ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО СКУ

стороны трубной доски пароводяного барабана. Лопнувшую трубу можно обнаружить по опусканию уровня воды в трубе.

Загрязнение поверхностей нагрева топки и других элементов снижает экономичность работы котла и способствует усилению коррозии труб снаружи.

На образование наружных отложений и их структуру влияет целый ряд факторов, среди которых главными являются состав золы мазута, температура газов, температура стенки труб, количество свободного кислорода в газах и характер омывания труб газами.

В состав золы мазутов, среди других элементов входят натрий Na, калий К, ванадий V, сера S. Различные окислы типа Na2O,K2O,V2O5 и другие вступают между собой в сложные соединения и образуют эвтектики с различной температурой плавления. При температуре, равной температуре плавления данного соединения на стенке труб образуется липкая пленка, задерживающая твердые частицы горящего топлива и отложения быстро растут, как на трубах, так и на футеровке. Предполагается, что и ванадаты, осевшие на трубах, являются переносчиками кислорода от газов к металлу. Коррозионные повреждения при этом имеют вид язвин и пятен. Ванадиевая (высокотемпературная) коррозия практически не наблюдается при содержании ванадия V в золе мазутов менее 0,035-0,045%.

В процессе работы котла важным средством борьбы с наружными отложениями является интенсивная обдувка поверхностей нагрева котла, для чего современные котлы имеют 10-12 сажеобдувочных устройств. Обдувка радиационных и притопочных пучков производится крупносопловыми (один - два сопла) устройствами для остальных поверхностей нагрева применяют многосопловые устройства.

Обдувка поверхностей нагрева производится перегретым или охлажденным паром с давлением до 1,2 МПа. Применение насыщенного пара не рекомендуется, т.к. увеличится содержание водяных паров в газах. Расход пара на обдувку в основном зависит от времени работы сажеобдувочного устройства, поэтому с целью снижения расхода пара обдувку надо проводить быстро. Лучше чаще включать сажеобдувку, чем долго держать ее включенной, при редкой обдувке. Сажеобдувку обычно проводят в ночное время, известив об этом вахтенного штурмана, который при возможности изменит курс судна, чтобы не загрязнять палубы и надстройки судна.

Кирпичная кладка.

В практике наблюдаются следующие виды разрушений кирпичной кладки (футеровки): расплавление, деформация, трещины, откалывание, местное выгорание, шлакоразъедание. При этом на шлакоразъедание приходится около 60% разрушений.

Под шлакоразъеданием понимают процесс разрушение кладки от одновременно действующих процессов коррозии и эрозии. Скорость развитая этого процесса зависит от химического состава золы топлива и огнеупоров, вязкости шлака, структуры огнеупоров и температуры, при которой происходит процесс.

Расплавленные шлаки проникают в поры кирпича и большая их часть сползает вниз, увлекая за собой поверхностные слои кирпичной кладки.

Откалывание шлака вместе с поверхностным слоем огнеупора происходит вследствие значительных напряжений, обусловленных различием коэффициентов теплового расширения огнеупора и покрывающего его шлака резкие теплосмены интенсифицируют этот процесс. Разрушение кладки происходит и вследствие выгорания швов, когда раствор, на котором кладутся кирпичи, менее теплостоек, чем кирпичи.

Опасным видом разрушения кладки является ее растрескивание под действием периодических теплосмен. Появление трещин интенсифицирует процесс шлакоразъедания. Кирпичная кладка один из наименее надежных узлов котлов, но отказы котлов из-за повреждении кладки редки. Объясняется это тем, что при каждом вскрытии топки котла для очистки наружных поверхностей нагрева труб производится и частичный ремонт кладки. При незначительных разрушениях кирпичей требуется подмазка их или торкретирование, при выплавлении и выгорании кирпичей до 25% по толщине требуется их замена. Эти два вида неисправностей устраняются силами машинных команд.

Огнеупорные материалы применяются в виде кирпичей стандартных размеров (250 х 123 х 65 мм большой, 230 х 112 х 65 мм малый), а также фасонных блоков.

Большое значение имеет химический состав огнеупоров, т.к. они подвержены воздействию шлаков, золы, газов при высоких температурах.

