Okrętowe kotły
parowe
Andrzej Perepeczko
621.18:629.12.
Wydawnictwo Morskie Gdańsk 1979
Spis treści
PRZEDMOWA .................. 9
1. WIADOMOŚCI WSTĘPNE .............. 11
1.1. Kotły parowe na statkach 'morskich .......... 11
1.2. Wielkości i pojęcia podstawowe ........... 21
TEORETYCZNE PODSTAWY PRACY KOTŁÓW PAROWYCH 32
2.1. Proces wytwarzania pary w kotle ........... 32
2.2. Spalanie .................. 38
2.3. Kontrola jakości spalania ............. 43
2.4. Podstawy teoretyczne korozji nisko- i wysokotemperaturowej w kot-łach parowych ................ 45
2.5. Wymiana ciepła ................ 52
2.6. 'Bilans cieplny i .sprawność 'kotła ........... 56
2.7. Zarys wiadomości dotyczących obliczeń kotłowych ...... 60
3. GŁÓWNE PAROWE KOTŁY OKRĘTOWE......... 63
.3.1. 3.1. Podział kotłów ................ 63
3.2. Kotły płomieniówkowe .............. 65
3.3. Kotły wodnorurkowe (opłomkowe) .......... 70
3-3.1. Teoretyczne podstawy pracy kotłów wodnorurkowych ... 71
3.3.2. Kotły sekcyjne .............. 92
3.3.3. Kotły stromo rurkowe ............ 96
3.3.4. Kotły z przymusową cyrkulacją wody . ...... 18
3.3.5.Kotły przepływowe ............. 12
3.4. Kotły kombinowane płomieniówkowo-opłomkowe ...... 11
3.5. Kotły specjalne ................ 14
4. KOTŁY POMOCNICZE ............... 19
4.1. Podział kotłów pomocniczych ............ 19
4.1.1. Kotły pomocnicze na statkach z siłowniami parowymi . . 10
4.1.2. Kotły pomocnicze na statkach z siłowniami spalinowymi 13
4.2. Kotły pomocnicze wolnostojące ...........135
4.2.1. Wolnostojące kotły pomocnicze typu płomieniówkowego .135
4.2.2. Wolnostojące kotły pomocnicze typu opłomkowego .... 136
4.2.3. Dwuotnegowe wolnostojące kotły pomocnicze ...... 143
4.2.4. Wolnostojące kombinowane kotły pomocnicze ..... 144
4.3. Pomocnicze kotły utylizacyjne ............ 146
4.3.1. Ciepło odpadowe spalin odlotowych i problem .utylizacji . . 147
4.3.2. Rodzaje kotłów •utylizacyjnych ......... 154
4.4. Układy kotłów 'pomocniczych na'statkach z siłowniami spalinowymi . 163
5. MATERIAŁY STOSOWANE W BUDOWIE KOTŁÓW ......
6. ELEMENTY KONSTRUKCYJNE OKRĘTOWYCH KOTŁÓW PAROWYCH 176
6-1. Korpusy i główne powierzchnie ogrzewalne kotłów płomieniówkowych 176
6.3. Walczaki i główne powierzchnie ogrzewalne kotłów wodnorurkowych (opłomkowych) ................ 190
6-3. Obudowa i izolacja kotłów okrętowych ......... 197
6.4. Rozmieszczenie i .zamocowanie kotłów na statku ....... 209
6.5. Wyposażenie wewnętrzne walczaków okrętowych kotłów parowych . 218
6.5.1. Rurociągi zasilające ............." 218
6.5.2. Osuszacze pary .............. 220
6.5.3. Urządzenia do szumowania kotłów ........ 223
\ 6.5.4. Inne urządzenia znajdujące się wewnątrz walczaków i kolektorów kotłów ... .......... 224
