Утилізація теплових витрат суднового дизеля 5RT-flex58T-B

Механізм утворення відкладень на трубах конвективних поверхонь нагріву багато в чому визначається температурними умовами. На високотемпературних поверхнях нагріву (в основному пароперегрівачах c ) первинний шар тонко дисперсних часток утворюється внаслідок конденсації пари лужних металів (температура точки роси складає 870 ?) і п'ятиокиси ванадію (температура точки роси 650 °С). Товщина первинного шару за 30-50 ч роботи досягає 0,1 мм, відкладень сухих, коефіцієнт їх теплопровідності складає всього 0,05-0,09 Вт/(м•К). При такій низькою теплопровідності подальше осадження липких інерційних часток розміром 15-20 мкм і більше призводить до того, що шар відкладень спекается, в нім протікають хімічні реакції, внаслідок чого коефіцієнт теплопровідності зростає до 0,5-0,8 Вт/(м•К) і стабілізується. Зазвичай це відбувається досягши товщини шару 0,5-1,0 мм. За нормальних умов згорання такий шар відкладень утворюється через 200-300 ч роботи котла. Коефіцієнт теплопередачі при цьому знижується на 10-30 %.

На трубах паротвірних пучків, температура стінок труб яких 330, відкладення утворюються в основному внаслідок термодифузії і дифузії часток, інерційного відкладення і частково конденсації пари . Характер відкладень - сухі, сипкі, невеликої товщини, практично рівномірно розподілені по периметру. Швидкість утворення відкладень в 5-10 разів нижча, ніж на трубах пароперегрівачів.

У забрудненні економайзерів і воздухоподогревателей основну роль грають великі частки і агрегати часток, які переносяться до труб силами інерції і закріплюються на них завдяки клейкості відкладень від пари води і сірчаної кислоти, що сконденсувалася. Швидкість утворення відкладень досить висока (2-3 мм за 200-300 ч). З часом відкладення в шарі ущільнюються. Коефіцієнт теплопровідності відкладень на трубах паротвірних пучків, економайзерів і воздухопідігрівачів складає 0,1-0,3 Вт/(м•К).

Отже, основним в механізмі утворення відкладень на трубах конвективних поверхонь нагріву являється інерційне перенесення маси, визначуване швидкістю димових газів і розмірами часток. При середніх розмірах часток золи і сажі, рівних 10-50 мкм, швидкість утворення відкладень зростає при збільшенні швидкості димових газів, але починаючи приблизно з 12-15 м/с швидкість забруднення стабілізується (при постійній концентрації золообразуючих речовин). Важливо ще відмітити, що швидкість забруднення внаслідок інерційного осадження часток сильно залежить від діаметру труби і коефіцієнта надлишку повітря. Останнє пояснюється тим, що при ???1,03 і нормальному розпиляло палива кількість великих часток, що утворюються, багато менше, ніж при ??> 1,05.

Так, щоб понизити швидкість утворення відкладень, необхідно впливати або на процес формування часток золи і сажі в топці, або на процес відкладення і закріплення часток на поверхні труби, або на той і інший одночасно.

Вплинути на процес формування хімічного і дисперсного складу часток можна зниженням надлишку повітря, підвищенням якості розпилення і сумішестворенням палива, забезпеченням повноти його згорання. Проте ці заходи не гарантують різкого зниження інтенсивності забруднення. Радикальнішими заходами є використання спеціальних присадок на основі води або спалювання водопаливних емульсій (із змістом 8-12 % вод). Використання присадок і ВТЭ змінює не лише хімічний і дисперсний склад часток золи і сажі, але і структуру відкладень, що вже утворилися, роблячи їх рихлими, сухими, такими, що легко видаляються обдуванням. Будь які міри дадуть відчутний ефект, якщо строго виконуватимуться вимоги інструкцій по обдуванню і періодичному очищенню поверхонь нагріву котла.

Крім того, можливі незначні зміни коефіцієнтів тепловіддачі і внаслідок зміни фізичних характеристик теплоносіїв. Проте при аналізі ефективності теплообміну в експлуатаційних умовах впливом змін температурного натиску, термічного сопротивления накипу і коефіцієнтів тепловіддачі і можна нехтувати.

9. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

9.1 Підготовка екіпажа. Вчення і тренування по забезпеченню живучості судна

Кожен член екіпажа до початку рейсу має бути ознайомлений зі своїми обов'язками, які йому належить виконувати у разі аварійної ситуації.

Щомісячно кожен член екіпажа повинен брати участь, щонайменше, в одному вченні по залишенню судна і в одному - по боротьбі з пожежею. Якщо в попередньому місяці більше 25% членів екіпажа не брали участь в навчаннях, що проводилися на судні, по залишенню судна і по боротьбі з пожежею, то навчання екіпажа мають бути проведені впродовж 24 годин після виходу з порту.

Кожне вчення по залишенню судна (abandon ship drill) повинне включати:

- виклик членів екіпажа до місць збору за допомогою сигналу тривоги;

- прибуття до місць збору і підготовку до виконання обов'язків, вказаних в розкладі по тривогах;

- перевірку того, щоб члени екіпажа були відповідним чином одягнені;

- перевірку того, щоб були правильно одягнені рятувальні жилети (life - jackets);

- припускання, щонайменше, однієї рятувальної шлюпки після усієї необхідної для спуску її на воду підготовки;

- пуск і роботу двигуна рятувальної шлюпки (life - boat engine);

- роботу плотбалок, використовуваних для спуску рятувальних плотів (life - rafts);

- інструктаж по використанню радіоустаткування для рятувальних засобів. В зв'язку з цим доречно нагадати, що коли рятувальна шлюпка опущена майже до води, необхідно виконати наступні дії:

- почекати, поки остання людина зійде з штормтрапа в шлюпку;

- при штильовій погоді - дозволити шлюпці пройти останні три метри з гальмуванням і віддати гаки в мить, коли вона увійде до води і ваги зменшиться;

- при хвилюванні - спустити шлюпку після проходу гребеня хвилі. Коли шлюпка підніметься на наступний гребінь хвилі, лопарі ослабіють і їх можна без зусиль віддавати;

- треба намагатися віддати обидва гака (носовий і кормовий) одночасно;

- необхідно стежити за переміщенням блоків лопарів, щоб вони не травмували людей в шлюпці.

Слід пам'ятати про чотири головні небезпеки для людей, що залишають судно в аварійній обстановці:

1. Небезпека потонути, що може статися в лічені хвилини;

2. Незахищеність від негоди, особливо від холоду. Неможливість підтримувати належну температуру тіла, що може привести до смерті через декілька годин;

3. Відсутність води для питва, смерть настає впродовж декількох днів;

4. Відсутність убогі, що може погрожувати життю людини через 2-3 тижні.

При рятуванні людини з води команда чергової шлюпки повинна:

- підійти до нього на безпечну відстань і показати, що допомога вже тут;

- підходити до того, що терпить лихо під кутом 45°, носом до вітру;

- дві людини повинні знаходитися в носовій частині шлюпки;

- шлюпка наближається до людини у воді з підвітряного боку;

- два члени команди утягують людину в шлюпку так, щоб його ноги були спрямовані вперед.

Кожен член екіпажа повинен пройти інструктаж, який включає:

- приведення в дію і використання суднових надувних рятувальних плотів;

- проблеми гіпотермії, надання першої допомоги;

- інструкції по використанню суднових рятувальних засобів в умовах сильного хвилювання;

- приведення в дію і використання суднових засобів пожежогасінні.

Рекомендується дотримуватися наступних основних принципів організації суднових навчань:

1. Чітко певна мета (наприклад, члени екіпажа, що беруть участь у вченні, мають бути здатні безпечно і ефективно користуватися дихальними апаратами).

2. Встановлення осіб, що беруть участь у вченні (в першу чергу, що знову прийшли на судно і тих, хто не був задіяний минулого разу);

3. Безпека (обов'язково перевіряти спорядження і устаткування перед використанням).

4. Реалізм (умови навчань максимально наближати до реальної аварійної обстановки, але не створювати небезпечних ситуацій).

5. Змінювати "сценарій" навчань (наприклад, місце умовної пожежі, місце порятунку з різного типу приміщень і закритого простору, видозмінювати небезпечні вантажі).

6. Непередбачуваність (вводити несподівані зміни ситуації, що вимагають оперативного рішення).

