Судовые котлы паровые

Судовые К. п.

К. п. судовые служат для питания паром главных и вспомогательных механизмов паровых судов. Они разделяются на два основных типа: 1) цилиндрические, или огнетрубные, и 2) водотрубные, которые в свою очередь бывают с толстыми и тонкими водогрейными трубками. Ц и л и н д р и ч е с к и е судовые К. п. теперь применяются исключительно на коммерческ. судах, т. к. они очень тяжелы, требуют большого времени на разводку паров (от 4 до 24 ч. в зависимости от величины), не поддаются большой форсировке (максимальное напряжение поверхности нагрева не превышает 20 — 25 кг/м2) и не очень гибки в перемене режима, как это требуется для военных кораблей. Большая экономичность, простота обслуживания, малая чувствительность к качеству воды, большие промежутки между чистками, большой объем воды, обеспечивающий равномерное парообразование даже при периодич. сравнительно редком питании топок, делают их весьма удобными для коммерч. судов. Устанавливаются они на всех типах коммерч. судов, начиная от небольших катеров и кончая трансокеанскими пароходами, хотя в настоящее время на быстроходных пассажирских судах предпочитают ставить водотрубные котлы. Цилиндрич. котлы обычно строятся с обратным ходом дыма (фиг. 91), но для речных пароходов, где место по высоте сильно ограничено, приходится применять и прямой ход, развивая размер по длине. Цилиндрич. К. п. с обратным ходом дыма состоит из цилиндрич. барабана, внутри к-рого помещаются 2, 3 или 4 жаровых трубы, оканчивающиеся в огневых ящиках. Дымогарные трубки ввальцовываются одним концом в переднюю стенку огневого ящика, другим — в переднюю стенку К. п. На речных судах встречается овальное сечение котла (большая ось вертикальна) вместо круглого, что вызывается ограниченной шириной. Цилиндрич. Котлы изготовляются одно— и двухсторонние. Двухсторонние котлы (фиг. 92) несколько легче, но имеют больший объем воды и требуют более внимательного обслуживания в смысле равномерности питания топок. Нагревательная поверхность доходит до 300 м2 у односторонних и до 600 м2 у двухсторонних. Нагревательной поверхностью считается: 1) поверхность топок полностью в случае нефтяного или пылевидного топлива и верхняя половина топки от колосниковой решетки в случае твердого топлива (6 — 8% общей поверхности нагрева); 2) поверхность огневого ящика выше борова за вычетом отверстий для трубок (9 — 12%); 3) поверхность дымогарных трубок по наружному диаметру (79 — 89%); 4) часть передней стенки, омываемая газами (1,3 — 2,0%). Диам. цилиндрическ. котлов доходит до 5 200 мм, при длине одностороннего до 3 600 мм и двухстороннего до 6 400 мм. Число топок зависит от диаметра барабана К. п.; употребительное число топок дано в табл. 5.

Диаметр жаровых труб от 700 до 1 200 мм; длина их в угольных котлах определяется возможностью обслуживания решетки. Жаровые трубы обыкновенно делают сварными, волнистыми. Отношение поверхности нагрева к площади колосниковой решетки H/R при естественной тяге равно 25 — 35, при дутье Хоудена 38 — 43. Часовое количество сжигаемого топлива при естественной тяге доходит до 100 кг, а при дутье Хоудена до 130 — 140 кг на 1 м2 колосниковой решетки. Дымогарные трубки ставят простые и связные. Обычно применяют сварные, реже цельнокатаные трубки. Внутренний диам. трубок зависит от величины котла и изменяется в пределах 50 — 83 мм, длина до 2 — 2,5 м. Простые трубки развальцовываются в трубных досках, связные — ставятся на резьбе. Толщина связных трубок 5 — 10 мм, простых 2,5 — 4мм. Трубки располагаются или в шахматном или в цепном порядке. Последнее удобнее для чистки, но затрудняет парообразование. Огневой ящик обыкновенно делают отдельным для каждой топки, но в редких случаях и общим. Плоские стенки ящиков подкрепляются короткими связями (анкерными болтами), скрепляющими их с днищем и барабаном котла, а небо — анкерными скобами. Корпус котла делают из листов, склепываемых продольными швами с накладками в барабаны, к-рые склепываются между собою швами внахлестку. Днища в зависимости от величины делаются из одного или нескольких листов; в последнем случае листы склепываются внахлестку. Края днища отбортовываются для соединения с барабаном. Днища скрепляются между собою продольными связями. Для очистки и осмотра в барабане котла вырезываются горловины размером 300x400 мм. Для повышения экономичности в нек-рых случаях устанавливаются пароперегреватели, состоящие из батареи тонких трубок, расположенных в дымовой коробке, а иногда и внутри дымогарных трубок особо крупного диаметра; в каждой трубке помещается одна или две петли перегревателя. Стремление увеличить поверхность нагрева при том же объеме привело к комбинации огнетрубного котла с элементами водогрейных трубок (фиг. 93, а — водогрейные трубки, б — перегреватель).

