый оттенок) и искусственные (сульфоуголь).
При Na-катионировании жесткость воды уменьшается, но растет щелочность вследствие образования едкого натра и отпадает необходимость вводить дополнительную щелочь. Однако если обработке Na-катионированием подвергается вода с большой жесткостью, то в котле может появиться избыток щелочи и привести к щелочной коррозии.
Для предотвращения образования избытка щелочи целесообразно использовать смешанное (параллельное или последовательное) катионирование, пропуская воду через Na и Н-катионитовые фильтры.
Сложность оборудования, большие размеры, а также необходимость иметь на судне материалы регенерации являются причинами ограниченного применения этого метода водообработки на судах.
Применительно к малым установкам использование сложных схем водообработки экономически нецелесообразно. В этих случаях рациональное решение проблемы водоподготовки может быть достигнуто путем применения простых и дешевых средств, к числу которых могут быть отнесены физические методы обработки воды (ультразвуковой, электростатический, магнитный и т. д.).
Ввиду простоты применяемых устройств и удобства эксплуатации большое применение находит магнитный метод обработки . В составе отечественного флота этот способ используют на судах типов „Беломорсклес", „Ленинская гвардия", „Игорь Грабарь", „Муром", имеющих магнитные фильтры (постоянные магниты) на магистралях питательной воды.
Как показывает практика эксплуатации магнитных устройств, вода, обработанная в магнитном поле, значительно уменьшает свои накипеобразующие свойства. При этом наблюдается интенсивное разрушение прочных накипных отложений, образовавшихся до применения магнитного метода водоподготовки.
Основная цель магнитного метода водообработки - изменить условия кристаллизации накипеобразователей и обеспечить их выпадение не на поверхности нагрева, а в виде шлама в объеме воды, поступающей в котел. Поэтому результаты применения этого метода в основном зависят от эффективности устройств и мероприятий, обеспечивающих своевременное удаление взвешенных частиц из объема воды. В котле скапливается илообразная масса, которая легко может удаляться продуванием его.
Применение магнитной обработки воды не требует систематического введения химических реактивов внутрь котла.
Исключает регулярное использование водокоррекционных препаратов и ультразвуковая обработка . Приборы ультразвуковой обработки есть и на судах отечественного флота. Например, на судах типа „Красноград", „Краснокамск", „Айнажи" установлены на котлах приборы системы „Крустекс" (Англия). Следует иметь в виду, что эти приборы воздействуют не на воду, а служат для разрыхления уже образующихся отложений. Они предотвращают скопление накипи на поверхностях нагрева, но не препятствуют ее образованию. Разрыхление накипи способствует удалению ее при продувании котла.
Судовая энергетическая установка независимо от назначения судна и типа применяемого главного двигателя должна непрерывно обеспечивать энергией все судовые потребители как в море, так и на стоянке в порту. С этой целью СЭУ вырабатывают энергию различных видов (механическую, электрическую, тепловую), которая хранится на судне в виде скрытой химической энергии органического топлива.
Тепловая энергия вырабатывается в основном в котельных установках, являющихся составными элементами СЭУ. Теплопроизводительность (тепловая мощность) котельной установки полностью определяется суммарной тепловой мощностью потребителей теплоты, работающих в данный момент. Обычно носителем тепловой энергии является водяной пар (редко - органические теплоносители).
Состав потребителей пара, их конструктивные особенности и технико-экономические характеристики зависят от назначения и района плавания судна, типа и мощности ГД и других факторов. В общем случае все потребители пара могут быть разделены следующим образом.
1. Потребители (будем называть их машинными), обеспечивающие нормальное функционирование элементов СЭУ, следующие.
Главный двигатель:
- паровые спутники топливной системы;
- паровые турбина и машина, ходовые турбогенераторы;
- системы обогрева топливных и масляных запасных, отстойных, переливных и расходных цистерн и др.
Котельная установка:
- системы обогрева запасных, отстойных и расходных топливных цистерн;
- подогреватели топлива и питательной воды, турбоприводы питательных насосов и других мехнизмов;
- паромеханические форсунки,
- сажеобдувочные устройства,
- система очистки котлов.
Другие вспомогательные устройства:
- турбогенераторы, испарительная установка;
- подогреватель сепаратора льяльных вод;
- локальная система пожаротушения в МО.
2. Потребители общесудовые, работающие в следующих направлениях.
Нормальные условия обитания экипажа и пассажиров, а также хозяйственно-бытовые нужды:
- подогреватели пресной и забортной воды (общего назначения);
- система отопления жилых и служебных помещений.
Безопасность судна:
- системы обогрева балластных танков, кингстонных ящиков, патрубков забортной воды, якорей
и т. п.;
- система паротушения служебных и грузовых помещений.
