Brodski parni kotloviBrodski parni kotlovi su uređaji za proizvodnju pare pod pritiskom, toplotnom energijom sagorelog goriva u ložištu kotla. Para proizvedena u kotlovima služi prvenstveno za pokretanje glavnih brodskih porivnih mašina, zajedno sa pripadajućim pomoćnim mašinama i uređajima, a zatim i za pogon drugih brodskih uređaja, u koje spadaju: palubni uređaji (vitla, kormilarski uređaj), pogon brodskih pumpi (kaljužne, vatrogasne, balastne, sanitarne, itd...), pogon ventilatora skladišta i klimatizaciju, različita grejanja i proizvodnju električne energije.
Brodsko parno energetsko postrojenjeJednostavna šema brodskog parnog postrojenja prikazana je na sledećoj slici:
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
1 - parni kotao, 2 - pumpa za gorivo, 3 - grejač goriva, 4 - prečistač goriva, 5 - parna turbina visokog pritiska, 6 - zupčani reduktor, 7 - parna turbina niskog pritiska, 8 - kondenzator, 9 - rashladna pumap, 10 - pumpa kondenzata, 11 - kondenzator ejektora, 12 - ejektor, 13 - ložište kotla, 14 - deaerator, 15 - napojna pumpa, 16 - parni grejač napojne vode, 17 - pregrejač pare, 18 - gasni grejač napojne vode (ekonomajzer), 19 - grejač vazduha, 20 - parovod za dovod pare turbini za hod krmomPostrojenje se sastoji od tri osnovna dela:
parnog kotla za stvaranje vodene pare,
glavne parne turbine za pretvaranje toplotne energije pare u mehaničku energiju za pogon brodskih propelera i
pomoćnih uređaja, sistema i mehanizama koji obezbeđuju rad parnog kotla i glavne parne turbine.
Parni kotao sa pripadajućim pomoćnim uređajima, sistemima i mehanizmima čini
kotlovno postrojenje, a parna turbina,
turbinsko postrojenje.
Gorvo se iz pogonskog tanka pomoću pumpe 2, preko grejača 3 i prečistača 4 dovodi do rasprskača goriva u kotlu. Nakon što rasprskač rasprši gorivo u ložište kotla 13, gorivo se meša sa vazduhom i sagoreva. Vazduh neophodan za sagorevanje goriva dovodi se u ložište ventilatorom koji nije prikazan na šemi.
Dimni gasovi koji su nastali u ložištu kotla pri sagorevanju goriva predaju svoju toplotu ogrevnoj površini kotla i preko dimnih kanala odlaze u dimnjak. Toplota koja se predaje ogrevnoj površini troši se na zagrevanje vode - proizvodnju vodene pare. Para iz kotla odlazi u pregrejač pare 17, odakle se parovodom odvodi u turbinu visokog pritiska 5. Iz nje odlazi u turbinu niskog pritiska 7, a delom u grejač napojne vode 16.
Nakon obavljenog rada u turbinama, iz turbine niskog pritiska para odlazi u kondenzator 8, u kojem se hladi pomoću cirkulacije morske vode koju obezbeđuju pumpa 9. U kondenzatoru para se kondenzuje i kao kondenzat dalje transportuje pumpom 10. Na putu ka kotlu, gde će se ponovo pretvarati u paru, kondenzat se greje u kondenzatoru 11 ejektora 12, a odatle odlazi u deaerator 14 gde se oslobađa od prisutnog vazduha. Ejektor 12 isisava vazduh i druge gasove iz kondenzatora glavnih turbina. Ovi gasovi i vazduh u kondenzator dolaze sa parom ili kroz slabo zaptivene delove pojedinih uređaja i sistema.
Iz deaeratora, napojna pumpa 15 šalje kondenzat preko grejača 16 i 18 nazad u kotao i ovaj proces kontinuirano teče sve dok je postrojenje u pogonu.
Para za rad turbine krmom (ovo znači da se radi o varijanti broda bez prekretne kopče na osovinskom vodu) dovodi se parovodom 20. Obrtanje turbine prenosi se na osovinski vod i dalje na brodski propeler preko zupčanog reduktora 6, u kojemu se visoki broj obrtaja turbine smanjuje na broj obrtaja koji odgovara propeleru.
Osnovni delovi kotlaSavremeni parni kotao sastoji se od sledećih delova:
- komora kotla sa ogrevnim površinama;
- skelet kotla;
- fundamenti (temelji) kotla;
- oplata i izolacija;
- armatura kotla;
- kontrolno-merni pribor;
- unutrašnja armatura;
- grejač vode;
- pregrejač pare;
- ložište sa uređajem za loženje;
- grejač vazduha sa vazdušnim kanalima;
- dimni kanali sa dimnjakom itd.
Svi delovi kotla povezani su u jedinstvenu tehnološku celinu, konstruktivnu i funkcionalnu. Obično na brodovima bude ugrađeno nekoliko parnih kotlova, zbog obezbeđenja žilavosti broda ako dođe do kvara na jednom kotlovskom agregatu, ali često i zbog raspoloživog prostora i dimenzija kotlovskog postrojenja, obzirom da na svim brodovima vlada hronični nedostatak prostora (posebno na ratnim brodovima). Snabdevanje vodom, vazduhom, gorivom i obezbeđenje normalnih pogonskih uslova za kotlovska postrojenja obezbeđuju prateći sistemi: za dovod vazduha, odvod dima, dovod goriva, čišćenje ložišta, izduvavanje čađi, za pripremu vode, za kontrolu, regulisanje i upravljanje radom kotla. Svaki od nabrojanih sistema sadrži niz mehanizama i uređaja za ispunjavanje određenih funkcija.