Различают кислые, основные и нейтральные огнеупоры, в судовой практике применяют основные огнеупоры, т.к. при сжигании мазутов получаются преимущественно основные шлаки и зола. Перед восстановлением кирпичной кладки тщательно очищают поверхности на которые укладывают полужидкий раствор, стальные стены изолируют асбокартоном толщиной 10-12 мм. Толщина швов между кирпичами 1,5-2 мм, более толстые швы вызывают усадку восстановленной части кладки. Растворы (мертели) подбирают к составу огнеупоров, так для восстановления кладки из шамотных и каолиновых огнеупоров применяют мертель ШТ-1, для высокоглиноземного кирпича - мертель В1-1 для корборундовой футеровки - карборундовый мертель: 90% карбида кремния, 3% пластичной огнеупорной глины. При затворении мертеля используют пластифицирующие добавки (обычно сульфатно-спиртовую барду марки КБЖ).

Для снижения температурных напряжений в кладке в углах топки предусмотрен температурный зазор из расчета 6-8 мм на один погонный метр длины топки. Зазор уплотняется асбошнуром и смесью мертеля с 25-30% асбестовой ваты.

Для увеличения срока службы футеровки ее покрывают огнеупорными обмазками. При основной обмуровке - основная обмазка. Обмазки изготовляют из хромой руды, шамота, графита, огнеупорной глины, для связи добавляют жидкое стекло и воду. Перед обмазкой футеровку смачивают жидким стеклом разведенным пополам с теплой водой.

На отечественных судах для алюмосиликатных кирпичей применяют обмазку 0-1 состоящую из 90% каолинового шамота и 10% огнеупорной глины сверх этого 12% жидкого стекла и 18% воды. Обмазка 0-1 поставляется в

готовом виде в герметичной таре (на воздухе твердеет). Применяют также хромитовую обмазку ХО или XOЛ с добавкой 12% жидкого стекала.

На судах также применяют обмазки зарубежного производства

«HILOSET», «BRICKESEAL», «DREW» и другие, поставляемые фирмами в виде жидких паст, готовых к употреблению.

Под действием факела обмазки образуют глазурь и защищают поверхность футеровки от проникновения газов и шлаков, увеличивая срок ее службы. Обмазки при их разрушении восстанавливают (обычно через 3-6 месяцев). Обмазки всех типов можно использовать для мелкого ремонта футеровки, заделки трещин, сбитых углов кирпичей и т.д.

Розжиг топки можно производить сразу после нанесения обмазки на сухую футеровку.

Восстановленная кладка должна быть высушена. Сначала проветриванием топки и затем костром из дров. На нагревание кладки до 120 - 150°С затрачивается 10-15 часов, а затем можно зажечь форсунку. Сушка весьма ответственная операция.

Топочные устройство.

Основной причиной повреждений топочных устройств является обгорание диффузоров и форсуночных труб. При нормальной работе форсунок процессы обгорания протекают медленно. При закоксовывании распылителей форсунок ухудшается распыл топлива и капли его попадают на диффузоры и форсуночные трубы. Образуется нагар ухудшающий аэродинамику воздушного потока и качество сгорания топлива. Нагарообразование на диффузорах и форсуночных трубах усиливается, происходит перегрев и разрушение металла. Процесс разрешения диффузора и форсуночных труб ускоряется при сжигании тяжелых поточных мазутов.

3.ИТОГ АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ ТОПКИ КОТЛА.

Промежуточные осмотры котла, связанные с вскрытием топки производятся при выводе котла из действия, охлаждением его до температуры не выше 50 С не реже одного раза в три месяца.

При вскрытии топки и контроле ее состояния необходимо обратить внимание на следующее:

1.Очистка топок котлов от шлама должна производиться промывкой горячей водой под напором немедленно после остывания котла и спуска из него воды, до того как рыхлые отложения шлама успеют сцементироваться в твердые корки. Как исключение экранные и опускные трубы водотрубных котлов допускается очищать проволочными ершами и шарошками.

2.Осмотреть кирпичную кладку и обмазку, при необходимости заменить разрушенные кирпичи и заделать трещины, восстановить обмазку обмуровки топок. Кладку кирпичей производить с перевязкой швов каждого ряда и заполнением их раствором. Температура раствора около 30° С.

3.Осмотреть форсунки, разобрать их, очистить и промыть в керосине или дизельном топливе. Очистку каналов распыливающих шайб производить проволокой из цветного металла.

4.Стволы форсунок подлежат замене при износе их стенок свыше 40% первоначальной толщины.

5.Осмотреть диффузоры форсунок и заслонки воздухонаправляющих устройств (ВНУ). Они подлежат замене при износе стенок на 60% от первоначальной толщины.

6.Контролируя состояние труб, ограничивающих топку, установить характер деформаций, наличие выпучин, трещин, коррозионных разрушений, неплотностей в местах вальцовки и сварки:

испарительные трубы проверяют пропусканием калибровых шаров диаметром 0,9 внутреннего диаметра проверяемой трубы (0,85 внутреннего диаметра если радиус гиба труб мал);

допускаемое провисание котельных труб, вследствие перегрева не более 2 диаметров трубы. Допускаемое провисание прямых труб до 1% ее длины. При более значительных провисаниях требуется замена, либо глушение труб. Правка труб для устранения провисания ЗАПРЕЩЕНА.