Перевозка грузов, другие технологические нужды:
- системы обогрева грузовых танков и мойки танков;
- турбоприводы грузовых насосов;
- подогреватели воздуха в системе вентиляции грузовых помещений;
- системы предотвращения загрязнения моря с судна.
На конкретных судах используют только те потребители, применение которых обусловлено назначением судна, типом и мощностью ГД и некоторыми специфическими требованиями. В остальном классификация не требует дополнительных комментариев.
Для выбора теплопроизводительности котельной установки, кроме состава и характеристик потребителей пара, необходимо иметь информацию о режимах их использования - периодичности и продолжительности циклов непрерывной работы потребителя с той или иной тепловой мощностью (нагрузкой). Режимы использования потребителей имеют вероятностный характер, что в принципе исключает возможность заранее устанавливать их нагрузку, периодичность и продолжительность работы. Здесь воз-
можны только некоторые общие соображения, базирующиеся на анализе опыта эксплуатации транспортных морских судов.
Режимы работы машинных потребителей пара зависят от того, где находится судно - в море (на ходу) или на стоянке. Очевидно, что на ходу судна используются все машинные потребители пара, а их нагрузка определяется в основном режимом работы ГД и временем года (зимой она максимальная). Отличительной особенностью режимов использования потребителей пара, обслуживающих КУ, является то, что они работают непрерывно как на ходу, так и на стоянке. Это обусловлено тем, что работа общесудовых потребителей пара зависит от других факторов (района плавания, вида перевозимого груза, времени года, специфических требований).
Таким образом, вероятностный характер режимов использования потребителей пара не позволяет дать однозначные рекомендации по выбору паропроизводительности КУ и параметров пара. При проектировании обычно считают, что все потребители работают одновременно с номинальной тепловой мощностью. В большинстве случаев это приводит к завышению паропроизводительности и, следовательно, стоимости КУ. Очевидно, нужны другие подходы к выбору характеристик установки, которые учитывали бы вероятностный характер работы потребителей пара.
Выбор параметров пара (давления и температуры) базируется на одном из главных требований – обеспечении высокой экономичности комплекса котельная установка - потребители пара. При этом в основе лежит принцип термодинамической целесообразности, сущность которого состоит в том, чтобы в создаваемых устройствах максимально эффективно использовалась располагаемая тепловая энергия рабочего тела (пара). С этой точки зрения для потребителей, в которых рабочее тело (пар) в процессе выполнения работы не изменяет своего агрегатного состояния (в турбинах, машинах и т. п.), целесообразно повышать начальные давление и температуру пара (с учетом технической целесообразности и безопасности): для вспомогательных турбоприводов (насосов, генераторов и т. п.) до pПЕ = 3 - 3,5 МПа и tПЕ = 300 - 350 "С, а для ГТЗА паротурбинных судов - до рПЕ = 8 - 10 МПа и tПЕ = 510 - 520 °С..
Для большей части судовых потребителей, в которых пар в процессе теплообмена изменяет свое агрегатное состояние (конденсируется), с учетом указанного принципа целесообразно понижать начальные давление и температуру пара до определенных минимальных значений. Объясняется это тем, что при снижении давления возрастает теплота парообразования, передающаяся нагреваемой среде при конденсации пара. Например, если при конденсации насыщенного пара давлением 1 МПа выделяется 2018 кДж/кг теплоты, то при давлении 0,5 МПа это значение составит 2110 кДж/кг (т. е.почти на 5 % больше). Однако понижение давления пара ограничивается гидравлическим сопротивлением паропроводов и самих потребителей пара. В настоящее время эти гидравлические сопротивления составляют 0,1-0,3 МПа, поэтому для рассматриваемых потребителей используют насыщенный пар давлением 0,5- 0,7 МПа. На теплоходах, где, кроме обычных потребителей насыщенного пара, установлены турбоприводные механизмы, используется пар двух уровней давления - перегретый давлением до 1,5 МПа (реже до 3 МПа) и насыщенный давлением 0,5 МПа (для понижения давления используют редукционные устройства).
1.2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Судовая котельная установка называется главной, если потребителями пара являются главные двигатели, и вспомогательной, если пар используется во вспомогательном оборудовании судна.
Основным составным элементом любой котельной установки является котел, тип и конструктивные особенности которого определяют состав и характеристики вспомогательного оборудования обслуживающих его систем. В состав главной котельной установки входит один или несколько главных котлов. При использовании на судне только одного ГК обычно предусматривается установка одного - двух вспомогательных котлов, обеспечивающих потребности судна в паре на стоянках и в экстремальных ситуациях в море. Вспомогательные котельные установки в зависимости от назначения судна и типа СЭУ состоят из одного или нескольких вспомогательных и утилизационных котлов.
