第十三章 船用锅炉装置课件.pdf

第一节概述13/-1锅炉在船上的作用O在蒸汽轮机动力装置船舶上-锅炉产生高温高压过热蒸汽驱动主蒸汽轮机，以推动船舶前进,称为主锅炉在柴油机动力装置船舶上-锅炉产生饱和蒸汽驱动蒸汽辅机、加热燃、滑油及日常生活需要，称辅锅炉.-在柴油机干货船上,一台压力0.5l.OMPa,蒸发量为0.42.5t/h的辅锅炉.二仁-在柴油机油船上 装两台辅锅炉，蒸发量常在20t/h以上-在大型柴油机客轮上；,一般也装设两台/213-1-2锅炉的分类 1.按锅炉的结构分类烟管锅炉（或火管锅炉）燃烧产生的高温烟气在受热面管中流动，管外是水柴油机船上小蒸发量辅锅炉的类型水管锅炉在受热面管中流动的是水或汽水混合物，烟气在管外流过主锅炉和辅锅炉都广为使用混合式锅炉 I.一部分受热面管子按烟管锅炉方式产生蒸汽，而其余管子4;则按水管锅炉方式工作 底铲极213-1-2锅炉的分类 2.按水循环的方法分类.在水管锅炉中，为使受热面管子不被烧坏，管子中的水必须 沿着一定的方向流动自然循环锅炉管子中水的流动是由于工质的密度差而产生强制循环锅炉管于中水的流动是借助泵来实现 3.按蒸汽工作压力高低分类 高压锅炉，超过6.0MPa 中高压锅炉,4.06.0MPa 中压锅炉,2.04.0MPa 低压锅炉,2.0MPa以下按热量来源分:燃油锅炉和废气锅炉2 13.13锅炉主要性能指标 选择燃油锅炉的依据主要是：-蒸发量和蒸汽参数 选择废气锅炉的依据是：-受热面积和蒸汽工作压力。1.蒸发量（产汽量）-在设计状态下，锅炉每小时产生的蒸汽量用符号D表示，单位是kg/h或t/h 2.蒸汽参数-当锅炉供应饱和蒸汽时蒸汽的工作压力（单位为MPa）来表示-当锅炉向外供应过热蒸汽时蒸汽工作压力和蒸汽温度来表示2 13-1-3锅炉主要性能指标1 3.锅炉效率-从给水变为蒸汽所得到的有效热量与向锅炉内所供应 的热量之比叫做锅炉效率，川符号”表示-锅炉效率可用下式表示：八X。也-九）n=-BQd式中;ZD锅炉供应的各种参数蒸汽蒸发量,B一每小时燃料消耗量，kg/h Qd燃料低热值，kJ/kg hq 一所供蒸汽的比焰，kJ/kg hg 一给水比焰，kJ/kgkg/h2I 13-1-3锅炉主要性能指标区）4.受热面积-锅炉的受热面积除蒸发受热面积外-还可能包括过热器、空气预热器、经济器（预热给水）等附加设备的受热面积，单位是n?-辅锅炉受热面积仅为蒸发受热面积没有上述附加设备 5.蒸发率（产汽率）:-表示单位蒸发受热面积每小时产生的蒸汽量，单位为噂dkg/m3h 则翳 J*-用于评价锅炉蒸发受热面的平均传热强度,/蒸发率越高，锅炉结构越紧凑 雇20 13-1-3锅炉主要性能指标 6.炉膛容积热负荷-炉膛容积热负荷表示每单位炉膛容积在单位时间内燃 料燃烧放出的热量，用符号gv表示-炉膛容积热负荷：二 BQ D kW/冽3v 3600 Vt式中：Vt 炉膛容积，m3|-在燃油耗量和热值一定的条件下 霜由蹒 qv值越大，意味炉膛的容积越小，因而燃油在炉膛内腐甯留 留时间越短，炉膛内的烟气平均温度也越高 危 qv是影响燃烧质量、锅炉效率、工作可靠性以及锅炉尺寸霜 重量的一个重要参数.；2第二节船舶辅锅炉的结构与附件限源嘤七 213-2-1-2 D型水管锅炉 D型锅炉炉膛内燃烧温度约可达1700左右-炉膛出口烟气温度不宜太高以免高于烟气中灰分的融点温度，会使灰分融解，粘附在蒸 发管束的管壁上形成积渣-又不能太低，以免燃烧过程进行得不充分-D型锅炉炉膛出口烟气温度约为1 100左右!炉墙或炉衣 以J-将锅炉的各种受热面包围以形成炉膛和烟道；5室-隔热和密封作用,-气密作用防止外界空气漏人炉膛或烟气漏至炉舱13-2-1-2 D型水管锅炉炉墙由耐火层、隔热层和气 密层叠加而成，如图示与火焰接触的耐火层通常采 同耐灭商隔热层可用硅藻土砖或石棉 板最外面的密封层为薄钢板 风口等不规则造型部位，用 耐火塑料或异形耐火砖砌成 炉底的耐火层厚度可以减半,因灰渣侵蚀严重，一般均由 耐火砖砌成LO 913-2-1-2 D型水管锅炉.