Водотрубные К. п. Появление их на судах вызвано требованиями военного флота. Они при том же занимаемом месте обладают большей паропроизводительностью и легче цилиндрических. Малое количество воды в них позволяет быструю разводку пара (нормально 11/2 — 2 ч., в экстренных случаях до 30 минут), быструю перемену режима, а конструкция допускает сильную форсировку. Эти котлы получили название невзрывающихся, так как все аварии происходят только с трубками и не вызывают тяжелых повреждений котла, а тем более корабля, тогда как взрывы цилиндрич. котлов неоднократно бывали причиной гибели судов. В настоящее время водотрубные котлы устанавливаются на всех военных судах и на многих быстроходных коммерч. пароходах. Недостатками водотрубных котлов являются: 1) необходимость питания их чистой, опресненной водой, так как даже небольшая соленость воды при больших степенях форсировки вызывает быстрое образование толстого слоя накипи на трубках, что ведет к перегреву металла и разрыву трубок; 2) угольное отопление котлов д. б. методическим, т. е. подача угля должна производиться равномерно через короткие промежутки времени небольшими порциями; питание водой должно производиться непрерывно, что сильно усложняет уход; 3) котлы требуют частой чистки (выщелачивания) для удаления накипи и масла. Среднее число часов работы между чистками не должно превышать 500 — 600. Чистка же занимает очень много времени вследствие большого количества трубок. Из водотрубных судовых К. п. с толстыми водогрейными трубками наибольшее распространение получили котлы сист. Бельвилля и Бабкока и Вилькокса. Первые устанавливались до войны на относительно тихоходных военных судах (линейные корабли, крейсеры, канонерские лодки, заградители) во Франции, Англии, России и др. (см. См. Котел Бельвилля ). В настоящее время они устанавливаются преимущественно на франц. пароходах. Котлы Бельвилля отличаются слабой циркуляцией и большой влажностью пара. Отмеченные недостатки были в значительной степени устранены инж. Долголенко, изменившим конструкцию котла т. о., что путь воды в элементе укорачивается вдвое и получается более сухой пар. Фиг. 94 показывает элемент инж. Долголенко в выполнении з-да Бельвилля. Наружный диам. трубок элемента делают от 82 до 115 мм, при толщине их 3,5 — -4,5 мм. Коробки — из ковкого чугуна. Поверхность нагрева К. п. без экономайзера — порядка 150 — 200 м2, H/R— 30. Интенсивность сжигания при угольном отоплении доходит до 200 кг/м2 колосниковой решетки. Нормальн. рабочее давление пара — 21 atm. Для лучшего перемешивания газов с воздухом в топку этих котлов выше слоя угля через особые насадки подводится воздух, подаваемый для этой цели специальными компрессорами.

Котлы паровые Бабкока и Вилькокса (фиг. 95) устанавливались на больших кораблях американского и английского военных флотов. Сейчас они пользуются большой популярностью на коммерческих судах. Паровые котлы этой системы отличаются большой простотой, надежностью, экономичностью и дешевизной. Поверхность нагрева этих К. п. доходит до 500 м2. Интенсивность сжигания при угольном отоплении до 150 кг/м2 колосниковой решетки, а при нефтяном отоплении до 175 кг/м3 объема топки. Эти котлы состоят из ряда извилистых передних и задних камер (числом до 26), между которыми расположены под углом в 15R водогрейные трубки, закрепленные в стенках камер раскаткой. Передние камеры своей нижней частью соединяются с водяным коллектором прямоугольного сечения. На больших котлах ставят два водяных коллектора — один для правой, другой для левой половины котла; внутренние концы этих коллекторов имеют глухие донышки. Верхней своей частью передние камеры соединяются с паровым коллектором при помощи коротких патрубков на раскатку. Задние камеры элементов трубками диаметром до 100 мм соединяются с паровым пространством парового коллектора. Водогрейные трубки делаются диам. около 50 мм за исключением трубок двух нижних рядов, диаметр которых доходит до 100 мм. В стенках передних и задних камер устроены горловинки с крышками для развальцовки и чистки трубок. Отопление котла делают угольное, нефтяное или смешанное. В виду того что путь газов в междутрубном пространстве недостаточно длинен, в этих К. п. устанавливают особые перегородки для направления пламени. Водотрубные К. п. с т о н к и м и т р у б к а м и , иначе называемые котлами треугольного типа, являются в настоящее время основным типом для военных судов вследствие своей легкости, огромной производительности и гибкости маневрирования. Наиболее распространенными являются К. п. системы Ярроу, Уайт — Форстера, Торникрофта, Нормана.

Котел Ярроу (фиг. 96) отличается прямыми трубками; для удобства развальцовки водогрейных трубок водян. коллекторы делались некруглой формы. Это вызывало неправильные деформации, и при длительной форсированной работе часто появлялась течь в швах. Современный тип строится с круглыми водяными коллекторами. Малые катерные К. п. строились с водяными коллекторами, у которых нижняя крышка (штампованая) крепилась к трубной доске болтами. Видоизмененный К. п. Ярроу — К. п. английского адмиралтейства, имеет трубы обратной воды (по две штуки с передней стороны на каждом водяном коллекторе), служащие для облегчения циркуляции воды; кроме того два ближайших к топке ряда трубок делаются с небольшой погибью. К. п. Ярроу — Вулкан имеет круглые водяные коллекторы, трубки в нем делаются прямыми только в средней части, концы же изогнуты по дуге большого радиуса, с целью достижения ввода в водяной коллектор нормально к поверхности.