Принцип действия парового котла определяется сущностью его рабочего процесса, который состоит в том, чтобы путем подвода определенных количеств теплоты и воды генерировать заданное количество пара требуемого качества.
Существуют два источника получения теплоты в котле: непосредственное сжигание органического топлива в топках котла; использование тепловой энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания или газотурбинной установки.
В первом случае котельная установка не зависит от других судовых установок, во втором - утилизационный котел неразрывно связан с ДВС или ГТУ и образует утилизационный контур котельной установки, режимы работы которого определяются режимами использования главного двигателя.
Паровой котел в агрегатированном исполнении может состоять из топки, парообразующих элементов, пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя. Во вспомогательных котлах в зависимости от назначения из трех последних элементов могут использоваться либо любые их комбинации, либо не использоваться никакие.
В топке котла сжигается органическое топливо. Выделившаяся теплота передается нагреваемым теплоносителям, в результате чего в котельных элементах происходит парообразование, а в пароперегревателе - превращение влажного насыщенного пара в перегретый до заданной температуры. Экономайзер служит для подогрева воды, поступающей в котел, а воздухоподогреватель - для подогрева воздуха, поступающего в топку. Нагревающей средой в парообразующих элементах, пароперегревателе и экономайзере являются дымовые газы, а в воздухоподогревателях могут использоваться как дымовые газы, так и водяной пар.
Паровой котел на жидком топливе обслуживают следующие системы: питательная, топливная, подачи воздуха и отвода дымовых газов, автоматического регулирования и сигнализации, продувки котла
и ввода химических реагентов. Рассмотрим их на примере вспомогательной котельной установки с утилизационным контуром (рис. 1.1).
Рис.1.1. Принципиальная схема вспомогательной котельной установки с утилизационным контуром
Питательная система служит для подготовки и подачи воды в котел. В состав питательной системы входят теплый ящик 21, питательные насосы (один резервный) 17, трубопроводы, путевая и регулирующая арматура и КИП. В теплый ящик конденсат поступает через конденсатор 18охладитель чистого конденсата от потребителей пара, в которых отсутствует возможность контакта воды с топливом и маслом, через конденсатор 19 - охладитель грязных конденсатов и контрольно-смотровую цистерну 20. Предусмотрены заполнение теплого ящика и подпитка его насосом 22 из цистерны 23 добавочной воды. Так как в теплом ящике питательная вода имеет непосредственный контакт с атмосферным воздухом (открытая система питания), то создаются благоприятные условия для насыщения воды кислородом,
обусловливающим интенсивную коррозию металла трубопроводов, арматуры и элементов котла. В главных и вспомогательных КУ ответственного назначения применяют закрытые системы питания, в которых вместо теплого ящика устанавливают деаэратор.
Топливная система служит для подготовки и подачи топлива к форсункам котла. Из отстойнорасходной цистерны 8 топливо забирается топливным насосом 10 к подается им через подогреватель 11 к форсункам 16. На топливном трубопроводе установлены фильтры холодного 9 и горячего 12 топлива, путевая и регулирующая арматура и КИП. В цистерну 8 топливо подается из бункера (танка) 4 топливоперекачивающим насосом 7. Для снижения вязкости топлива перед его перекачиванием топливный трубопровод 6 на участке между танком и отстойно-расходной цистерной смонтирован вместе с паровым спутником 5 системы подогрева топлива в емкостях и трубах.
Воздушно-газовая система служит для подачи воздуха в топку котла и отвода из него дымовых газов. В ее состав входят котельный вентилятор 13, воздухопровод 15 с заслонками 14 и газоход котла.
В систему автоматического регулирования, сигнализации и защиты входят подсистемы регулирования питания котла, горения и температуры перегретого пара, элементы сигнализации и защиты котла (принцип их действия рассмотрен далее).
Система продувки предназначена для периодического удаления из котла накапливающихся в котловой воде солей и шлама.
Система ввода в котел химических реагентов, состоящая из дозерного бачка, насоса и трубопроводов с арматурой, предназначена для ввода химических реагентов с целью предотвращения накипеобразования и коррозии.
В утилизационном котле отсутствуют топливная и воздушная системы, а конструктивные особенности остальных систем, обслуживающих УК, определяются типом и назначением котла. Так, в утилизационном контуре (см. рис. 1.1) использован утилизационный котел 2 с принудительной циркуляцией. Питательная система состоит из собственно питательной и циркуляционной систем, объединенных сепаратором пара 3. Питательная вода из теплого ящика 21 подается питательным насосом 17 в сепаратор пара 3, откуда циркуляционный насос 1 забирает воду и подает ее в парообразующую часть УК. Пароводяная смесь из утилизационного котла поступает в сепаратор, где пар отделяется от воды и направляется к потребителям пара.