我国钢质海船建造规范规定-炉墙和炉衣外表面温度不应大于60-以免烫伤工作人员，同时也可避免散热损失过大在较新式的水管锅炉中-采用一种双层罩壳的炉墙结构-具有内外两层壳板，中间通以去燃烧器助燃的空气-由于助燃空气压力比炉膛内烟气压力大，消除了烟气漏人舱内的可能 厂:-空气带走一部分热量 7裨春1胎J 减少锅炉散热损失 卷4*j 提高助燃空气温度 f?降低了内、外壳板的温度，隔热层可以减薄”.13-2-1-2 D型水管锅炉(2)水冷壁、沸水管和下降管-水冷壁是垂直布置在炉膛壁面 上的密集管排，组成水循环回 路的上升管锅炉的主要辐射受热面吸收辐射热占全部受热面的 1/3保护炉墙不致过热烧坏为防止在水冷壁管子中发生汽水 分层现象 水冷壁管子水平倾角应大于30 最小不得小于15 水冷壁在汽包处吊挂，可自由 向下膨胀皆疏排和密排水冷壁S）光曾和狭钢条拼焊式膜式水冷壁（c）棘形水冷壁（部分和全部涂上耐火材料）ff 水冷壁的结构型式有三种，如图所示 光管疏排和密排水冷壁 I（b）光管和狭钢条拼焊式膜式水冷壁（C）棘形水冷壁（部分和全部涂上耐火材料）tv 7d4T;213-2-1-2 D型水管锅炉沸水管是连接上、下锅筒的管束，称蒸发管束布置在炉膛出口侧-前排属辐射换热面-后面的管束与烟气的换热方式主要是对流-烟气横向冲刷管束，设计上应避免出现烟气冲刷不到的滞流区-沸水管束受热面积较大，但平均蒸发率较低-前三排的管距应不小于250mm,以防结渣堵塞烟道丁；J、r,-与供管 包的降 汽立下、9（见图132）作为自蘸水循环评13-2-1-2 D型水管锅炉锅炉效率(3)尾部受热面 在烟道后部，经济器(加热给水)和空气预热器 它们能回收锅炉排烟的余热，减少排烟所带 走的热量，因而使锅炉效率得以提高 利用尾部受热而降低排烟温度与提高效率之7间的关系如图所示排呼二.13-2-1-2 D型水管锅炉经济器传热温差大，目给水强迫流动-其受热面积可以小一些，受热面的管径也小-结构简单紧凑，占据的空间小，造价也便宜给水经过加热后再送人汽包能提iWj热效率-可减少汽包因给水温度低而产生的热应力，一设置经济器后，烟气侧的通风阻力增加 内霸区;给水在温度升高的过程中，将析出一部分溶新,1在其中的气体，造成金属的腐蚀,I-设置经济器的锅炉只用于有除氧器的装置 4213-2-1-2 D型水管锅炉空气预热器位于经济器之后-它将进入炉膛的空气预热，使排烟温度进一步降低，以提高锅炉效率-由于空气温度提高，使炉膛温度上升，为改善燃烧提 供了有利条件-但是由于空气对管壁的对流放热系数很小，空气预热 器又处于低温烟气区，因此所需的受热面积很大i厂:由于尾部受热面使锅炉装置的尺寸、造价增趣南患J 管理工作（吹灰、防腐蚀等）也增加，所以二般足一 用于蒸发量较大、蒸汽参数较高的大、中型锅,I 炉,於213-2-1-2 D型水管锅炉蒸发率较高水冷壁和前排沸水管构成的辐射受热面所占 比例大烟气在沸水管束中是横向流动，流速较大水管锅炉的效率较高#-一般辅锅炉可达80%85%t；家二；有些带尾部受热面的可高达92%以上甲式堂j水管锅炉没有锅壳，单位蒸发量的相对体/积小 3213-2-1-2 D型水管锅炉蒸发量可达loot/h,工作汽压可达lOMPa水管炉炉水循环好，蓄水量少，结构刚性 又小故点火升汽时间较短,对水质和除垢要求高般为几十分钟13-2-1-3立式直水管锅炉小蒸发量辅锅炉希望：-用蒸发率较高的水管炉-吸取火管锅炉蓄水量大、维护管理简单方便优点船舶上广泛使用立式 直水管锅炉是按这种 思想设计的蒸发量为18t/h蒸汽工作压力0.7MPa,蒸发率32.1kg/m2-h,效率80%13-2-1-3立式直水管锅炉O锅壳分为上、下两个锅筒1、2中间联接着直立沸水管束3水管中充满炉水烟气在各管之间横向流过炉膛4位于下锅筒中 有预燃室5,燃油和空气先在此处混合燃烧,再进入炉膛 预燃室可使燃烧过程进行得比较完善，整 个炉膛的热负荷也更为均匀，不会产生局 部过热现象-由于预燃室中工作温度很高，在燃用劣质 重油或渣油时，也能获得良好的燃烧。这 种锅炉在低负荷时，燃烧也较好13-2-2废气锅炉柴油机船-装设一台用柴油机排气的余热 采产生水蒸气的废气锅炉 能节约燃油 起到柴油机排气消音器作用 一艘万吨级油船，利用废气锅炉 产生的蒸汽来加热货油舱，平均 每月可节省燃油50t左右图示出废气锅炉产汽率与工 作压力的关系6 5 4 3 2 1 ,o o o o o O 2 M*/T却K纪搬.