7.Полная замена труб соответствующей поверхности нагрева должна производиться в случаях предусмотренных инструкцией котла, или при числе

заглушённых труб:

конвективных пучков - более 10% от общего количества труб;

притопочных рядов - более 10 штук в ряду;

экранов - более 5% или если заглушенные трубы расположены рядом;

пароперегревателя - более 15% в секции или 12% общего количества петель;

водяного экономайзера – 20 % змеевиков или секций.

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ.

1.НАЗВАНИЕ, ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

2.СДЕЛАТЬ РАСЧЁТЫ.

4.ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.Как определить количество теплоты, переданной в топке излучением?

2.Какие элементы водотрубных котлов образуют топку?

3.Что следует считать факелом при горении топлива?

4.Какие испарительные трубы, ограничивающие топку следует считать радиационными (лучевоспринимающими)?

5.Как определить лучевоспринимающую поверхность проточного пучка?

6.Как определить лучевоспринимающую поверхность экранного пучка?

7.Что такое угловой коэффициент экрана?

8.Как рассчитать длину топки?

9.Состояние каких элементов котла контролируется при вскрытии топки?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9.

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КОТЕЛЬНОГО ТОПЛИВА»

Цель работы: Приобретение навыков определения основных показателей качества котельного топлива в судовых условиях при помощи комплектной экспресс-лаборатории типа СКЛАМТ-1.

Задание: Изучить назначение и устройство экспресс-лаборатории типа СКЛАМТ-1, методику определения с ее помощью основныхпоказателей качества котельного топлива.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Все судовые топлива по вязкости при температуре 50 оС подразделяются на три группы. Предельные физико-химические показатели этих групп приведены в табл. 1.1.

По основному назначению судовые топлива классификацией Shell Marine Fuel Specifications 1986 г. разделяют на следующие группы:

—морской газойль MGO (Marine Gas Oil);

—морское дизельное топливо MDO (Marine Diesel Oil);

—вязкие топлива IFO, TFO (Intermediate Fuel Oil, Thin Fuel Oil);

—высоковязкие топлива HFO, RFO (Heavy Fuel Oil, Residual Fuel Oil);

—бункерные мазуты BFO (Bunker Fuel Oil).

Показатели качества топлива регламентируются международными и национальными (государственными) стандартами, техническими условиями, а также ведомственными спецификациями. Международные и национальные стандарты устанавливают лишь наиболее общие требования по важнейшим характеристикам топлив.

Технические условия и ведомственные спецификации регламентируют конкретные требования по всем их основным физико-химическим показателям.

До 1982 г. не существовало международных технических условий, отражающих специфические требования к топливам для СЭУ. Первыми из них стал Британский стандарт BSMA 100:1982. В 1987 г.

Международной организацией стандартизации ISO был создан стандарт ISO/DIS 8217, уточненный в 1996 г. Другими широко применяемыми техническими условиями являются требования SIMAC для тяжелых топлив, разработанные в 1990 г. Они отличаются от требований ISO/DIS 8217 ужесточением показателей и введением дополнительных характеристик.

Несмотря на введение в действие указанных стандартов, в международной практике в настоящее время распространено другое обозначение средне- и высоковязких топлив: IFO-30, IFO-40, IFO-180, и т. д., в которой цифровое обозначение соответствует значению кинематической вязкости в сСт при температуре 50 оС.

Ограничительный перечень топлив отечественного производства, допускаемых для котельных установок судов, установлен отраслевым стандартом ОСТ 15.360-86 "Топлива отечественные и зарубежные для судов флота рыбной промышленности. Номенклатура. Порядок назначения и применения".

Этот перечень приведен в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Этот же отраслевой стандарт устанавливает примерное соответствие основных характеристик различных видов отечественных и зарубежных судовых топлив, табл. 1.3 [3].

Основными документами на принятую партию топлива являются паспорт качества (сертификат), в котором приведены основные показатели, характеризующие качество топлива, и коносамент (накладная), заверенная подписями выдающего и принимающего топливо лиц и судовой печатью. Использование нефтепродуктов, не имеющих сертификата, запрещается.

Перед приемкой топлива на судно необходимо получить на бункеровщике сертификат и убедиться, что показатели качества топлива соответствуют

требуемым, в противном случае его приемка запрещается. Накладная и сертификат вместе с отчетом по ГСМ и теплотехническим отчетом по прибытии судна из рейса представляются старшим механиком в механикосудовую службу судовладельца. Они служат основными документами для учета выполнения норм расхода топлива и достигнутой экономии.