1.3. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЛОВ
Сравнительную оценку конструктивных решений и теплотехнических характеристик паровых котлов производят в соответствии с их классификацией. Обычно судовые котлы классифицируют по нескольким признакам:
а) принципу организации относительного движения теплообменивающихся сред:
- дымовых газов и воды (это главный признак, определяющий не только конструктивные особенности котлов, но и их различия по экономичности и безопасности);
- водотрубные и огнетрубные. В водотрубном котле внутри труб движутся вода и пароводяная смесь, а горячие дымовые газы омывают трубы снаружи. В огнетрубном котле органическое топливо сжигается в размещенных в водяных объемах котла жаровых трубах (отсюда огнетрубный -" огонь в трубе) и топочных камерах, а дымовые газы движутся внутри дымогарных труб. Стремление использовать достоинства и водотрубных, и огнетрубных котлов привело к созданию огнетрубно-водотрубных котлов, в которых применены оба принципа организации относительного движения теплообменивающихся сред;
б) назначению
Главные;
- вспомогательные;
в) характеру движущих сил, определяющих движение воды и пароводяной смеси - с естественной циркуляцией и принудительным током воды. Процесс естественной циркуляции, т.
е. движение воды и пароводяной смеси по замкнутому контуру, происходит вследствие разности плотностей воды и пароводяной смеси и соответствующей компоновки парообразующих элементов. Принудительный ток воды и пароводяной смеси в котле создается специальным насосом. Различают котлы прямоточные, в которых принудительный ток теплоносителя создается питательными насосами, и с искусственной циркуляцией (или многократно принудительной), создаваемой отдельным циркуляционным насосом;
г) способу подачи воздуха для горения топлива, т. е. по давлению в топке
ТЕПЛЫЙ ЯЩИК
ТЕПЛЫЙ ЯЩИК
(Hot well, hotwater well) - систерна для хранения теплой воды (конденсата пара), откачиваемой воздушным насосом из холодильника машины. Т. Я. соединяется трубопроводом с питательными помпами, подающими воду в котлы. В верхней части Т. Я. устраивается открытая сверху труба для удаления воздуха из ящика.
Самойлов К. И. Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР , 1941
Смотреть что такое "ТЕПЛЫЙ ЯЩИК" в других словарях:
Теплый ящик - Закрытое пространство котла, в котором расположены коллекторы и прочие коммуникации Источник: ОСТ …
ТЕПЛЫЙ ЯЩИК - цистерна для временного хранения и частичного обескислороживания конденсата, поступающего из конденсатора паровой турбины. Теплый ящик является составной частью конденсатно питательной системы … Морской энциклопедический справочник
Теплый ящик газового котла - Теплый ящик замкнутое пространство, примыкающее к котлу, в котором расположены вспомогательные элементы (коллекторы, камеры, входные и выходные участки экранов и др.)... Источник: Постановление Госгортехнадзора РФ от 18.03.2003 N 9 Об утверждении … Официальная терминология
ОСТ 108.031.08-85: Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Общие положения по обоснованию толщины стенки - Терминология ОСТ 108.031.08 85: Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Общие положения по обоснованию толщины стенки: Номинальные размеры расчетной детали Заданные и выбранные на основании расчетов на… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
А) Деревянное С. Дерево впервые было применено к С., как материал легко обрабатываемый и плавучий. Наиболее простая конструкция деревянных судов это постройка из цельного куска дерева; так строятся иногда и теперь челноки, которые выдолблены или… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Содержание: I. Физический очерк. 1. Состав, пространство, береговая линия. 2. Орография. 3. Гидрография. 4. Климат. 5. Растительность. 6. Фауна. II. Население. 1. Статистика. 2. Антропология. III. Экономический очерк. 1. Земледелие. 2.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
I КАРТА ЯПОНСКОЙ ИМПЕРИИ. Содержание: I. Физический очерк. 1. Состав, пространство, береговая линия. 2. Орография. 3. Гидрография. 4. Климат. 5. Растительность. 6. Фауна. II. Население. 1. Статистика. 2. Антропология. III. Экономический очерк. 1 … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Федеративная Республика Германии (ФРГ), гос во в Центр. Европе. Германия (Germania) как территория, заселенная герм, племенами, впервые упоминается Пифеем из Массалии в IV в. до н. э. Позже название Германия использовалось для обозначения рим.… … Географическая энциклопедия
Долина реки Калг … Википедия
Докотловая обработка питательной воды предусматривает : очистку ее от масла и механических примесей; удаление кислорода (деаэрация), солей (умягчение, термическое обессоливание) и накипи (магнитная обработка).
Очистка конденсата от масла и механических примесей особенно важна на судах, имеющих паровые поршневые насосы и другие паровые машины, на танкерах, рыбообрабатывающих плавбазах и транспортных рефрижераторах, использующих пар для подогрева нефтяных грузов с прямым возвратом конденсата этого пара в котел, а также на всех добывающих и рыбообрабатывающих судах, имеющих рыбомучные и жиротопные установки.