四冲程二冲程1 2 34 56 7 8 9工作压力/100kaO13-2-2-1废气锅炉的结构型式还:废气锅炉有立式烟管式、强制循环盘香管式、热管式等(1)立式烟管废气锅炉20|13-2-2-1立式烟管废气锅炉区）在圆筒形锅壳中贯穿着数百根烟管 锅筒两端的封头兼作管板 为了使封头不致凸变形和减少烟管所承受的拉 力，在管群中用少量厚壁管于与封头采取强固 连接，这些管子称为牵条管 锅炉上下两端还装有出口和进口联箱 E.柴油机排气自下烟箱流经烟管，然后从上烟箱充 排出.当主机为双机时，一般在进口联箱中加一隔板；有两个进气口，形成双路进气,医213-2-2-1强制循环式废气锅炉蒙图139示出强制循环盘香管式废气锅炉结构-锅炉由许多水平放置的盘香管组成-每一根盘香管的进出口分别与两个直立的联箱相连-柴油机排气在管子外侧流过-炉水由专门的循环水泵从汽水分离筒吸人，压送到各 盘香管，水在管内被加热，然后流回汽水分离筒进行 汽水分离，北八、7掂七 盘香管中水是强迫流动，蒸发率大：苒-k/-可在一定空间内布置较多的受热面，因而体积紧凑，,-但是其受热面管内的水垢清除比较困难，循环水泵因 水的温度较高，因而工作可靠性较差，值二双层盘香管22W 13-2-2-1强制循环式废气锅炉值盘香管式废气锅炉烟气流过时温度逐渐降低-故上、下各层盘香管的吸热量相差甚大-炉水的汽化程度不同，致使流阻相差很大-会产生偏流（下层吸热多的进水少）-甚至发生水力脉动（进水量脉动）故各盘香管进口设有口径分几档的节流孔板5及 节流阀6 ;-使靠上层的盘管进口节流程度大，进水量少.制霸-调节各层进水量至出口湿蒸汽干度均为o.i左右为叠 匕i图中上层盘香管2采用双层以增加长度，也是为，均衡上、下层流动阻力和出口蒸汽干度,213-2-2-1热管式废气锅炉图1310所示为热管式废气锅炉的示意图热管元件一端置于柴油机的排气通道内另一端插入锅筒中由于烟气侧和水侧的对流放热强度相差很悬 殊，因而热管的加热段较长，并加装肋片，,一 而冷却段则较短，并为光管工作时排气放出的热量经热管传给锅筒中南 水，产生的饱和蒸气由锅筒顶部引出供加玻 和生活使用，公213-2-2-1热管式废气锅炉 优点：-不存在水管锅炉因受热面负荷变化而引起的水循环 木穗定-传热强度高，这是由于在热管的加热段外侧可以充 分的肋片化并受烟气横向冲刷-每根热管均为独立的小换热面，不存在管束与锅壳 或联箱连接的麻烦，且热管元件在安装时，只有一 个固定连接点，两端可以自由膨胀，因而有效的减 小了热应力-蒸汽与烟气双重管壁隔离，如果某一热管漏泄，仅擒kJ 此元件失效，整台锅炉仍可正常运行，并可单管撤 换进行检修,5 装置紧凑性好，烟侧阻力小，并便于吹灰 13-2-2-2废气锅炉蒸发量的调蒸发量取决于主机的排气量和 排气温度-亦即主机的功率在正常航行时，主机功率稳定-船舶对蒸汽的需要量却随着航区 和季节不同而变化-因此对废气锅炉的蒸发量就需加 以调节(1)烟气旁通法 在远洋船舶上普遍应用的烟气 旁通调节方法如图1311所示 13-2-2-2废气锅炉蒸发量的调贮 在锅炉进出口间设旁通烟道-在锅炉人口和旁通烟道人口处安 装开、闭相互联动的两个调节档 板当汽压升高时-手动或用伺服电机转动档板使排 气经旁通烟道的流量增加-限制汽压上升当汽压降低时-改变档板开度使通过废气锅炉的 排气流量增加-限制气压下降(2)改变有效受热面积法为适应不同蒸发量的需要立式烟管废气锅炉选择不同的工作水位以改变有效受热面积盘香管式 在进口联箱上将盘香管分为23组 7 j二:需减小蒸发量时可停止向上面12组供水，.同让天途J 下盘香管工作 阴噩j 由于盘香管弹性大，且烟气温度一般都低于碳钢夕 允许工作温度(450C),故管中无水流过也不致损 坏管子.