6.6. Dodatkowe powierzchnie ogrzewalne .......... 226
6.6.1. Podgraewaciae powietrza . . . . . . . . . . . 226
6.6.2. Wewnątrakotlowe 'podgrzewacze wody zasilającej . . . . 234
6.6.3. Przegrzewacze pary ............. 236
6.7. Ochładzacze pary ............... 239
7. URZĄDZENIA DO OPALANIA KOTŁÓW .......... 244
7.1. Paliwa stosowane do opalania kotłów oraz sposoby przygotowania 244 paliw do spalania na statkach ............
7.2. Palniki okrętowych kotłów parowych .......... 251
7.2.1. Palniki z rozpylaniem mechanicznym ....... 252
7.2.2. Palniki obrotowe . . . . ^ . . . . . . . . . . 260
7.2.3. Palniki z rozpylaniem za pomocą pary lub powietrza . . . 262
7.2.4. Palniki dwupaliwowe ............ 266
7.2.5. Dodatkowe wyposażenia urządzeń do 'spalania paliwa płynnego 271
8. ARMATURA I OSPRZĘT KOTŁOWY ........... 274
8.1. Kotłowe zawory odcinające ............ 274
8.2. Kotłowe .zawory 'bezpieczeństwa ........... 282
,8.3. Wodowskazy ................. 287
8.4. Zdmuchiwacze sadzy .............. 293
'••^/ 8.5. Kotłowe przyrządy kontrolno-pomiarowe ......... 301
9. WYBRANE ZAGADNIENIA AUTOMATYZACJI OKRĘTOWYCH KOTŁÓW PAROWYCH ................ 305
8.1. Wytwarzanie pary na statku jako proces automatyzacji ... . . 306
9.2. Podstawowe systemy regulacji automatyczneij ........ 307
9.3. Przykłady rozwiązań automatycznej regulacji pracy kotłów parowych 309
9.3.1. Automatyczna regulacja ciśnienia wytwarzanej w kotle pary . 310
9.3.2. Automatyczna regulacja temperatury pary produkowanej w
kotle .................. 312
9.3.3. Regulacja ipoziomu wody w walczaku parowo-wodnym kotła . 317 5.3.4. Automatyczna regulacja spalania . ........ 326
9.3.5. Automatyczna regulacja pomocniczych procesów obsługi kotłów 330
9.3.6. Kompleksowa automatyzacja okrętowych kotłów parowych . 333
6
10. PRZEGLĄD KOTŁÓW OKRĘTOWYCH PRODUKOWANYCH W POLSCE 336
10.1. Kocioł pomocniczy wodnorurkowy VX ......... 336
10.2. Kocioł utylizacyjny LA .............. 337
10.3. Kombinowany kocioł pomocniczy VL 813/13—01 ...... 341
10.4. Kocioł pomocniczy wodnorurkowy, dwuwalczakowy KW . .' . . 348
11. WYBRANE ZAGADNIENIA NADZORU, MONTAŻU I PRÓB OKRĘTO-WYCH KOTŁÓW PAROWYCH ............. 348
11.1. Nadzór instytucji klasyfikacyjnej i próby w zakładzie produkują-cym ikotły ................. 348
11.2. Montaż kotłów na statku ............. 354
. 11.3. Przygotowanie do prób i próby kotła na statku ....... 353
12. OBSŁUGA KOTŁÓW OKRĘTOWYCH ............ 365
12.1. Przygotowanie kotłów do pracy ............ 365
12.2. Napełnianie kotła wodą, rozpalanie i zwiększanie ciśnienia pary . 367
12.3. Włączanie kotła do pracy ............. 373
12.4. Obsługa kotła w czasie pracy ............ 379
12.4.1. Przygotowanie wody zasilającej .......... 379
12.4.2. Oczyszczanie wody w kotle w czasie pracy ...... 354
12.4.3. Utrzymanie poziomu wody w kotle ........ 388
, 12.4.4. Obsługa instalacji opalania kotła ......... 389
12.4.5. Utrzymywanie stałych parametrów pary w kotle .... 398
12.4.6. Charakterystyki kotłów okrętowych ........ 402
12.5. Wygaszanie i odstawianie kotłów ........... 407
13. KONSERWACJA, PRZEGLĄDY I REMONTY OKRĘTOWYCH KOTŁÓW
PAROWYCH ....'.............. 411
13.1. Przeglądy kontrolne .............. 411
133,. Czyszczenie kotłów parowych ............ 415
13.3. Uszkodzenia kotłów i ich przyczyny .......... 426
13.4. Remonty okrętowych kotłów parowych ......... 434
Literatura .................... 444
1.