Масло, находящееся в виде капель и пленок, удаляется из воды путем фильтрации ее через механические фильтры, установленные в теплом ящике и на напорной питательной магистрали. Эмульгированное масло, составляющее около 10 ... 20 % общего маслосодержания конденсата, почти не задерживается механическими фильтрами и может быть удалено из конденсата путем фильтрации его через сорбционные фильтры (например фильтры с активированным углем, диатомитовые фильтры и др.). Правильная эксплуатация механических фильтров позволяет снизить содержание масла в питательной воде до установленного нормой. Одновременно производится очистка конденсата от механических примесей. Характеристика фильтрующих материалов, применяющихся в механических фильтрах, приведена в табл. 3.6.
Существуют различные конструкции теплых ящиков. Одна из наиболее совершенных и простых с классической схемой расположения фильтрующих материалов (волокнистые, зернистые, тканевые) приведена на рис. 3.3. В первом по ходу конденсата отсеке на решетку укладывается манила, сизаль или люфа слоем 2 ... 3 см. Далее загружается древесная стружка или куски поролона в сетках размерами 15 х 20 х 20 мм и устанавливается железная решетка. На решетку кладется лист поролона толщиной 15 мм, который собирает всплывшее масло.
Во второй отсек входят три ящика с решетчатыми днищами, установленные один на другой. В каждый ящик загружаются куски кокса размерами 15x15 мм. Сверху кокса укладываются куски поролона размерами 15 х 20 х 20 мм слоем 2 ... 3 см. Ящик без усилия (чтобы не сжать поролон) закрывается решеткой. Для сбора плавающего масла на поверхности воды по размерам отсека укладывается лист поролона толщиной 25 мм.
Третий отсек содержит матерчатые фильтры и ящик с коксом размерами 15 х 15 мм. Сверху кокса укладываются куски поролона размерами 15 х 20 х 20 мм слоем 8 ... 10 см. Коксовый ящик закрывается решеткой (не сжимая поролон).
Матерчатые фильтры состоят из двенадцати стаканов, на которые одеваются мешки из махровой ткани, так называемые чулки. Каждый чулок сшивается с одной стороны и одевается на стакан вверх дном. Внизу стакана ткань для уплотнения закрепляется проволокой или веревкой. Собранные таким образом стаканы аккуратно вставляются конической частью в гнезда теплого ящика. На поверхность конденсата укладываются листы поролона для сбора плавающего масла. Обслуживание теплого ящика заключается в периодической смене фильтрующих материалов.
Периодичность смены фильтрующих материалов зависит от режима работы питательной системы и содержания масла в конденсате. При круглосуточной работе питательной системы на номинальном режиме и содержании масла в конденсате (до теплого ящика) около 15 мг/л плавающие листы поролона в первом и втором отсеках рекомендуется через 24 ч переворачивать и через 48 ч заменять. В третьем отсеке указанные операции проводятся соответственно через 2 и 4 сут.
Стружку и манилу в первом отсеке следует менять через 24 ч, а если вместо стружки был заложен поролон в сетках, то смену его производить через 3 сут. Поролон в ящиках второго отсека рекомендуется менять следующим образом: через 48 ч работы снять верхний ящик, сменить поролон, поставить ящик на место. Через следующие 48 ч снять два верхних ящика, поставить верхний на место второго, во втором сменить поролон и поставить на место первого. Через следующие 48 ч снять все три ящика, поставить верхний ящик вниз, затем второй ящик и, сменив поролон, поставить сверху третий ящик. В дальнейшем цикл смены фильтромате-риалов повторяется. В третьем отсеке поролон в коксовом ящике необходимо менять по одному через каждые 24 ч работы. При смене фильтрующего тканевого элемента до постановки нового необходимо закрывать отверстие посадочного гнезда заранее приготовленной заглушкой. В зависимости от степени загрязнения фильтров, но не реже чем через каждые 20 сут производить смену кокса во всех отсеках с полной промывкой всех деталей фильтров и теплого ящика.