感废气锅炉不宜完全无水“空炉”工作,一引起局部过热而造成损坏如果不得已“空炉”工作，应注意：-开启废气炉的泄放阀和空气阀-川吹灰器将烟管表面积灰吹除干净-烟气温度必须低于350-重新通水时应避免“热冲击”即主机负荷应先降低以减小传热温差 循环水必须逐渐引入 并检查阀和接头的联接有否松动以防万照更餐 r当蒸汽压力仍然偏高时，废气锅炉的多余蒸气可通过蒸汽压力调节阀向冷凝器泄放季3-2-2-3废气锅炉与燃油锅炉的联有三种：(1)二者独立-燃油锅炉与废气锅炉有各自的给 水管路由给水泵分别从热水井供水.所产生的蒸汽由各自的蒸汽管道输出,至总蒸汽分配阀箱处才汇集一处-这种方式运行管理比较方便，应 用较多-不过当废气锅炉水位调节系统失 灵时，因其位置较高，航行时的 管理就比较麻烦柴油机 排气廖气锅炉为燃油锅炉的一个附 加受热面-给水送至燃油锅炉，由强制循 环水泵将燃油锅炉的炉水抽送 至废气锅炉使之加热蒸发，并 将汽水混合物压回燃油锅炉-经汽水分离后，蒸汽由燃油锅 炉的蒸汽管输出-强制循环式-当废气锅炉的蒸发量满足不了 航行用汽需求时，可与燃油锅 炉合作向外供汽-废气锅炉的水位不需调节，但 须多设一*台或两台执水彳后环泵柴油机排气蒸汽13-2-2-3组合式锅炉燃油锅炉与废气锅炉合 为一体，放在机舱顶部-因此要求有可靠的远距离 水位指示和完善的自动调 节设备图为联合式它既可在航行或停泊时分 别用废气或燃油作热源，又可在航行中仅靠排气余 热蒸发量不足时同时以燃 油和废气作热源。13-2-2-3组合式锅炉燃油锅炉与废气锅炉 合为一体，放在机舱 顶部因此要求有可靠的远 距离水位指示和完善 的自动调节设备图为交替式它不能同时以燃油和 废气作热源使用度，：金 13-2-3锅炉附件 f1.水位计 每台锅炉都规定有：最高工作水位 最低工作水位 最低危险水位 正常工作时，锅炉水位应处于最高工作水位与最彳心：.，作水位之间 喘:如水位调节失灵或给水系统发生故障，当水位降至最 低水位之下的危险水位，则自动控制系统的危险的立一 警报器会发出信号，并使锅炉自动熄火，以防发必留 炉干烧事故/a213-2-3-1水位计军IN色最低工作水位一般应符合如下规定：水管锅炉最低工作水位应高出最高受热面不 少于100mm（汽包下降管应视为受热面）横烟管锅炉应高出燃烧室或烟管顶部不少于 75mm tP 混合式锅炉应高出热水管不小于50mm，一,当船舶横倾4 时 鼻黛；最低工作水位应仍能符合上述要求锅炉隔热-层处表面在与水位表相邻处应设置最高受融 面标志13-2-3-1水位计锅炉上一般装有玻璃水位计最高和最低工作水位都在水位计显示范围内水管锅炉最低显示位置应位于最低工作水位以下 50mm处 工作水位一般位于水位计中段为宜 每台锅炉装有两只水位计，布置在左、右两侧在船舶摇摆和倾斜时可比较两只水位计中水位来判断炉内水位.若两只水位计均已损坏，锅炉应立即熄火7水位计有玻璃管式和平板玻璃式。2和323J水位计玻璃管水位计如图所示水连通管和汽连通管-分别与锅筒的水空间间相通-两个连通管之间装有耐热钢化玻 璃管1-玻璃管填料函保证汽密和水密 为防玻璃管破裂时炉水大量漏出在水连通管连接处装有止回阀3-水连通管和汽连通管上分别装有:常开的通水阀4和通汽阀2底部装有常闭的冲洗阀5213-2-3-1水位计玻璃管水位计结构简单，价格便宜，使用方便但水位显示不够清晰-且玻璃管的承压能力较低为了提高水位计的承压能力可用平板玻璃来代替玻璃管为能清晰显示水位，玻璃靠水一侧刻有沟槽 i有水部分会因光的折射作用显得发暗 I主锅炉或有专人监管的油轮锅炉 二:三:-通常每4h至少冲洗一次水位计:-冲洗水位计的操作步骤和判断水位的方法可以用表 131加以说明鼠作顺!序结果处理意见 声、力锵冲许阀,关听见汽流声甚大，表明汽路通畅如不通畅，可连续开魄或汽阀或遏水阀 飞”遹水阀，冲洗后天闭遗汽周(2)开通水阀，冲 洗后关闭听见水流声甚大，表明水路畅通(3)关冲洗阀，慢 慢开启通水阀予 以“叫水”因此时通汽阀关闭，所以如水位高 于水连通管，则水位一直升到水位 计顶部可继续进行第4步操作如无水出现，则炉水已位于水连通 管以下，锅炉已处于失水危险状态如明确知道数分钟前水位仍 处于正常位置，则可加大给 水量，迅速恢复水位，如失水时 一(4)开通汽阀水位下降至水位计中段表明情况正 常可投入工作：C _.r如水位下降至水位计玻璃以下表明 炉水少，但水位仍在水连通管以上加大给水量，型速僦复正常 水位.