Kocioł parowy jest naczyniem ciśnieniowym, którego zadaniem jest wytwarzanie z energetycznej cieczy pary o ciśnieniu wyższym od atmosferycznego, użytkowanej najczęściej na zewnątrz tego urządzenia. Cieczą energetyczną stosowaną w kotłach okrętowych jest wyłącznie woda.
W kotłach okrętowych instalowanych na statkach wytwarza się parę nasyconą lub przegrzaną w zależności od jej przeznaczenia.
Kotły parowe stanowią jeden z głównych elementów okrętowej siłowni parowej. W siłowniach tego typu wykorzystywanie energii, (która zawarta jest w paliwie do wykonania pracy mechanicznej napędu odbywa się za pośrednictwem pary wodnej, wyprodukowanej w kotle i rozprężającej się następnie w tłokowej maszynie parowej (w starych rozwiązaniach siłowni parowej) lub turbinie parowej we wszystkich współcześnie produkowanych Okrętowych siłowniach parowych).
Rys. 1.1. Schemat podstawowego obiegu paliwowego siłowni parowej
l — kocioł; 2 — przegrzewacz pary; 3 — ślinili:
parowy; 4 — skraplacz; 5 — pompa zasilająca
Kocioł stanowi jedno z ogniw podstawowego obiegu parowo-wodnego okrętowej siłowni parowej, który przedstawiono schematycznie na rys. 1.1.
Para nasycona wyprodukowana w kotle 1 przepływa następnie przez przegrzewacz pary 2, gdzie dostarczona jest jej dodatkowa energia w postaci ciepła. Para w tym stanie dostaje się do tłokowej maszyny parowej lub turbiny 3, gdzie następuje jej rozprężanie do ciśnienia panującego
11
w skraplaczu 4. Rozprężana para wodna po wykonaniu pracy mechanicznej w silniku parowym skraplana jest następnie w skraplaczu, a skropliny wtłaczane z powrotem do kotła l za pomocą pompy zasilającej 5.
Aby w kotle parowym otrzymać parę wodną, należy doprowadzić do wody znajdującej się wewnątrz kotła energię cieplną uzyskiwaną ze spalania paliwa. W związku ze Sposobem przekazywania tej energii rozróżnia się podział kotłów parowych, pod względem konstrukcyjnym, na:
— kotły płomieniówkowe,
— kotły wodnorurkowe lub opłomkowe.
Pierwsza grupa to kotły, w których wewnątrz, rurek zwanych płomieniówkami przepływają spaliny, na zewnątrz zaś znajduje się woda.
W drugiej grupie panuje odwrotna sytuacja w trakcie pracy kotła. Wewnątrz rurek — opłomek — przepływa woda, natomiast z zewnątrz obmywane są one spalinami.
Typowy kocioł płomieniówkowy (przedstawiono na rys. 1.2. W kotle tym spalanie następuje w płomienicy 2, którą stanowi stalowy, odpowiednio
Rys. 1.2. Schemat kotła płomieniówkowego
l — płaszcz kotła; 2 — płomienica; 3 — komora zwrotna; 4— płomieniówki; 5 — komora dymowa; 6 — palnik
ukształtowany cylinder. Następnie gorące spaliny zmieniają kierunek przepływu w komorze zwrotnej 3, zwanej też komorą ogniową, i dostają się do wnętrza płomieniówek 4, skąd przechodzą do komory dymowej 5 i dalej przez komin usuwane są na zewnątrz, do atmosfery. Woda znajduje się wewnątrz kotła wykonanego w kształcie dużego stalowego cylindra l, zwanego płaszczem kotła. Wypełnia ona przestrzeń pomiędzy płomieniówkami oraz omywa ze wszystkich stron płomienice i komory zwrotne. Przekazywanie ciepła od gorących spalin do wody następuje na powierzchniach płomienie, komory zwrotnej oraz płomieniówek.
W kotłach typu opłomkowego, czyli w kotłach wo...
marcin0732