Фильтры, устанавливаемые на напорной магистрали питательной воды, также разнообразны по своей конструкции. Одна из наиболее совершенных и простых приведена на рис. 3.4. Обычно устанавливается по два фильтра, которые могут работать параллельно и по одному. При эксплуатации фильтров смену фильтрующих материалов следует производить по мере повышения давления перед фильтром до установленного предела (что характеризует загрязнение фильтрующих материалов). В целом работа нагнетательных фильтров не является эффективной. Удаление кислорода из питательной воды предусматривается для котельных установок с рабочим давлением пара более 2 МПа. Содержание кислорода в питательной воде открытых систем питания составляет 4,5 ... 10,0 мг/л. Растворимость кислорода зависит от температуры воды. С повышением температуры воды растворимость кислорода падает (рис. 3.5). В кипящей воде растворимость кислорода равна нулю. Поэтому для максимально возможного удаления кислорода из питательной воды в открытых системах питания необходимо поддерживать температуру воды в теплом ящике не ниже 55 ... 65 °С,что обеспечит содержание кислорода в питательной воде не более 5,0 мг/л. Следует отметить, что подогрев питательной воды в водоподогревателях, устанавливаемых на напорных участках питательных систем, не приводит к снижению содержания кислорода, так как не обеспечивается его отвод из воды.
На многих типах судовых котлов (КВВА-2,5/5; VX; КВС-30/П-А; КВА-1,0/5 и др.) с рабочим давлением пара до 2 МПа наблюдается сравнительно интенсивная кислородная коррозия. Поэтому на судах с указанными типами котлов необходимо внимательно следить за температурой воды в теплых ящиках,особенно в период работы котлов на пониженных нагрузках. Нельзя.допускать переохлаждения конденсата в водоохладите-лях, а в ряде случаев целесообразно оборудовать теплые ящики змееви-ками-подогревателями, работающими на отработавшем паре.
Для водотрубных котлов с давлением пара выше 2 МПа используются только закрытые системы питания с термическими деаэраторами, принцип действия которых основан на „нулевой” растворимости кислорода в кипящей воде. Применяются вакуумные и безвакуумные деаэраторы, которые одновременно являются подогревателями питательной воды. Схема простейшего безвакуумного одноступенчатого деаэратора представлена на рис. 3.6.
Уровень воды в деаэраторе поддерживается регулятором 1. Вода поступает по трубопроводу 9 к разбрызгивающей головке 2 через охладитель выпара 3, где она немного подогревается. В разбрызгивающую головку по трубопроводу 5 через регулятор 4 подается также греющий пар. Для обеспечения быстрого нагрева поступающей питательной воды необходимо, чтобы поверхность соприкосновения паровой и жидкой фаз была максимальной. В головке 2 это обеспечивается с помощью разбрызгивающих устройств в виде форсунок либо перфорированных тарелок, что увеличивает поверхность контакта воды и пара. Пар, двигаясь навстречу струям воды, нагревает воду до температуры кипения, что способствует интенсивному выделению из нее газов. В процессе нагрева воды значительная часть греющего пара конденсируется. Смесь выделившихся газов и части несконденсировавшегося пара, называется выпаром, идет в охладитель выпара 3, где пар конденсируется и стекает в бак-аккумулятор 7, а газы отводятся в атмосферу.
Время пребывания воды в разбрызгивающей головке деаэратора мало, поэтому стекающая из нее в бак-аккумулятор деаэрированная вода может содержать некоторое количество растворенного газа. Для его удаления через воду в баке с помощью барботажного устройства дополнительно пропускают пар, что способствует более полной деаэрации.
еаэрированная- вода по трубопроводу 8 забирается питательным насосом котла. Для обеспечения надежной работы насоса деаэратор располагают на 8 ... 10 м выше всасывающего патрубка питательного насоса.
При термической деаэрации остаточное содержание кислорода не превышает 30 мг/л. Однако при работе паротурбинных установок на пониженных нагрузках качество деаэрации питательной воды ухудшается. Для удаления из питательной воды остатков кислорода обычно применяют химические методы. Наибольшее распространение получил ввод в питательную воду гидразина N2H4 после деаэратора. При этом происходит реакция
N2 Н4 + 02--- 2H20+N2.
Расход гидразина составляет около 0,1 ... 0,2 г на 1 т деаэрированной питательной воды. Избыточная концентрация его в котловой воде должна находиться в пределах 0,02 ... 0,03 мг/л. Гидразин токсичен и огнеопасен, поэтому обращаться с ним надо очень осторожно. Для ввода гидразина в обрабатываемую воду применяются специальные герметичные устройства, обеспечивающие непрерывную подачу его в трубопровод питательной воды непосредственно после деаэратора.
Умягчение питательной воды применяется для паровых котлов низкого давления путем пропускания ее через натрийкатионитовый фильтр. Фильтрующим веществом является катионит КУ-2-8, выпускаемый по ГОСТ 20298-74. По внешнему виду он представляет сферические зерна от желтого до коричневого цветов размером 0,315 ... 1,25 мм. Динамическая обменная емкость имеет вместимость не менее 500 г-экв/м3. Катионит КУ-2-8 нерастворим в воде, растворах минеральных кислот, щелочей и органических растворителях. Он хорошо сохраняет свою работоспособность при температуре до 100 ... 120 °С, не взрывоопасен, не воспламеняется и не оказывает токсического воздействия на человека.