如水位仍在顶部不降下来，表明锅 炉已处于满水状态首先停止供汽，并储上捧/.污阀放水，使水位恢复正赢)213-2-3-1水位计冲洗水位计时应注意：通水阀和通汽阀同时关闭时间要尽量短以防周围空气使玻璃冷却，在随后通人汽、水时,玻璃骤然变热而破裂在换新玻璃时 w 应先稍开一点通汽阀 让玻璃暖一下 再开大通水阀和通汽阀.213-2-3-2安全阀当蒸汽需要量突然减少或炉内燃烧过于强 烈时锅炉汽压会上升为防压力过高对锅炉造成损伤甚至发生爆炸 锅炉要装设安全阀 浒.，在汽压超过一定限度时开启，使大量蒸汽排人大 去 气,以免汽压继续上升 当汽压降至一定程度时，安全阀自动关闭 寿2 13-2-3-2对安全阀的要求每锅炉应装设两个安全阀，在一个阀体内-蒸发量小于It/h的辅锅炉可仅装一只安全阀开启压力-可大于实际允许工作压力5%-不应超过锅炉设计压力安全阀开启后应能通畅地排出蒸汽-以保证在蒸汽阀关闭和炉内充分燃烧的情况下 干；烟管锅炉在15min内水管锅炉在7min内汽压升高值不超过锅炉设计压力的讪喝 安全阀要动作准确，并保持严密不漏 安全阀经过检验后铅封，船员不能随意重调p 13-2-3-2安全阀的结构 有直接作用式和先导 式两种-辅锅炉用直接作用式图为直接作用式安全 阀-两只安全阀组装在一 个阀体内-弹簧1压紧阀盘2图13-15亶接作用式安全房-转动调节螺丝3可调整 安全阀的开启汽压13-2-3-2安全阀的结构安全阀阀盘2带行厝边3使阀开启后迅速达到较大 升程-如果没有唇边 汽压一降低，阀盘很快关闭 汽压回升阀又开启 这样阀盘将上下不停地跳动-当阀盘外周缘加上唇边后可使阀盘在开启后得到一个附 加的上顶力增加了阀盘升程，阀也不会很 快关闭-阀盘上有带密封圈的套筒6图13-15亶接作用式安全阀阀开启后阀上方不会受蒸汽压 力作用 13-2-3-2安全阀的结构压力降低量（阀的关闭汽压低于开启汽压）-开启后阀盘的蒸汽作用面积大于开启前的面积汽压恢复至额定汽压时，阀盘不能立即关闭汽压继续下降，直到蒸汽上顶力小于弹簧力时，阀才关闭阀座上装有调节圈7调节圈升高时 阀开启后唇边外沿蒸汽通流面积缩小 作用在唇边上的附加上顶力就大 从而使阀的升程和关闭时的压力降低量加大调节圈下移时唇边外沿蒸汽流通面积加大阀开启的升程和关阀时的压力降低量减小转动调节圈，改变其位置，可获得开启既稳定、降低量又呆 太大的工况#上 13-2-3-2安全阀的结构阀顶部有手动强开杠杆19-用钢丝绳分别通至机舱底层和上甲板-一般每月手动强开一次，以防咬死锅炉本体经过修理或定期检验时-要通过水压试验检验其结构强度和水密性-水压试验压力超过安全阀开启压力用专门夹具将安全阀杆顶紧，以免被水压顶开不允许用加大弹簧张力的方法来关紧安全阀锅炉还至少装有：两个压力表和压力表阀、两个给水阀-一个停汽阀、表面排污阀、底部排污阀、空气阀nflFJr e/e，-F4的三女丈 工取水样阀、213-2-4锅炉的通风锅炉工作时必须连续将燃烧所需空气送人炉膛并将燃烧产物（烟气）排出锅炉自然通风.利用烟囱产生的自然通风力去克服流动阻0二力-.:213-2-4锅炉的通风机械通风-利用风机的风压去克服空气和烟气的流动阻力-机械通风有三种方式同时设置送风机和抽风机，称为平衡通风炉膛出口处烟气保持2030Pa的负压，以防,.烟气漏人舱内 /二:只设送风机，称为压力通风小型燃油辅锅炉多用 艰4烟气可能漏出，增加了锅炉的排烟损失 夕13-2-4锅炉的通风可采用两种改进的压力通风方式-专设气密炉舱 用通风机使炉舱内空气压力大于大气压力 此压力把助燃空气压人锅炉和把烟气压出锅炉 在锅炉运行时要防止常开炉舱舱门-空气夹层炉墙夹层中助燃空气的压力大于炉膛内烟气的压力因而防止了烟气漏人舱内，这种方式较为常用诱导通风-只设抽风机-炉膛和烟道负压较大，向炉内漏风量大-锅炉效率低，增加了抽风机的流量（老式煤锅炉南）13-2-4锅炉的通风机械通风时，烟囱的作用 产生一定的自然通风力-把烟灰送到较高地方散开，减轻对船体甲板的污染 抽风机在较高温度下工作，轴承须用水冷却当锅炉在低负荷下运行时-由于烟气量和空气量都相应的减少;1 二必须对风机的流量进行调节-小型锅炉采用在风道中加节流挡板的节流调节法；-大型锅炉用设备费用高但效率更好的进口导叶调节蕨 变速调节2第三节 船舶辅锅炉的燃油设备及系统卷13-3-1燃油在锅炉中的燃烧，等 1.