7. Розбір навчань (забезпечити активну участь персоналу, звертати увагу на хороші сторони і недоліки, які слід усунути).

8. Час (вчення не повинне проводитися в поспіху, можна повторити етапи, які погано відпрацьовані).

У керівних документах судноплавних компаній приводяться вказівки по проведенню навчань на судах відповідно до вимог СОЛАС. В якості ілюстрації один з таких графіків показаний нижче (таб.40).

Таблиця 9.1 Перелік основних навчань і тренувань, які повинні проводитися на судах.

Насичення сучасних суден енергетичним устаткуванням і системами нових видів, що найчастіше мають значну віброакустичну активність, нерідко приводить до різкого підвищення рівнів шуму в суднових приміщеннях. Шум є найбільш розповсюдженим і важко переборним шкідливим виробничим фактором. Високий рівень шуму особливо характерний для приміщення суден з кормовим розташуванням надбудов, що знаходяться в безпосередній близькості до суднової енергетичної установки і гребних гвинтів, які є одними з основних джерел шуму на суднах. Найбільш високі рівні шуму зафіксовані на суднах з енергетичною установкою, обладнаною середньо - і високо обертовими двигунами внутрішнього згоряння і двигунами із вільно поршневими генераторами газу.

9.2 Вплив шуму на людину

Сильний шум погіршують умови праці, справляючи несприятливий вплив на організм людини і знижуючи продуктивність праці. Впливаючи на центральну нервову систему, шум впливає на весь організм людини. Тривалий та інтенсивний шум впливає на органи слуху, приводячи іноді до глухоти, викликає серйозні розлади нервово-психічної і серцево-судинної діяльності організму. Стомлення працюючих через сильний шум сприяє уповільненню швидкості психічних реакцій, що збільшує число помилок при роботі й може стати причиною аварій суднових механізмів і травматизму особового складу.

Ступінь шкідливості шуму визначається її інтенсивністю і тривалістю виливу на людину. З цього погляду в найбільш несприятливих умовах знаходяться члени машинних команд, що несуть вахти в машинно-котельних відділеннях (МКВ) на суднах, не обладнаних системами дистанційного автоматизованого управління енергетичними установками.

Інтенсивний шум у машинних відділеннях, де встановлені двигуни підвищеної шумності, значно знижує чутність і погіршує сприйняття мови, що може стати причиною аварій чи нещасних випадків. Так, при рівні шуму в МКВ, що досягає 110...115дБ, сприйняття вахтовим мови й усних команд різко знижується, а при рівні, що перевищує 116дБ, цілком припиняється.

Тому на флоті приділяють підвищену увагу питанням зниження шкідливого впливу шуму на людину.

З метою визначення відповідності віброакустичних параметрів середовища санітарним нормам (ДСТ 12.1.003-83. Шум. Загальні вимоги безпеки) здійснюється вимірювання рівня шуму. Основним приладом для вимірювання шуму є шумомір.

На основі вивчення шкідливого впливу шуму на суднові екіпажі встановлено норми допустимих рівнів шуму на морських суднах, що передбачають величини рівнів шуму для машинно-котельних відділень, житлових, громадських і службових приміщень.

Визначення якості суднового устаткування за рівнями шуму проводять звичайно в період ходових випробувань, а також ремонтів суден і їхнього устаткування.

Методика вимірювання рівнів шуму регламентується ГОСТ 12.1020-79 «ССБТ. Шум. Методи контролю на морських суднах».

На підставі ретельного вивчення шкідливого впливу шуму на суднові екіпажі з урахуванням вимог Держстандарту Санітарними правилами для морських суден встановлено норми шуму.

Норми встановлюють гранично допустимі величини рівнів шуму на робочих місцях екіпажу, в житлових і громадських приміщеннях, зонах відпочинку. Рекомендується визначати рівень шуму у восьми октавних смугах (63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 і 8000 Гц). При цьому встановлено граничні (безпечні) значення рівнів шуму по кожній октавній смузі.

Зменшення шкідливого впливу шуму здійснюють по таких напрямках: зменшення шуму в джерелах виникнення, зміна спрямованості шуму (екранування) або його ізоляція, поглинання шуму, раціональне планування суднових приміщень і їх віброакустична обробка.

