Экономичные и эффективные
Новые автоматизированные котлоагрегаты типа КВГ 6М открывают перспективы освоения котлопаротурбинных установок на флоте
Специальное конструкторское бюро котлостроения, в настоящее время – ОАО «СКБК», основано в 1946 г. в структуре Министерства судостроительной промышленности с целью создания отечественных морских паровых котлов для кораблей и судов всех классов и назначений. К настоящему времени изготовлены и прошли длительный курс эксплуатации более 10 тысяч корабельных и судовых паровых котлов.
Вадим ПИЛЬДИШ
Котлы КВГ-2М, КВГ-3, КВГ-4 и КВГ4-1 разработки СКБК, применяемые на кораблях крупного и среднего водоизмещения, представляют собой автоматизированные малогабаритные высоконапорные агрегаты с естественной циркуляцией. Подача воздуха на горение в высоконапорных котлах осуществляется компрессором с приводом от газовой турбины, работающей на уходящих газах котла. Компрессор совместно с газовой турбиной и паровой (добавительной) турбиной, работающей на малых нагрузках котла, сблокированы в единый турбонаддувочный агрегат (ТНА).
Вадим Григорьевич ПИЛЬДИШ – главный конструктор ОАО «СКБК», кандидат технических наук, лауреат премии правительства РФ в области науки и техники
Изменение температуры перегретого пара при уменьшении нагрузки котла зависит от расположения пароперегревателя в тепловой схеме котла. Чем ближе к топке котла установлен пароперегреватель, тем меньше отклонение температуры перегретого пара от спецификационной. При расположении пароперегревателя в определенной зоне температур дымовых газов может быть обеспечена постоянная температура перегретого пара на всех нагрузках котла.
У прямоточных котлов постоянство температуры перегретого пара на всех эксплуатационных режимах обеспечивается изменением соотношения «топливо-вода», однако из-за высоких требований к качеству питательной воды их использование в энергетических установках кораблей нецелесообразно. Постоянная температура перегретого пара на всех эксплуатационных режимах позволяет повысить КПД энергетической установки и, в результате, оперативный радиус действия корабля.
Для создания корабельных котлотурбинных энергетических установок (КТЭУ), конкурентоспособных с газотурбинными установками (ГТЭУ), современные котлы должны отличаться экономичностью, надежностью, малыми массогабаритными характеристиками и высокой степенью автоматизации.
Это может быть достигнуто за счет:
— повышения величин давления и температуры перегретого пара;
— поддержания постоянной температуры перегретого пара на всех эксплуатационных режимах;
— повышения уровня автоматизации котла, обеспечивающего безвахтенное обслуживание;
— применения современного высокоэкономичного вспомогательного оборудования;
— применения современных материалов и технологического оборудования.
Указанные задачи решались в первую очередь при разработке высоконапорного автоматизированного котлоагрегата КВГ 6М.
Он предназначен для выработки перегретого пара в составе энергетической установки корабля. В комплект его поставки входят:
— малогабаритный высоконапорный паровой котел с комбинированной циркуляцией, работающий на дизельном топливе;
— турбонаддувочный агрегат (ТНА) для подачи воздуха в котел;
— автоматизированная система управления, обеспечивающая регулирование, защиту и сигнализацию, выполненная на базе современной микропроцессорной техники;
— арматура ( регулирующая, дистанционно-управляемая и др.).
Котлоагрегат КВГ 6М.
По способу организации рабочего процесса горения паровой котел – высоконапорный, сжигание топлива осуществляется при избыточном давлении воздуха.
При создании котлоагрегата ОАО «СКБК» учитывало опыт многолетней эксплуатации свыше 400 высоконапорных котлов как в корабельных установках, так и в стационарной энергетике, где конверсионные варианты этих котлов достигли наработки свыше 80 тысяч часов.
К положительным особенностям котлоагрегата КВГ 6М относятся:
— повышенные, по сравнению с принятыми в настоящее время, параметры пара с давлением 8,0 МПа и температурой 515°С повышают эффективность энергетической установки;
— постоянная величина температуры перегретого пара в диапазоне нагрузок от 15 до 100%, исключает падение эффективности установки на сниженных нагрузках (см. график);
— уменьшение температуры уходящих газов до 420°С на номинальной нагрузке обеспечивает повышение КПД котла на 3,5-5%;
— применение усовершенствованных топочных устройств приводит к снижению коэффициента избытка воздуха, увеличению глубины регулирования, улучшению экологических характеристик. Снижение коэффициента избытка воздуха с 1,35 до 1,15 увеличивает КПД котла на 2%.
Котел водотрубного типа работает по принципу комбинированной циркуляции. Часть поверхностей нагрева – экраны топки и фестон – используют принцип естественной циркуляции, тогда как экономайзер и парообразователь работают по принципу принудительной циркуляции от напора, создаваемого питательным насосом.
В итоге это позволяет уменьшить расход топлива на котел более чем на 10%, а выполнение работ по другим элементам энергетической установки с учетом повышения параметров пара и поддержания постоянной величины температуры перегретого пара уменьшит суммарный расход топлива на величину около 20% на всю установку, что позволит существенно увеличить оперативный радиус действия корабля.
Котлоагрегат КВГ 6М (КВГ 6М-1) Современная микропроцессорная система автоматического управления (АСУ), обеспечивает работу котла и турбонаддувочного агрегата в автоматическом или дистанционном режимах без постоянной вахты. АСУ котлоагрегата адаптируется с корабельной системой управления верхнего уровня.
При проведении модернизационных работ на кораблях, находящихся в эксплуатации, взамен котла КВГ-3 предлагается модификация котлоагрегата КВГ 6М-1 с параметрами пара Р=6 МПа и Тпе=470°С, принятыми в настоящее время в корабельной энергетике, при сохранении постоянной температуры перегрева на всех эксплуатационных нагрузках. Такой котлоагрегат будет полностью взаимозаменяем с используемым в настоящее время котлоагрегатом КВГ-3.
Использование котлоагрегата КВГ 6М-1, работающего на дизельном топливе, увеличит оперативный радиус действия корабля приблизительно на 10%.
Котлоагрегат КВГ 6М разработки СКБК является высокоэффективной современной конструкцией, конкурентоспособной с газотурбинными и дизельными установками и отвечающей современным требованиям к корабельнам энергоустановкам.
ОАО «СКБК»
Россия, 199106, г. Санкт-Петербург,
23 линия Васильевского острова, 2
)