燃油燃烧的特点-燃油沸点低于它的燃点，实际烧的不是“油”，而是“油气”-油燃烧的速度取决于油滴蒸发速度、油气和空气相互 扩散的速度及油气氧化速度(1)油滴蒸发速度-与油滴的蒸发表面积、油滴周围介质中油气的分压力盘二,及油温有关 向彦1盒J-油气蒸发在油表面进行 1/三-单位质量燃油的表面积越大，单位时间蒸发的数量就越多，.J在锅炉中总是将油雾化成细小的油滴再进行燃烧.即油滴的蒸发速度与油的雾化质量有关.总213-3-1-1燃油燃烧的特,比-油气蒸发速度与油滴表面的油气分压力大小有关要求油滴与周围介质有较大的相对速度，以加强油气扩散，减小油滴附近油气的分压力-油温越高，蒸发速度越快在炉膛中要组织足够数量和较高温度的烟气回流对油进行加 执 八、(2)油气与空气相互扩散的速度 济 油气从油滴周围向四周扩散 唾：-为提高扩散速度，要提高助燃空气的速度，并痛那港不 气流的扰动,-同时提高油的雾化质量 7 1即提高雾化油滴的细度和油滴分布的均匀程度 上213-3-1-1燃油燃烧的特,嗜(3)油气氧化速度环境温度越高，则氧化速度越快-炉膛内烟气温度越高，燃烧就越剧烈温度较低时，燃烧进行慢，甚至不能保证稳定燃烧而熄火要求锅炉低负荷时，炉膛出口的烟气温度不低于1 000。-油气主要成分是高分子碳氢化合物 午一 它在氧气不足而温度又很高时，会产生不对称的热分国心脑I;形成难燃的碳黑，容易造成不完全燃烧 因此，在油气着火之前一定要供人一定数量的空气与之充分混合，尽量避免产生碳黑 7/213-3-1-2空气过剩系数 1kg燃油完全燃烧时所需的理论空气量用V。（m3/kg）表示（以标准状况计）此时燃油中的可燃物质恰好与空气中的氧 全部发生氧化反应 每公斤燃油完全燃烧时所需的空气量（标工一 准状况）可用下列经验公式近似计算；二jVo=0.26Qd/1000 m3/kg,式中,Qd=燃油的低热值 27=11 mA/Ver Ai13-3-1-2空气过剩系数 燃油在炉膛进行燃烧反应时-空气中的氧分子不可能都有机会与燃油成分接触-使油完全燃烧就要向炉膛内多送人空气空气过剩系数 1kg燃油燃烧所用的实际空气量Vk与所需的理论空W 量V。之比a=Vk/V0-(X是保持锅炉经济运行的重要指标 a越大，风机耗能越大，锅炉排烟损失越大 a太小，锅炉的不完全燃烧损失又可能太大 燃油锅炉音适的CI 一般为L0512卷13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧量1燃油在炉膛中的燃烧是以火炬的方式进行 的燃烧过程可分为两个阶段:(1)准备阶段雾化的油滴被迅速加热、气化、与空气相混合 号,一，同时进行热分解(2)燃烧阶段油气与空气的混合气体的浓度达到一定数值,被加热到一定温度，遇明火着火燃烧鸾13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧源燃烧器由喷油器和配风器等组成.装在锅炉前墙风道中，前端对着炉墙上的喷火口喷油器将油雾化成细小油滴使油雾以一定的旋转速度从喷油嘴的喷孔中喷入炉内形成有一定锥角的空心圆锥油雾在前进中不断与空气掺混离喷嘴越远，油雾层厚度越大，而浓度越小空气经配风器进入炉膛被挡风罩或挡风板分为两部分 结I 一部分紧贴着喷油器吹出，称为一次风（根部风）藁保证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合,而减少产生碳黑的可能性另一部分风沿炉墙喷火口外围进入炉膛，称为二次风供给燃烧所需的大部分空气空气经配风器斜向叶片形成与油雾反向旋转的气流以利于油的蒸发和与空气的混合旋转气流在离心力作用下向外扩张气流旋转越强烈，扩张角越大-气流中心形成低压，吸引高温烟气回流（可翻葭;区）加速了油雾的蒸发、升温、分解和与空气混合 夕着火前沿油气混合可燃气被点燃后形成的燃烧带它一方面要向燃烧器方向扩展另一方面又随气流反方向向炉膛内流动当两者速度相等时,定位置上着火前沿便稳定在T一o 