Найбільш радикальним заходом боротьби з шумом на суднах є ослаблення їх у джерелах виникнення. Головними генераторами шуму на судні є механізми енергетичної установки, гребні гвинти, системи вентиляції і кондиціювання повітря. Рівні звукової потужності джерел визначаються відповідно до ДСТ 12.1.023-80, ДСТ 12.1.029-80.

Потужність звукового випромінювання суднового енергетичного устаткування можна зменшити засобами конструктивного, технологічного характеру, а також оптимізацією режимів його експлуатації.

До числа найбільш ефективних заходів по зменшенню шуму в джерелі виникнення можна віднести наступні: підвищення віброакустичних параметрів машин і механізмів при їх конструюванні і виготовленні (заміна швидких зворотно-поступальних рухів деталей рівномірним обертальним, зменшення маси елементів, що стикаються, підвищення чистоти обробки поверхонь тертя і спільне притирання взаємно дотичних деталей, запобігання можливим резонансам тощо); застосування примусового мащення поверхонь тертя у зонах контакту; поліпшення віброакустичних характеристик насосів, вентиляторів та суднових систем вентиляції і кондиціювання повітря.

Ефективним засобом боротьби з шумом є запобігання поширенню його у навколишнє середовище. Це досягається шляхом застосування засобів акустичного захисту: акустичною обробкою приміщень і устаткування, а також застосуванням глушителів.

Акустична обробка приміщень і устаткування полягає у застосуванні звукоізолюючих і звукопоглинальних матеріалів, спеціальних ізолюючих вигороджувань і кожухів з звукопоглинальним покриттям, а також здійснюється за допомогою герметизації і звукоізоляції суднових машинних відділень. Звукову ізоляцію звичайно поєднують із застосуванням звукопоглинальних матеріалів для облицювання звукоізолюючих кожухів і вигороджувань.

Кардинальним способом вирішення проблеми зниження шкідливого впливу шуму на людей є впровадження засобів автоматизації і дистанційного управління головними енергетичними установками та іншим судновим устаткуванням, а також впровадження без вахтового їх обслуговування на суднах морського флоту.

9.3 Теорія горіння. Пожежний трикутник

Під пожежною небезпечністю розуміють сукупність умов, що сприяють виникненню і розвитку пожежі, а також визначають її тривалість і розміри.

Горінням називається фізико-хімічний процес, що супроводжується виділенням тепла і випромінюванням світла.

Горінням може бути будь-яка екзотермічна хімічна реакція, як з'єднання речовин, так і їхнього розкладу. Наприклад, вибух ацетилену -- це реакція його розкладу.

Для процесу горіння необхідні певні умови: горюча речовина, що здатна самостійно горіти після видалення джерела займання, повітря (кисень), а також джерело займання, що має певну температуру і достатній запас теплоти. Якщо одна з цих умов відсутня, процесу горіння не буде. Так званий пожежний трикутник (кисень повітря, теплота, горюча речовина) може дати найпростіше уявлення про три фактори, необхідні для існування пожежі.

Пожежний трикутник , наочно ілюструє це положення і дає уявлення про важливі фактори, необхідні для запобігання і гасіння пожеж:

- якщо одна із сторін трикутника відсутня, пожежа не може початися;

- якщо одну із сторін трикутника виключити, пожежа згасне.

Символічний пожежний трикутник зображений на рис. 9.1:

1 -- кисень повітря;

2 -- теплота;

3 -- горюча речовина

Рис. 9.1- Пожежний трикутник

Однак пожежний трикутник -- найпростіше уявлення про три фактори, необхідні для існування пожежі, -- не цілком пояснює природу пожежі. Зокрема, він не включає ланцюгову реакцію, що виникає між горючою речовиною, киснем і теплотою в результаті хімічної реакції. Пожежний тетраедр - більш наочна ілюстрація процесу горіння (тетраедр -- це багатокутник з чотирма трикутними гранями). Він дозволяє зрозуміти процес згоряння, тому що в ньому є місце для ланцюгової реакції і кожна грань торкається трьох інших. Основна різниця між пожежним трикутником і пожежним тетраедром полягає в тому, що тетраедр показує, яким чином за рахунок ланцюгової реакції підтримується полум'яне горіння -- грань ланцюгової реакції утримує інші три грані від падіння. Цей важливий фактор використовується в багатьох сучасних переносних вогнегасниках, автоматичних системах гасіння пожеж і запобігання вибухам -- вогнегасні речовини впливають на ланцюгову реакцію і переривають процес її розвитку.

