热能动力工程
2000 Vol.15 No.1 P.41-42
船用主锅炉的改进设计 陈庆龙
1 我国船用主锅炉简况 我国从前苏联引进的船用主锅炉主要有三种型号,它们的主要参数见表1。
表1 从前苏联引进的船用主锅炉基本参数 炉 型
KBΓ-25
KB-57
KB-76
蒸发量(额定)
/t
.h-1
25
52.8
72.7
锅筒压力
/MPa
4.5
2.8
6.4
过热蒸汽温度
/℃
470
280
430
锅炉效率
/%
91
72
74
从上表可以看出,这三型船用主锅炉,特别是KB-57和KB-76,过热蒸汽温度低,锅炉效率低,导致动力装置油耗率增加,以至于与同类型国外船用蒸汽动力装置相比,显得十分落后,更不能用说与蒸燃联合循环的动力装置相比较了。
在30多年的实践中,我们进行过许多改进设计,取得过不小成绩,其中之一是国产-D型船用主锅炉,其主要参数见表2。
表2 国产D型锅炉参数 额定蒸发
量/t/h
最大蒸发
量/t/h
锅筒压力
/MPa
过热蒸汽
温度/℃
锅 炉
效率/%
锅 筒
内径/m
14
21
3.4
425
88
1.2
从表2可看此型锅炉在3.4 MPa压力下有较高过热蒸汽温度,加之布置有合理适度的尾部受热面,锅炉效率是较高的。
由于种种原因,新型高参数、大容量、含自动化的船用主锅炉未能及早问世,使得我国船用主锅炉研制工作长时间落后于国民经济发展的需要。
2 改进设计的难点 2.1 KB-76船用主锅炉在当时被认为是船用主锅炉中的佼佼者,它重量轻、尺寸小、机动性高,因此在我国运行的台数最多,影响最大,围绕它进行的改进工作一直没有间断过。
2.2 KB-76结构简介
双锅筒自然循环水管锅炉见图1。
1.上锅筒 2.过热器联箱 3.过热器管束
4.经济器 5.汽水联箱
6.燃烧器 7.下锅筒 8.蒸发管束
图1 KB-76简图
[051动力] 近似圆形的炉膛的前后墙各布置有10只机械雾化燃油燃烧器,设计用燃料为重油。
炉膛侧墙和烟道沿烟气流方向第1和第2管束以及第3烟道的一半均为蒸发管束,第3烟道的另一半为过热器管束,所以对第3管束和过热器管束所占烟道俗称为兼用烟道。经第三烟道(兼用烟道)烟气走向尾部受热面——经济器,然后进入烟囱。
2.3 改进设计的难点 2.3.1 过热蒸汽温度难以提高
按动力站对本锅炉进行的热态试验数据,在额定负荷下,过热蒸汽的温度仅为427 ℃,人们又从不期望将本锅炉在超负荷下长期运行,所以总希望能提高在额定负荷下的过热蒸汽温度,实际上收效甚微。主要原因是本锅炉过热器是设置在对流烟道中的,加之采用兼用烟道,使末段流程的烟气温度与过热蒸汽温度的温差偏小,从而制约了过热蒸汽温度的提高。
2.3.2 蒸发量难以增加本锅炉上锅筒内径仅为1 m,是比较小的,要保证蒸汽品质,主要是带水率合乎要求,难度很大,本人与有关方面在70年代曾对各海区船只进行过实船调查,认为在船上最难保证汽水分离条件的是:重力分离高度,其次是蒸发表面负荷均匀性;因此在现有尺寸下无望增加蒸发量而不恶化汽水品质。
如果改进设计对增加上锅筒内径,理论上可以增加蒸发量,实践上存在诸多难点:
——由于内径增加,在设计压力不变条件下锅筒壁厚增加,导致制造工艺(扌卷板、扩孔)难度加大,设计时布管难度也增加(管排间尺寸在内外径上距离差增大)。
——由于内径增加,锅炉本体重量尺寸指标大大增加,以致难以适应舱室布置要求。
2.3.3 锅炉效率难以提高
我们在改进设计时总是希望尽可能多布置一些尾部受热面,以提高锅炉热效率。
在燃油锅炉中,由于无需空气预热器而给水温度又受除氧器工作压力规定,加上尾部烟道特定空间有限,在这方面难以有所作为。
在中低负荷时,数目繁多的小型机械雾化燃烧器漏风严重,故提高燃烧效率往往也难以实现。
3 改进设计方案 3.1 设计方案简介
新设计方案拟以两台直流锅炉代替原锅炉,重量和尺寸暂不改变,争取减轻重量。见图2。
1-给水泵;2-经济器;3-分配联箱;
4-炉膛辐射受热面;
5-对流受热面;6-分离器;
7-蒸汽过热器。
图2 直流式锅炉的工作
原理图
主要指标:在额定负荷下蒸发量38 t/h(单台);锅筒压力为6.4 MPa;过热蒸汽温度为470 ℃;锅炉效率为85%;燃用轻柴油;全自动化,远方操作。
3.2 设计依据 3.2.1 可靠性依据
直流锅炉在船上已有几十年运行经验,稳定可靠运行的唯一要求是确保负荷率在一定百分数上,以期保证水动力的可靠性,本设计点在不低50%负荷时安全可靠,这一点相当于原型炉的25%,这是易于做到的。在低于50%负荷时采取保护措施。
当代的热工保护装置也易于使非正常工况得到足够、及时的保护。
此外小型化也易于在陆地上逐一进行稳定试验,以使用户确信安全可靠。
3.2.2 设计准确性依据
在30多年改进设计历程中,我们积累了大量资料,尤其在1991年自行设计并成功运行的107 t/h燃油锅炉,使我们的设计手段致于成熟。与此同时,燃用轻柴油的经验也从此系统地得到积累。
可以肯定地说,我们的热力计算精确性是经得起热态峻工试验验证的。
3.3 新设计方案的前景
在走向船用直流锅炉的征途上以后,只要动力装置提出要求,原则上没有达不到的指标:高温、高压将易于达到,布置上将较为灵活,重量、尺寸指标将走向先进,伴随而来的将是装置性能的优化。■
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抵/制/日/货怎么会变成敏感字符??我不懂,不懂,真的不懂!!!!!!!!!!!