13-3-1-4保证燃烧质量的因要使燃油燃烧好主要取决于：(1)油的雾化质量良好油滴雾化越细，分布均匀性越好，则油滴的蒸发 速度越快，与空气混合也越好(2)要有适量的一次风和二次风 一i次风量占总风量的10%30%+太少则油雾在着火前就会高温裂解，烟囱冒黑烟太多会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火燃是4二次风量大小关系到过剩空气系数合适与否，W 接影响不完全燃烧损失和排烟损失(3)油雾和空气应该混合均匀，着火前沿的位置和长度应合适着火前沿如离燃烧器太近，则可能使喷火口和燃 烧器过热烧坏太远又会因气流速度衰减，与油气混合的强烈程 度减弱，以至火炬拖长，燃烧不良。*(4)炉膛容积热负荷要适合太高会使油在炉膛停留时间太短来不及完全燃掇;太低不能保证足够高的炉膛烟气温度，不利于完?全燃烧i13-3-2-1燃烧器-喷油器妙 燃烧器主要由喷油器、配风器及电点火器组成。燃油是通过喷油器(油枪或油头)喷进炉内的 喷油器有两个作用：-一是控制喷人炉内燃油的数量-二是将燃油雾化，保证在炉膛内的燃烧质量 爵，喷油器要求：(1)有较大的调节幅度，以适应不同蒸发量的需塞上-(2)在要求的喷油量范围内，获得尽可能细的油滴,213-3-2-1燃烧器-喷油器 妙-(3)油雾有一个适当的雾化角，以适合配风器的要求油雾离开喷油器后燃油一方面外喷射，有轴向速度同时还旋转，有切向速度油雾形成空心的圆锥形，其圆锥的顶角叫做雾化角 f雾化角应稍大于经配风器出口气流的扩张角，使油雾能 二：与空气均匀混合,&珞:1雾化角应与喷火口配合恰当-过大油雾会喷在喷火口上产生结碳,-过小则从油雾锥体外漏人的空气不能与油雾很好地混合gi 3321燃烧器.喷油器免(4)油雾流的流量密度分布要合适单位时间内通过垂直于油雾流轴向速度的单位面积上的燃油体积，单位是cm3/cm2-s喷油器还要结构简单，运行可靠，操作和 调节方便，检修和清洗容易，并易于实现.自动控制胴曲 Y f,I42 356常用的喷油器有以下几种:（1）压力式喷油器 r.;一 喷油器后端管接头5与输油管相连，其中装有滤甲6.uOfc;管接头用螺纹连接于空心的喷油器本体4上 irisPw 后者前端以螺纹连接喷嘴体3 雾化片2被喷嘴帽1用螺纹拧紧在喷嘴体上夕喷嘴（喷嘴体、雾化片和喷嘴帽）对喷油量的大小 和雾化质量的好坏起着决定性作用 e 油泵（升压）一喷油器一喷嘴体上68个通孔一必柒二；形浅槽一旋涡室（强烈旋转）一旋涡室壁面限兼砂三（旋转半径不断缩小）一喷孔喷出.9t 4油流旋转切向速度随旋转半径的缩小而增加，压力也越来越低*-当压力降低到低于外面气体的压力时 外面气体就被吸人喷油器，使中心形成一个气体旋涡-所以油离开喷油器时是呈环形截面喷出,旋转越强烈，则雾化角越大形成空心圆锥形，13-3-2-1喷油器油喷出后，由于油流本身的紊流脉动以及油流 和空气相互撞击而雾化成细小的油滴影响雾化质量的主要因素有：-油压 油压越高，喷出速度越快，雾化质量越好 但超过2MPa后，雾化质量改善不明显，耗能却增加 t 船用燃油锅炉燃油系统的最高压力多不超过2城3MPa 稻田飞匕 要保证良好雾化的最低油压是0.7MPa左右，,13-3-2-1喷油器(2)喷孔直径喷孔直径越小，油膜越薄，雾化质量越好故每个喷嘴的喷油量不宜过大(3)油流旋转的强烈程度旋涡室旋转越强烈，喷孔处气体旋涡的直径就 越大，形成的油膜也越薄，有利于雾化!(4)油的粘度粘度越小，分子间摩擦力越小，油流在旋涡壑一 和雾化片内的速度衰减就小，油膜就越容易破,碎，因而雾化质量越好13-3-2-1喷油器压力式喷油器的喷油量与油压的平方根和喷孔 的截面积成正比-常配备有不同规格的雾化片喷孔直径从0.51.2mm分为几档可根据燃油品种和锅炉的蒸发量选用-为防在油压不足时喷油以至雾化不良新式压力式喷油器带有喷油阀，结构如图1318所示 t进口燃油泵一加热器一喷油器进口一出口一燃油泰视三父嘎&1夕：喷油器出口管上装有电磁阀-该阀开启时燃油压力较低，燃油空载循环-当该阀关闭时，油压迅速升高作用在喷油阀4上，克服弹簧6的张力将阀顶开,出-其螺旋销14右端装有过滤元件 0型密封圈7后的漏油引回油泵进口13-3-2-1压力式喷油器可以做成同一个喷油器有多油路和多喷嘴以便加大喷油量或实现分级燃烧控制喷油量调节有三种方法：改变喷油压力 变换使用喷孔直径不同的喷嘴（或喷油器）、改变投入工作的喷嘴（或喷油器）数目tv 7d4*帙 r,I2第四节船舶辅锅炉的汽、水系统%;,13-4船舶辅锅炉的汽、水管锅炉的水循环可采用两种方式；利用泵使汽水混合物经受热面的强制循环利用水与汽水混合物的密度目前大多数船用锅炉采用自然循环自然循环的优点是设备简单，无需专门的循环猿213-4-1炉水的自然循环 1.