Файл: Лекция 1 Введение.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.11.2023

Просмотров: 142

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
nдп; cигма п/nп}

Где nB=2,4-2,6, nП=1, nТ=nДП=1.5-1.6 для пластичных сталей

Расчет выполняется по Правилам Регистра:

-температуру стенки парообразующих труб, коллекторов водотрубных котлов выбираю т на 30грС выше cредней температуры обогреваемой среды:

tст=tср+30грС

-температура труб, подверженных воздействию излучения в процессе теплопередачи:

tст=tср+50грС

В основе методики расчета на прочность лежат положения третьей теории прочности для сложнонапряженного состояния цилиндрической части элемента.

На кубический микроэлемент действуют три главных напряжения:

Сигма1, сигма2, сигма3

(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.100 рис.61

Сигма1= p x Dв x l/2 дельта

2

Сигма2=р x 3.14 х Dв /4 дельта

Сигма 3=-p/2

Дельта-толщина стенки

Согласно третьей теории прочности:

Тау мах < тау доп=сигма доп/2 тау мах=сигма мах-сигма мин/2

Отсюда: cигма мах-сигма мин < cигма доп

Подставив в это уравнение значения сигма мах=сигма1

Сигма мин= - р/2

Получим: (1)CКУ Денисенко Н.И. стр.100 (104)

Р х Dв/2дельта+Р/2=сигма доп

Дельта=РxDв/2cигма доп-Р

Где p-расчетное внутреннее давление, Мпа

Dв-внутренний диаметр цилиндрического элемента, мм

Сигма доп -допускаемое напряжение, Мпа ( выбираем меньшее значение из четырех предложенных)

Т.к. сечение цилиндрических элементов котла ослабляются наличием отверстий под трубы и лазов для инспекции вводим коэффициент прочности, учитывающий эти ослабления- фи –меньше или равно 1

Наибольшее ослабление происходит в районе трубной решетки, где коэффииент прочности СКУ Денисенко Н.И. стр.102 (110)

Фи=S-D/S

S-шаги отверстий под трубы, м

Для коридорной компоновки: S1=S2=S

Для шахматной: S1=Sк=S

Для сварных швов коэффициент прочности по Правилам Регистра:

Фи=0.9-1.0

Для учета коррозии или окалинообразования элементов котла вводим специальную прибавку “C” к расчетной толщине элемента

Тогда окончательная толщина стенки- (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.101 (105), (106)

Р х Dн

Дельта=------------------------------ +С

2сигма доп х фи +Р

РхDв

дельта=----------------------------------------- + C

2 сигма доп х фи - P

Значение Р принимается по давлению срабатывания предохранительных клапанов: (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.101 (107)


Р=Рпр<1.1 Рраб

Для элементов экономайзера расчетное давление:

Р=Рраб+дельтаРвэ, где дельта Рвэ-гидравлическое сопротивление экономайзера

При наличии коррозионных разрушений, зная остаточную толщину элемента (стенки трубы, коллектора), легко рассчитать допустимое давление пара в эксплуатации:

(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.101 (108)

2(дельта н-дельта к) х сигма доп

Рдоп=---------------------------------------------------, где

Dн - (дельта н-дельта к)

Дельта н-номинальная толщина стенки,мм

Дельта к-наибольшая глубина коррозионной язвы,мм

Dн-наружный диаметр трубы,мм

Давление при гидравлическом испытании котла в период проведения очередного освидетельствования Регистром:

(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.102 (109)

2.4(дельта н-дельта к) х сигма20 доп

Рг=---------------------------------------------------

Dн- (дельта н-дельта к)

Где сигма 20 доп -допускаемое напряжение, определяемое при температуре 20грС.

Виды освидетельствования котлов Регистром

Российский морской Регистр судоходства осуществляет технический надзор за исполнением технических требований при постройке и эксплуатации судов для обеспечения

-безопасности мореплавания

-охраны человеческой жизни на море

-надежной перевозке грузов

-предотвращения загрязнения моря с судов

На основании кодекса торгового мореплавания и др.

Надзору Регистра подлежат главные вспомогательные и утилизационные котлы, пароперегреватели и экономайзеры с давлением более 0.07Мпа.