Пожежний тетраедр дає наочне уявлення про те, яким чином можна загасити пожежу (Рис 9.2):

1 -- теплота;

2 -- горюча речовина;

3 -- кисень;

4 -- ланцюгова реакція

Рис. 9.2- Пожежний тетраедр

Якщо забрати пальну речовину, або кисень, або джерело теплоти, пожежа припиниться.

Якщо ланцюгова реакція буде перервана, то в результаті наступного зменшення утворення парів і виділення тепла пожежу також буде погашено. Однак, при наявності тління чи можливості повторного спалахування необхідно забезпечити подальше охолодження.

Горюча речовина може знаходитися в будь-якому агрегатному стані (твердому, рідкому, газоподібному). Джерелом займання може бути полум'я, іскра, напружене тіло і тепло, що виділяється в результаті хімічної реакції, при механічній роботі, електричної дуги між провідниками тощо.

Після виникнення горіння постійним джерелом займання є зона горіння, тобто область, де відбувається реакція з виділенням тепла і світла.

Горіння можливе при певному кількісному співвідношенні горючої речовини й окиснювача. Наприклад, при полум'яному горінні речовин у повітрі зони горіння концентрація кисню повинна бути не нижче 16…18 %. Горіння припиняється при зниженні вмісту кисню в повітрі нижче 10…12 %. Однак тління може відбуватися і при вмісті в повітрі близько 3 % кисню.

Виключенням є речовини (головним чином вибухові), горіння яких відбувається за рахунок окиснювачів, що входять до їхнього складу. Молекули таких речовин як хлорати, нітрати, хромати, окиси, перекиси та ін. містять вільні атоми кисню. При нагріванні, а іноді при зіткненні з водою, вони виділяють кисень, що підтримує горіння.

Вибух -- це окремий випадок горіння. Відповідно до ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ, вибухом вважається швидке екзотермічне хімічне перетворення вибухонебезпечного середовища, що супроводжується виділенням енергії й утворенням стиснутих газів, здатних проводити роботу. Гази, швидко розширюючись, створюють величезний тиск у навколишньому середовищі, в якому виникає повітряна сферична хвиля, що рухається з великою швидкістю.

За певних умов небезпеку вибуху можуть становити суміші газів, парів і пилу з повітрям. Умови для виникнення вибуху -- це наявність певної концентрації газо-, пило- або пароповітряної суміші й імпульсу (полум'я, іскра, удар), здатного нагріти суміш до температури самозапалювання.

Запобігання утворенню вибухонебезпечної суміші у виробничих приміщеннях досягається:

- застосуванням робочої й аварійної вентиляції;

- відводом, видаленням вибухонебезпечного середовища і речовин, здатних привести до його утворення;

- контролем складу повітряного середовища і відкладень вибухонебезпечного пилу (ГОСТ 12.1.010-76, п. 2.4).

Горіння -- це складний хімічний процес, що може протікати не тільки при окислюванні речовин киснем, але й при з'єднанні їх із багатьма іншими речовинами. Наприклад, фосфор, водень, подрібнене залізо (ошурки) горять у хлорі, карбіди лужних металів займаються в атмосфері хлору і двоокису вуглецю, мідь горить у парах сірки тощо.

Різні за хімічним складом речовини горять неоднаково. Наприклад, займисті рідини виділяють теплоту у 3...10 разів швидше, ніж дерево, тому мають високу пожежонебезпечність.

Пожежонебезпечні властивості пальних речовин визначаються низкою характерних показників.

Спалах -- це швидке згоряння суміші парів речовини з повітрям при піднесенні до неї відкритого вогню. Найнижча температура горючої речовини, при якій над її поверхнею утворюються пари чи гази, здатні спалахувати в повітрі від зовнішнього джерела запалювання, називається температурою спалаху. Температура спалаху, обумовлена в умовах спеціальних випробувань, є показником, що орієнтовно визначає тепловий режим, при якому горюча речовина стає небезпечною.

