Схема судовой паротурбинной установки

Судовые котлы применяются как в качестве источника энергии для движения судна, так и с целью обеспечения подачи тепловой энергии в системы теплоснабжения судна: на обогрев топливных и масляных цистерн, в системы отопления, на санитарно-бытовые нужды и тли Принципиальная схема реальной судовой паротурбинной установки представлена на рис. 15.1. Подобная схема может быть использована и в береговых котельных.

Рис. 15.1. Принципиальная схема судовой паротурбинной установки.

В топке парового котла химическая энергия топлива превращается в теплоту, носителем которой являются газообразные продукты сгорания. Эта теплота передается в котле рабочему телу, т. е. идет на образование и перегревание пара. Перегретый пар из котла 1 поступает в турбину, разделенную на две части: высокого 2 и низкого 3 давления. В турбине пар расширяется, и часть теплоты, подведенной к нему в котле, превращается в работу. Затем пар поступает в конденсатор 5, где конденсируется, отдавая остальную, не превращенную в работу, часть теплоты охлаждающей воде. В судовых условиях охлаждающая вода берется из-за борта специальным циркуляционным насосом 6 и прогоняется через трубы конденсатора. Па внешней поверхности труб происходит конденсация пара. Вода, получающаяся при конденсации пара, — конденсат забирается конденсатным насосом 7 и подается к первому подогревателю питательной воды 8 и затем в деаэратор 9, предназначенный для удаления воздуха, растворенного в воде. Кроме того, деаэратор является второй ступенью подогрева питательной воды. Из него вода забирается питательным насосом 10 и нагнетается в котел, пройдя предварительно через второй подогреватель 11 питательной воды. Во втором подогревателе питательной воды осуществляется третья ступень подогрева.

Питательную воду подогревают паром, отбираемым из турбины. В рассматриваемой установке предусмотрено три отбора:

• • отбор I — из промежуточной ступени турбины высокого давления 2 для подогрева воды во втором подогревателе 11;
• • отбор 11 — из патрубка между турбинами для подогрева в деаэраторе 9. При этом конденсат греющего пара смешивается с питательной водой. В деаэратор 9 подается также конденсат отбора I из подогревателя 11, иод собственным давлением, равным давлению отбора 1;
• • отбор III — из промежуточной ступени турбины низкого давления 3 для подогрева в первом подогревателе 8, откуда образующийся конденсат отводится в конденсатор 5, где давление меньше.

Перегретый^[1] пар в судовых пароэнергетических установках обычно^[2] имеет давление 1,5—4,0 МПа, иногда выше, и температуру 300—400°С. В конденсаторе поддерживается глубокий вакуум при абсолютном давлении 0,005—0,006 МПа. Этому давлению соответствует температура кипения (или конденсации) 33—36°С. В процессе конденсации указанные параметры не меняются, следовательно, при такой же температуре конденсат покидает конденсатор. В зависимости от котельного давления питательная вода подогревается до 120—200°С.

Во время работы установки по различным причинам происходит естественная потеря воды и пара в системе. Она составляет 3—4% от паронроизводительности котлов. Для восполнения потерь в систему подается добавочная вода. В приведенной на рис. 15.1 схеме добавочная вода (ДВ) засасывается конденсатным насосом.

Природная вода в большей или меньшей степени всегда содержит различные примеси. Особенно нежелательными являются соли, находящиеся в состоянии истинного раствора. Чтобы исключить возможность образования накипи на поверхностях нагрева парового котла, природная вода должна подвергаться предварительной (докотловой) обработке и обработке внутри котла.

При работе установки в конденсатор поступает некоторое количество воздуха. Он попадает в конденсатор по двум каналам в соизмеримых количествах: через неплотности фланцевых соединений и с питательной водой. Растворенный в питательной воде воздух заносится в котел, проходит с паром через турбину и поступает вместе с ним в конденсатор, где пар превращается в конденсат, последний отводится, а воздух накапливается. Присутствие воздуха в конденсаторе ухудшает теплообмен и приводит к снижению вакуума. Для нормальной работы из конденсатора необходимо непрерывно удалять воздух струйными насосами (эжекторами) 4.

Как показано на рис. 15.1, перегретый пар подается не только к главным двигателям, но и к вспомогательным турбогенераторам ВТ, представляющим собой судовую электростанцию. Вырабатываемая ею электрическая энергия используется для привода электрифицированных вспомогательных механизмов, для освещения, обеспечивает работу элементов автоматики и общесудовые нужды.

Источником теплоты высокой температуры (теплоотдатчиком) в цикле такого теплового двигателя, как паросиловая установка, являются газообразные продукты сгорания топлива, движущиеся по газоходам котла, а источником теплоты низкой температуры (теплоприемником) — охлаждающая вода, циркулирующая по трубкам конденсатора и уносящая больше половины теплоты, подведенной к пару в котле. Отвод такого большого количества теплоты в окружающую среду (забортную воду в судовых условиях) в соответствии со вторым законом термодинамики, обеспечивает превращение остальной части теплоты в работу. Поэтому при данных параметрах пара в котле и в конденсаторе и отсутствии необратимых потерь уменьшение количества отводимой теплоты невозможно.

• [1] Перегретый нар называют также «свежим», «острым», «энергетическим».
• [2] На современных электростанциях, где применяются установки большой мощности, используется пар давлением до 30 МПа и температурой до 600X.