Освидетельствования подразделяются на

-первоначальное

-очередное

-ежегодное

-внеочередное

Объемы освидетельствования регламентируются нормативной документацией по надзору за судами в эксплуатации.

Результаты освидетельствований заносятся инспектором Регистра в Регистровую книгу котла, выдаваемую при первоначальном освидетельствовании.

Освидетельстсвованию подлежат котлы, питательные средства, средства сигнализации, автоматизации и защиты.Проверяется настройка и пломбирование предохранительных клапанов на давление 1.05Рраб.

Гидравлические испытания проводятся в строгом соответствии с нормативной документацией.

ЛЕКЦИЯ №12

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Теплоносителем в паровых котлах является пресная вода.

Предпочтение отдается дистилляту, произведенному в судовых условиях, содержащему минимальное количество минеральных примесей. Однако в процессе работы котла концентрация минеральных примесей растет.



К минеральным примесям относят соли, кислоты, основания в диссоциированном виде: катионы, анионы

Катионы: Na,К,Са, Мg,Fe,Mn,Cu

Анионы: НСО ,Cl ,SO ,СО

Кальций и магний представляют основную опасность с точки зрения накипеобразования.

Вода в котельной установке подразделяется на :

-питательную (конденсат + добавочная вода)

-котловую (находящуюся в котле)

-добавочную (подаваемую в теплый ящик для компенсации потерь)

-конденсат (возврат в теплый ящик от потребителей)

-дистиллят (получаемый из судового опреснителя)

Все виды воды отличаются по своим параметрам качества.

Параметры качества воды:

-жесткость – оценивается показателем общей жесткости - сумма всех растворимых солей кальция и магния в воде (мг экв/л)

-содержание хлоридов - соли соляной кислоты (NаCl), выражается через концентрацию NaCl или хлор-иона, измеряется в мг/л

-щелочность - сумма концентраций анионов слабых кислот и ионов гидроксила (СО ,НСО ,РО ) и оценивается содержанием щелочных солей, пересчитанных на NaОН, называется щелочным числом, выражается в мг/л NaOH

Часто щелочность выражается через содержание ионов водорода-водородный показатель. Для котловой воды рН 9.0-10

-фосфатное число используется при фосфатно-щелочном режиме в котле. Фосфаты-растворенные в воде соли фосфорной кислоты. В котловой воде всегда держим избыток фосфатных ионов РО во избежание накипеобразования от соединений Са и Mg. Содержание фосфатов оценивается количеством ионов РО и измеряется в мг/л

-нитратное число используется при фосфатно нитратном режиме в котле и определяется наличием в воде NaNo , и измеряется в мг/л. Значение содержания NaNO обычно составляет 50% от щелочного числа. Нитраты создают на поверхности металла защитную пленку от коррозии.

-содержание кислорода (влияет на коррозионную активность воды)

- содержание нефтепродуктов

НАКИПЕОБРАЗОВАНИЕ НА ПОВЕРХНОСТЯХ НАГРЕВА

Накипь - плотные отложения на поверхности нагрева, препятствующие теплообмену сред.

Шлам - подвижный коллоидный осадок от выпадающих веществ, который может образовывать вторичную накипь.

Образование осадка в виде накипи происходит при наличии пересыщенного раствора солей жесткости.

На процесс накипеобразования влияют:

-катионы-Са , Мg

-анионы СО , ОН , SO , SiO ,

которые реагируя между собой образуют:

-карбонаты кальция и магния (CaCO , MgCO ,)

-гидрат магния Mg(OH)

-сульфат кальция (СаSO )


-силикат кальция и магния (CaSiO , MgSiO )

CaCO c ростом щелочности осаждаются в виде шлама

Mg(ОН) находится в воде в виде шлама и может образовывать вторичную накипь при несвоевременном удалении

ОБРАБОТКА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

Методы обработки:

- фильтрация ( применяют фильтры, установленные в теплом ящике или питательных трубах. Применяют коксовые поролоновые фильтры и из махровой ткани

Для защиты питательной воды от нефтепродуктов применяют каскадную компоновку теплого ящика, а также раздельные системы возврата конденсата в теплый ящик: чистого и грязного ( с возможностью продувки конденсата за борт в первоначальный период подачи пара на потребитель)

- деаэрация выполняется для удаления газов из воды (кислород и углекислый газ), способствующих интенсификации коррозии.