Займанням називають горіння, що виникає під впливом джерела займання і супроводжується появою полум'я. Температура горючої речовини, при якій після займання виникає стійке горіння, називається температурою займання.

Самозайманням називають займання речовини без підведення до неї джерела займання, що супроводжується появою полум'я. Найнижча температура, при якій починається цей процес, тобто коли повільне окислювання переходить у горіння, називається температурою самозаймання. Ця температура значно вище температури його займання.

Інтенсивність горіння залежить і від фізичного стану речовини. Подрібнені й розпилені речовини горять більш інтенсивно, ніж масивні та щільні.

Промисловий пил створює значну пожежну небезпеку. Маючи велику поверхню й електроємність, він здатний отримувати заряди статичної електрики в результаті руху, тертя й ударів порошин одна об одну, а також об частки повітря. Тому при обробці сипучих вантажів необхідно вживати протипожежні заходи згідно з інструкцією.

За ступенем займистості всі речовини і матеріали поділяють на чотири категорії: не спалювані, важко спалювані, важко займисті (само загасаючі) та спалювані.

Займисті рідини умовно поділяють на три розряди в залежності від температури спалаху, що визначається в умовах спеціальних лабораторних випробувань: 1 -- ті, що мають температуру спалаху парів нижче 23 °С; 2 -- з температурою спалаху парів у діапазоні від 23 °С до 60 °С; 3 -- з температурою спалаху парів вище 60 °С.

Займисті рідкі вантажі поділяються на легко займисті рідини (ЛЗР) і горючі рідини (ГР).

Легко займисті рідини, у свою чергу, поділяються на три категорії в залежності від температури спалаху і пожежобезпечності (особливо небезпечні, постійно небезпечні, при підвищеній температурі повітря).

Небезпека, що виникає під час перевезення вантажів на суднах у вантажних резервуарах і судинах під тиском, визначається по межах займання їх у повітрі. Горючими називаються гази, що займаються у повітрі за певних умов. Гази, що не займаються у повітрі, називаються негорючими.

При оцінці пожежної небезпечності твердих речовин важливо знати групу займистості й температуру займання. Для речовин, що мають низьку температуру плавлення, (573 К и нижче) необхідно також визначати температуру спалаху і межі займання парів у повітрі. При підготовці матеріалів і речовин до збереження і транспортування необхідно попередньо ретельно ознайомитися з їхніми фізико-хімічними властивостями, виявити можливість їхньої зміни з часом, при контактах з іншими речовинами, нагріванні, опроміненні та при інших зовнішніх впливах.

Дотримання рекомендованих правил поводження з пожежонебезпечними речовинами і матеріалами повною мірою забезпечує безпеку праці під час перевезення.

ВИСНОВОК

В результаті проведеної роботи зробимо висновок що на корисну роботу дизеля витрачається лише 51% підведеної теплоти; решта втрачається з вихідними газами 31%, охолоджуючою водою 14%, маслом 3,5 % та у навколишнє середовище через теплообмін з зовнішніми поверхнями двигуна.

Але при застосуванні систем утилізації тепла ці показники істотно змінюються. Розрахунок показав що при використанні СУТ ефективно використовується 70% підведеної до дизеля теплоти, з вихідними газами, охолоджуючою водою, маслом та у навколишнє середовище втрачається відповідно: 19%, 7%, 3,5%, 0,5% підведеної теплоти.

Встановлено що після утилізації теплоти вихідних газів, вони мають температуру 185 , однак подальша утилізація їх теплоти підвищує вірогідність кислотної корозії вихлопної труби за УК.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1) А.Г. Миклос - СДВС

2) В.А. Ваншейдт- Суднові установки з двигунами внутрішнього згоряння

3) В.В. Маслов- Удосконалення експлуатації систем Судна

4) В.И. Самсонов, Н.И. Худов - ДВС морских судов

5) Ю.Я. Фомин - СДВС

6) А.С. Хряпченков-Суднові допоміжні та утилізаційні котли

7) А.Г. Верете, А.К. Дельвинг- Суднові пароенергетичні установки та газові турбіни

8) Вимоги Регістру та ПТО до конструктивного виконання та експлуатації утилізаційного котла

Размещено на Allbest.ru