Схема серийно выпускаемого фильтра представлена на рис. 3.7. На нижнюю решетку фильтра загружается дренажная подложка 6 из нержавеющей стали или сплава титана (рубленная проволока диаметром 2 мм). Щелевые колпачки 4 и дренажная подложка 6 в нижней решетке предназначены для предотвращения попадания катионита 3 в питательную воду. Щелевые колпачки 2, установленные в верхней решетке, предназначены для равномерного распределения потока питательной воды и предотвращения уноса катионита в период взрыхления и регенерации его. При этом проходное сечение штатных щелевых колпачков верхней решетки увеличено с 0,3 до 1,0 мм. Фильтр имеет пропускную способность 2 м3/ч, рабочее давление 0,7 МПа при температуре питательной воды до 80 °С. Потеря напора в фильтре 0,005 МПа. Высота фильтрующей загрузки 910 мм, объем загрузки катионита 60 л и объем дренажа 4,5 ... 5,0 л. Принципиальная схема включения фильтра в систему трубопроводов питательной воды котлоагрегата КВА-1,0/5 приведена на рис. 3.8.
Сущность катионирования заключается в замене накипеобразующих ионов Са2+ и Mg2+ катионами. В результате реакций в котел поступает вода, лишенная накипеобразующих солей. Соли натрия, имея высокий коэффициент растворимости, не являются источником образования накипи и шлама в паровых котлах. После истощения фильтра производится его регенерация (восстановление) морской забортной водой. В результате регенерации ионы Са2+ вновь заменяются катионитом Na+.
При переходе на натрийкатионитовую обработку питательной воды необходимо выполнить ряд подготовительных мероприятий. Осмотреть и очистить теплый ящик, фильтр и щелевые колпачки от грязи, промыть чистой пресной водой. Загрузить дренажную подложку и разравнять
по всей площади нижней решетки фильтра. Высота слоя дренажной подложки должна доходить до уровня среза разгрузочного штуцера 5, т. е. закрывать щелевые колпачки 4 нижней решетки (см. рис. 3.7). Фильтр заполнить до половины объема 5 %-ным раствором поваренной соли, предварительно приготовленным в металлической таре вместимостью 200 л. Катионит в количестве 50 кг засыпать в фильтр и в течение 1 ч выдержать под слоем солевого раствора для набухания (во избежание механического разрушения структуры зерен). Произвести перевод загруженного в фильтр катионита из водородносолевой формы в натриевую с помощью 5 %-ного раствора поваренной соли. Для перевода 50 кг катионита в натриевую форму необходимо пропустить через него 1 т раствора. Емкость с раствором подключить гибким шлангом к клапану 8 фильтра (см. рис. 3.8). Раствор проходит через фильтр и далее через клапан 15 стекает в льяла. После окончания перевода катионита в натриевую форму фильтр промывается потоком пресной (питательной) воды. Отмывка катионита от соли производится до тех пор, пока содержание хлоридов в пробах промывочной воды, отобранных до и после фильтра, не сравняется.
После окончания подготовительных работ фильтр подключается к системе питательной воды котлоагрегата (см. рис. 3.8). Уход за работой фильтра заключается в контроле качества воды и перепада давлений. Качество питательной воды проверяют до и после фильтра путем анализа отобранных проб в судовой экспресс-лаборатории. Отбор проб и анализ производят не менее 1 раза в сутки. Контролируемыми показателями являются: общая жесткость, которая должна быть не более 0,3 до фильтра и 0,01 мг-экв/л после фильтра; содержание ионов хлора - не более 15 мг/л; гидравлическое сопротивление фильтра определяют по показаниям манометров, установленных до и после фильтра; перепад давления не должен превышать 0,12 МПа. Если общая жесткость питательной воды после фильтра превысит указанную выше, а сопротивление фильтра достигнет предельного значения (0,12 МПа), то это будет свидетельствовать
О потере фильтром работоспособности. Для приведения фильтра в исходное (рабочее) состояние необходимо произвести его регенерацию путем временного подключения фильтра к магистрали забортной воды с давлением не менее 0,4 МПа, например, к пожарной магистрали. Процесс регенерации состоит из трех этапов: взрыхления, собственно регенерации и отмывки.
Взрыхление и регенерация фильтра производятся одновременно противотоком забортной морской воды и только в открытом море. При этом работающий котлоагрегат и система его питания с натрийкатионитовым фильтром выводятся из действия. На период регенерации в работу вводится резервный котел со своей системой питания и натрийкатионитовым фильтром. На фильтре, выведенном из действия, необходимо закрыть клапаны 6 и 13 (см. рис. 3.8). К штуцеру клапана 14 закрепить резиновый шланг, другой конец шланга подсоединить к клапану 11 на пожарной магистрали. Открыть клапан 11 для подачи соленой забортной воды в фильтр 9. После того как давления в фильтре и пожарной магистрали сравняются, медленно открыть клапан 8 для сброса воды в льяла.