К. п. Уайт-Форстера (фиг. 97) отличаются изогнутыми трубками и трубами обратной воды большого диаметра. Все трубки изгибаются по дуге одного радиуса в одной плоскости, а при постановке их поворачивают для образования уширенного посредине пучка. Этот К. п. принят для эскадренных миноносцев англ. и американского флотов.

К. п. Торникрофта в современном выполнении (фиг. 98) мало отличается от герман. модификации К. п. Ярроу.

Раньше для угольного отопления К. п. этой системы строились с 1, 2 или 3 (фиг. 99) водяными коллекторами и сильным изгибом трубок, которые образовывали в двух местах по высоте сплошную стенку для направления газов.

Котел Нормана (фиг. 100) является основн. типом К. п. французского военного флота. Главной его особенностью является образование из трубок сплошных стенок для направления газов вдоль оси котла. На военных кораблях котлы треугольного типа применяются сейчас исключительно с нефтяным отоплением и делаются как одно-, так и двухсторонними. Величина поверхности нагрева доходит до 1 500 мг. Наиболее распространенное рабочее давление 18 atm, но имеется тенденция к повышению его, и напр, в итальянском флоте на новых судах давление доведено до 22 atm. Имеются установки с рабочим давлением даже до 40 atm. Паровые коллекторы изготовляются по большей части клепаными, а водяные — или клепаными или цельноковаными. Штампованые донышки приклепывают к коллекторам. Для плотности швов в месте крепления донышек часто применяется уплотнительная сварка продольных швов. Трубки применяются цельнотянутые (последняя протяжка — в холодном состоянии), из очень мягкой стали; иногда трубки оцинковываются. Наружный диаметр водогрейных трубок делают от 25 до 50 мм, толщину стенки — от 2 до 4 мм. Закрепляются они в коллекторах развальцовкой с раздачей концов "на колокольчик". В котлах с нефтяным отоплением большинство з-дов два внутренних ряда трубок делают несколько большего диаметра с большой толщиной стенок, т. к. эти ряды, воспринимая лучистую теплоту, наиболее интенсивно работают. Опытами установлено, что первые ряды трубок испаряют до 50 — 60% всего пара. Наклон трубок к горизонту делают от 40 до 60R. Все водотрубные котлы заключают в кожух, состоящий из 2 или 3 слоев листового железа с асбестовой изоляцией и воздушной прослойкой. Кожух делают жестким, чтобы он мог сопротивляться вибрациям корабля и Г-ным напряжениям. Для очистки труб от сажи в кожухе делают дверцы и съемные щиты. Наружные поверхности коллекторов водотрубных котлов и корпусов огнетрубных покрывают изоляцией из асбестовых или асбесто-магнезиальных матрацов. Со стороны топки коллекторы и кожухи водотрубных котлов защищают от действия высокой tR кладкой из легкого огнеупорного кирпича. Пароперегреватели устанавливаются в настоящее время на большинстве турбинных судов. Они состоят из трубок того же или несколько меньшего диам., что и водогрейные, обычно согнутых U— или W-образно, и одного или двух коллекторов. В котлах треугольного типа перегреватели обыкновенно располагаются в одной половине котла, между раздвинутыми рядами одного или обоих пучков (фиг. 96). Перегрев обыкновенно невысокий: 50 — 70R. К. п. судов работают при естественной или искусственной тяге; первая применяется исключительно на коммерч. судах. При искусственной тяге воздух подается непосредственно в поддувало или в закрытую кочегарку. Первый метод практикуется главным образом на коммерческих судах совместно с подогревом воздуха (система Хоудена). Воздух подогревается до 50 — 60R прогонкой его вентилятором через подогреватель, расположенный в дымоходах, и нагнетается через закрытые поддувала в топку. В закрытую кочегарку воздух нагнетается турбовентиляторами. Давление доходит до 250 — 280 мм водяного столба. Арматура судовых К. п. состоит из: 1) предохранительных клапанов, 2) главного стопорного клапана, 3) вспомогательного стопорного клапана, 4) питательных клапанов с автоматами питания,5) клапанов продувания, верхнего и нижнего, 6) водомерных стекол, 7) водомерных кранов. Предохранительные клапаны устанавливаются всегда пружинного типа, не менее двух на каждом котле. Диам. клапана в свету делают не больше 100 мм, и если для получения требуемой площади сечения клапана диаметр выходит из этого предела, то общую площадь распределяют на 3 — 4 клапана одинаковых размеров.

Предохранительный клапан прямого действия показан на фиг. 101. Тарелка клапана прижимается к седлу пружиной, нажатие которой регулируется втулкой, ввертываемой в крышку корпуса клапана. Тарелка клапана имеет вид гриба для увеличения площади, на к-рую в момент подъема действует давление струи пара, вследствие чего увеличивается высота подъема и площадь свободного прохода клапана.