Кислород удаляют химическим методом на основе окислительно-восстановительных реакций, когда кислород в результате реакции оказывается связанным в коррозионно-инертные вещества. Используют применение. Используют реагенты: гидразин (гидразингидрат-N2 H4 х H2O), сульфит натрия

N2 H4 х H2O+O2=3Н2О+N2

Гидразин токсичен, при концентрации выше 40% - горюч.

электрохимическое и химическое обессоливание:

ионная обработка питательной воды для снижения жесткости:

Замена накипеобразующих ионов Са , Мg ионами Na , Н

При прохождении жесткой воды через спецфильтры, склонные к ионному обмену (Nа-катионовые фильтры из материала-глауоконит, сульфоуголь). Применяется ограниченно из-за больших габаритов и сложного оборудования.

Физические методы обработки:

-магнитный, изменяющий условия кристаллизации накипеобразователей, что обеспечивает их шламообразование

-ультразвуковой, разрыхляющая уже образовавшуюся накипь

ОБРАБОТКА КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Подача в котел питательной воды, содержащей пусть и в малых количествах всевозможных примесей, а также многократная циркуляция воды в котле и непрерывное парообразование ведет к увеличению концентрации накипеобразователей, которые образуют накипь в условиях насыщения.

Обработка котловой воды служит для преобразования накипеобразующих веществ в шлам с последующим его удалением продувкой.

Основные накипеобразователи-соли Са, Mg. Для обработки котловой воды паровых котлов с давлением до 3МПа используем фосфаты натрия:


6Na3PO4+10 CaCO3+2NaOH---Ca10(PO4)6(OH)2+10Na2CO3

Cоединение Са10(РО4)6(ОН)2 называется гидроксилапатитом, которое легко удаляется продуванием. Реакция образования гидроксилапатита требует наличия щелочи в воде. Щелочь появляется в котловой воде согласно реакции:

Na3PO4+H2O---Na2HPO4+NaOH

В случае образования гидроксилапатита концентрация ионов кальция снижается настолько, что ионы-накипеобразователи SO4 и SiO3 cтановятся неопасными, т.к. концентрация соединений CaSO4 и CaSiO3 не достигает насыщения. Кроме того нужно помнить, что сульфат кальция образуется только в кислой или нейтральной среде.

Щелочность среды является агрессивной средой, поэтому ввод присадки в котловую воду осуществляется строго дозированно, а параметры, характеризующие концентрацию присадки, поддерживаются:

Фосфатное число- 10-30 мг/л РО4

Щелочное число-150-200 мг/л NaOH

Такой режим называется фосфатно-щелочным.

Для защиты поверхности металла используют добавки натриевой селитры NaNO3, образующие на поверхности металла защитную пленку. Такой режим водообработки называют фосфатно- нитратным.

При повышении концентрации ионов РО4 и двухвалентного железа при низком рН возможно на образование на поверхности экранных труб твердой фазы железофосфата натрия-NaFePO4

С последющим частичным окислением в гидрат закиси железа

NaFePO4+2NaOH---Fe(OH)2+Na3PO4

Отсюда вывод, что для осуществления безнакипного режима необходимо поддерживать определенное соотношение фосфатов и NaOH.

Основные компоненты реагентов против накипи:

-тринатрийфосфат и натриевая селитра.

Используются и более сложные присадки, например препарат ТХ.

Зарубежные компании поставляю комплексные присадки, например-Combitreat, Liquitreat в сочетании с Condensatе Control и Oxigen Control дают хорошие результаты в борьбе с образованием накипи.

Для контроля параметров качества котловой воды используют отечественные лаборатории- СКЛАВ-1, ЭЛВК-5 и зарубежные, например фирмы UNITOR-Spectrapack

СУДОВАЯ КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Организация рабочего процесса всех типов котлов одинакова:

Подвод материальных потоков: топлива, воздуха, питательной воды;

Отвод: пар с заданными параметрами и дымовые газы.

Для организации движения этих материальных потоков требуется наличие вспомогательных элементов:

-питательная, паровая и топливная системы

-теплообменные аппараты

-системы сигнализации, автоматики процессов и защиты

Все эти элементы совместно с самим котлом и образуют судовую котельную установку