Скорость воды в фильтре установить такой, чтобы не было уноса катионита вместе с водой в льяла. Скорость воды в фильтре регулируется клапаном 9, при этом клапан 77 на пожарной магистрали находится постоянно в открытом положении.
Контроль за предотвращением уноса катионита ведется путем периодического (не менее 3 раз) отбора проб воды, сбрасываемой после фильтра. Наличие катионита в пробе определяется визуально. Продолжительность этапов взрыхления и регенерации в среднем составляет около
3 ч. По окончании регенерации фильтр отключается от пожарной магистрали и отсоединяется резиновый шланг. Далее фильтр отмывают питательной водой котла. Для этого следует открыть клапаны 14 и 15 сброса воды из фильтра в дренаж. Затем, медленно открывая клапан 6 подвода питательной воды к фильтру, через клапан 8 удалить воздух из фильтра. Клапаном 6 отрегулировать количество воды, требуемой для отмывки. Отмывку катионита в фильтре производить до тех пор, пока содержание ионов хлора по результатам анализа проб отмывочной воды, отобранных до и после фильтра, не сравняется. Продолжительность отмывки в среднем составляет 45 ... 60 мин. После этого фильтр готов к подключению в работу или остается в качестве резервного.
Катионит КУ-2-8 в натриевой форме в период эксплуатации длительно сохраняет свою работоспособность (до 3 лет и более). Однако в процессе работы зерна катионита покрываются масляной пленкой, окисными отложениями продуктов железа и меди, механически повреждаются и т. д. Указанные факторы снижают обменный контакт между ионами солей жесткости и натрия. Катионит частично теряет обменную емкость. Кроме того, в период взрыхления и регенерации фильтра имеет место некоторый унос зерен катионита и таким образом требуется его частичное пополнение. Необходимо производить контрольное вскрытие фильтра с полной выгрузкой катионита и промывкой его горячей пресной водой (60 °С). После промывки катионит загрузить в фильтр и добавить свежий, предварительно переведя его в натриевую форму.
Отбор проб и передача на анализ в береговую теплохимическую лабораторию для определения динамической обменной емкости производится 1 раз в год. Проба отбирается с глубины 200 мм от поверхности слоя катионита в чистую стеклянную банку вместимостью 0,5 л. На этикетке банки следует указать: наименование судна, марку катионита, число часов работы, дату отбора пробы.
Термический метод обработки используется как основной способ получения добавочной воды из забортной в судовых опреснителях при длительном нахождении судов в море. Общее солесодержание дистиллята морской воды обычно не превышает 10 ... 20 мг/л. При двухкратном испарении (бидистиллят) солесодержание может быть снижено до
0,5 ... 1,0 мг/л, т. е. такой бидистиллят пригоден в качестве добавочной воды для большинства высоконапряженных водотрубных котлов. Дистиллят получают в глубоковакуумных или адиабатных опреснителях, использующих тепло охлаждающей воды ДВС на дизельных судах.
Магнитная обработка воды относится к физическим методам предотвращения накипеобразования. Под влиянием магнитного поля кристаллическая структура солей и их физико-химические свойства изменяются, и при последующем нагревании воды в пересыщенных растворах эти соли выпадают в виде мелкодисперсного шлама,. который находится во взвешенном состоянии и удаляется продувкой. Магнитная обработка питательной воды способствует также разрушению накипи, ранее образовавшейся на поверхностях нагрева.
Магнитная обработка воды производится с помощью специальных аппаратов, которые классифицируются (по способу создания магнитного поля) на аппараты с постоянными магнитами и электромагнитами. Первые подразделяются на аппараты с постоянным и регулируемым рабочими зазорами (для поддержания оптимальной скорости воды в пределах 1 ... 2 м/с). Вторые делятся на аппараты с постоянной и переменной напряженностями магнитного поля.
В питательной воде не исключено содержание ферромагнитных загрязнений, которые отлагаются на внутренних полостях аппарата и снижают напряженность магнитного поля в рабочем зазоре аппарата. Вместе с тем судовые котлы работают в широком диапазоне нагрузок, из-за чего скорость питательной воды в рабочем зазоре аппарата не всегда является оптимальной. Жесткость котловой воды при магнитной обработке повышается до 15 ... 18 мг-экв/л. Отсутствие достоверных методов текущего контроля эффективности магнитной обработки воды и безнакипного режима привело к тому, что рассматриваемый метод не получил признания как самостоятельный вид водообработки. Независимо от наличия аппаратов магнитной обработки питательной воды на всех судах устанавливаются обычные реагентные внутрикотловые воднохимические режимы.