Najvažniji delovi kotla su prikazani na sledećoj slici:
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Osnovni delovi kotla1 - vodocevi, 2 - grejač napojne vode, 3 - grejač vazduha, 4 - parni prostor kotla,
5 - vodeni prostor kotla, 6 - parna komora kotla, 7 - cevi pregrejača pare, 8 - ložište,
9 - komora pregrejača pare, 10 - vodene komore kotla.Isparivački deo je zatvoreni sud delimično ispunjen vodom. Deo ovog suda ispunjen vodom naziva se vodeni prostor 5, a deo iznad površine vode, u kojem se sakuplja vodena para - parni prostor 4. Radi boljeg sušenja vodene pare, često se iznad parnog prostora postavlja veći uspravni sud - parni dom ili veći ležeći sud - skupljač pare. Isparivački deo izrađen je od jednog ili više doboša (komora, kolektora) i cevi od ugljeničnog ili legiranog čelika. Kotao na prethodnoj slici ima tri komore - jednu parnu 6 i dve vodene 10. Cevi mogu da budu vodogrejne (vodocevi) ako su ispunjene vodom a oko njih struje vreli gasovi, ili vatrocevne (plamene) ako kroz njih prolaze vreli gasovi a voda se nalazi u prostoru oko cevi.
Ložište je namenjeno za sagorevanje goriva u struji vazduha, sastoji se od ložišnog prostora 1 i ložišnog uređaja 2 (sledeće slika pod "a"). Ložište može biti za čvrsta (sa rešetkom za sagorevanje goriva) i tečna goriva. Danas se ložišta za čvrsta goriva ne upotrebljavaju za brodske parne kotlove zbog velikog potrebnog prostora za gorivo (ugalj), mada se i dalje koriste u industriji, posebno u termoelektranama i toplanama.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Princip rada i sastavni delovi kotlaa) vatrocevni kotao, b) vodocevni kotao; V- vazduh, G - gorivo, C - gasovi, 1 - prostor ložišta, 2 - uređaj ložišta,
3 - vodokazno staklo, 4 - manometar, 5 - zaporni ventil pare, 6 - sigurnosni ventil, 7 - dimnjak, 8 - dimni kanali, 9 - telo kotla,
10 - fundament - temelj kotla, 11 - napojni ventil, 12 - gejač vazduha, 13 - grejač napojne vode, 14 - vodena komora,
15 - vodocevi, 16 - dovod vazduha u ložište kotlaLožišta za tečna goriva nemaju rešetku. Gorivo se u ložište ubacuje mehanički preko rasprskača pod pritiskom - videti prethodne slike - u fino raspršenom stanju. Vazduh za sagorevanje goriva uvodi se u ložište pod pritiskom (ventilatorom) nakon zagrejavanja u grejaču vazduha. Postoje i ložišta za gasovita goriva koja se na brodovima ne upotrebljavaju.
Za zagrejavanje brodskih pomoćnih kotlova, često se koriste izduvni gasovi brodskih glavnih porivnih mašina. Takvi kotlovi nazivaju se
utilizacioni kotlovi.Za proizvodnju pare na brodovima ređe se koristi električna energija (
elektro kotlovi), ali se sve češće koristi, posebno na velikim ratnim brodovima, toplota dobijena nuklearnom fisijom u nuklearnim reaktorima.
Dimni kanali (dimovodi) sprovode vrle gasove od ložišta kotla ka dimnjaku (sledeća slika):
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Razmeštaj sigurnosne i pogonske armature na komori pregrejača pare i parnoj komori kotla1
- točak za otvaranje glavnog zapornog ventila, 2 - glavni zaporni ventil pregrejane pare, 3 - komora pregrejača pare,
4 - ventil za odvod vode iz grejača i kotla, 5 - pomoćni zaporni ventil pregrejača pare, 6 - cev za odvod zasićene pare u pregrejač,
7 - sigurnosni ventil, 8 i 11 - ventili za manometre, 9 - pomoćni zaporni ventil zasićene pare, 10 - slavina za odvod vazduha,
12 - ventil za uzimanje uzoraka vode iz kotla, 13 - vodokaz, 14 - manometar, 15 - napojni ventilOpšti princip rada parnog kotla prikazan je na ovoj kratkoj animaciji:
http://www.youtube.com/watch?v=GwopJwGTjjE&feature=related U
sigurnosnu armaturu kotla koja osigurava bezbednost pogona spadaju vodokaz - za prikazivanje nivoa vode u kotlu, manometar - za prikazivanje pritiska pare u kotlu, sigurnosni ventil - za ograničavanje pritiska pare u kotlu i ventil za uzimanje uzoraka vode iz kotla.
Kotlovska oprema ili armatura obuhvata uređaje za bezbednost pogona, napajanje kotla, ispuštanje vode, oduzimanje pare i druge prikazane na slici iznad.
U
pogonsku armaturu kotla spadaju glavni i pomoćni zaporni ventil zasićene pare, glavni i pomoćni ventil pregrejane pare, glavni i pomoćni ventil za napajanje kotla, ventil za ispuštanje vode iz kotla, slavina za ispuštanje vazduha i ventili za odvod pare manometrima.
Pomoćni uređaji parnog kotla su pregrejač pare koji služi za proizvodnju pregrejane pare, parni i gasni grejač napojne vode i gasni grejač za vazduh za ložište.