Если в процессе приемки топлива на судно возникают сомнения в его качестве, его экспресс-анализ может быть проведен при помощи экспресс-лаборатории. При обнаружении несоответствия показателей топлива указанным в сертификате, приемка должна быть прекращена.

На принимающем и выдающем топливо судах отбираются пробы для анализа в лабораторных условиях с целью установления причин ухудшения качества топлива и определения виновных лиц.

Учет расхода топлива на судне ежесуточно ведется третьим механиком, который предоставляет сведения старшему механику и регистрирует их в машинном журнале судна.

2.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1.Определение плотности топлива

Определение плотности производится при помощи денсиметров общего назначения. В комплект экспресс-лаборатории типа СКЛАМТ-1 входят

денсиметры с пределами ареометрических шкал 0,7—0,76; 0,76—0,82; 0,82— 0,88; 0,88—0,94; 0,94—1,0 г/см3.

Плотность топлива определяется в следующем порядке:

2.1.1.Пробоотборник с мазутом необходимо выдержать при температуре

окружающей среды так, чтобы его температура отличалась от температуры окружающего воздуха не более чем на 5 оС.

2.1.2.Налить пробу мазута в чистый сухой мерный цилиндр, опустить в него денсиметр, держа его за верхний конец.

2.1.3.Произвести отсчет по верхнему краю мениска, который должен находится на уровне глаз. Измеренное значение плотности соответствует температуре опыта, показываемой термометром, расположенным на дверце ящика лаборатории.

2.1.4.Для определения количества топлива, принятого на борт судна, следует

найти его плотность при температуре приемки, которая может отличатся от указанной в сертификате (20, 50, 80 оС). Для сравнения фактической и указанной в сертификате плотностей следует привести фактическую плотность, определенную экспериментально, к температуре, указанной в сертификате. Приведение плотности осуществляется по формуле

где ρt1 — плотность топлива, приведенная к температуре, указанной в паспорте качества, г/см3;

ρt — плотность топлива, найденная анализом, г/см3;

y — температурная поправка, г/(оС·см3), зависящая от плотности топлива, табл. 1.4;

t — температура пробы топлива, оС; t1 — температура приведения, оС.

Таблица 1.4

2.1.5. Измерение плотности остаточных топлив с вязкостью более 210 сСт (28 оВУ) производят после их разбавления равным объемом керосина или дизельного топлива. Измеренную плотность полученной смеси вначале приводят к нужной температуре по формуле (1.1), а затем по выражению (1.2) вычисляют плотность остаточного топлива, г/см3,

где ρсм — плотность смеси; ρд — плотность керосина или дизельного топлива при той же

температуре, что и плотность смеси.

2.1.6. Данные замеров и приведенные плотности заносят в табл. 1.5.

2.2. Определение содержания в топливе воды.

Метод основан на измерении разности температур пробы топлива, возникающей в результате протекания экзотермической реакции между содержащейся в нем водой и порошком гидрида кальция.

Реакция взаимодействия воды и гидрида кальция протекает по схеме:

2Н2О + СаН2 = Са(ОН)2 + 2Н2 + Q.

Количество выделяющегося в ходе указанной реакции тепла прямо пропорционально содержанию в топливе воды.

Содержание влаги определяют следующим образом.

2.2.1.Пробоотборник заполняется топливом на 3/4 уровня, проба подогревается до 40—50 оС и в течение нескольких минут перемешивается встряхиванием.

2.2.2.Подготовленная проба наливается в сухую, чистую пробирку до отметки 10 мл, выдерживается до приобретения температуры окружающей среды (по показаниям термометра, вставленного в пробирку).

2.2.3.При помешивании термометром в пробу засыпают навеску порошка гидрида кальция. При наличии влаги температура пробы начнет медленно повышаться. Через 7—10 минут определяют ее конечную температуру и по разности начальной и конечной температур с помощью номограммы, расположенной на верхней панели лаборатории (рис. 1.1), находят содержание

втопливе воды.

Если после добавления гидрида кальция температура пробы увеличивается не

более чем на 0,5оС, то топливо влаги не содержит.

Примечание. Топливо, содержащее более 2 % воды, и вязкие топлива необходимо разбавлять не содержащим влаги керосином или дизельным топливом. Для этого в мерный цилиндр наливают 20 мл топлива и добавляют разбавитель до отметки 100 мл. После перемешивания выполняют анализ пробы, полученный результат увеличивают в 5 раз.