自然循环的基本原理水管锅炉的自然循环回路由汽包、水筒（或联箱）、下降管及上升 管（蒸发受热面）组成，其循环回路简图如图1327所示。上升管由水冷壁和蒸发管束组成，其中的炉水 接受烟气传递给它的热量之后，变成汽水混合物，其平均密度为PJ。下降管位于炉墙外侧受热，其中的炉水密度为Pw。在水筒（或联箱）中，由于下降管的水产生的静压头大于上升管中汽水混合物产生静 压头，水就沿下降管向下流动，汽水混合物则沿着上升管向上流动，一 进入汽包，在汽包内进行汽水分离，分离出来的蒸汽供应外界。成性；时向汽包内补充同蒸发量等量的水，补充进来的水和分离肛来瞰注2 又混合在一起沿下降管流向水筒，形成自然水循环。只要上升 管内炉水不断地被加热，水循环就这样不断地进行着 夕 1213-4-1炉水的自然循环 蒸发受热面的管壁温度不超过其金属的许用温度 根据传热学，水管锅炉蒸发受热面管外壁温度与管内工 质温度、管内壁对流放热系数口 管内水垢和管壁金属的导热热阻及单位受热面热负荷g 有关 目前船用锅炉工作压力最高约为6MPa,管内工质的温谷.，度（该压力下水的饱和温度）不超过276*水垢热阻与水质情况有关，目前炉水处理良好已能作倒,基本上无垢运行.T J3-4-3蒸汽、给水、凝水和排寸锅炉所产生的蒸汽，通过管道输送至各处绝大部分蒸汽在工作之后凝结成水-由凝水系统流回热水井-再由给水泵经给水系统送回锅炉由于消耗和漏泄-凝结水量少于锅炉供汽量 浒.，-再加上锅炉需要排污 皿入-所以需要向热水井补充给水现以图1331所示的某柴油机船的蒸汽、凝聚串.给水和排污系统为例，说明锅炉汽水系统的组,成和工作情况 法213-4-3-1烝汽系统将锅炉产生的蒸汽按需要送至各用汽设备蒸汽一停汽阀8一沿蒸汽管1和5一单向阀一汇 集于蒸汽总分配联箱2-一部分蒸汽送至油舱加热蒸汽分配联箱各油舱、油柜供加热-另一部分蒸汽则经减压阀3至低压蒸汽分配联箱4送至空调装置等供加热及供其它生活杂用13-4-3-1烝汽系统蒸汽压力调节阀6-在废气锅炉与总蒸汽分配联箱之间的蒸汽管5上-在蒸汽供大于求时向冷凝器泄放多余蒸汽接岸供汽管7-修船时若锅炉停炉，可由岸上或其它船舶供汽蒸汽分配联箱底部装有泄水管 人-在刚开始供汽暖管时放出凝结水 n-以免通汽时在管道中产生水击 杂用给水泵补给水 ,舱底炉水柜观察柜-一舱底TH：R UI蒸汽系统-给水系统-凝水系统X排冶系就舱室限援场水，厨房与锅舸至油柜（舱）加热系统大气冷凝器如热油的蒸汽凝水热水井213-4-3-2凝水系统回收各处的蒸汽凝水，并防止混入水中的油污进入锅炉供各处加热的蒸汽，放出热量后凝结成水，经 回水管的阻汽器流回-阻汽器总会有一部分蒸汽漏过-当凝水流出阻汽器时，因压力降低，可能产生二次蒸一 汽 以麓;-所以凝水在进人热水井前先经大气式冷凝器冷血渴箍 其中的蒸汽凝结，然后流回热水井 213-4-3-2凝水系统炉水中有油对锅炉很危险油会粘附在锅炉受热面上或渗入水垢中 妨碍炉水对受热面的有效冷却 致使受热面管子变形或爆裂 使火管锅炉的炉胆变形和烧塌为了尽量减少油污进入锅炉的可能性应使加热油舱蒸汽凝水首先进入观察柜fo：f新旅若发现观察柜中水面有油，需将回水放人舱底 夕待查明原因予以消除之后，重新清洗观察柜，才”允许新的干净凝水进入热水井.213-4-3-3给水系统 向锅炉供给足够数量和品质符合要求的给水 每台锅炉有二条给水管，其中一条备用 给水管紧靠锅炉处有一个截止阀11和一个截止回阀12-截止阀必须装在锅炉与止回阀之间 以便在修理给水管路和设备时将锅炉隔断 安装方向应注意：更换阀杆填料时炉水不溢出 不允许用此阀对给水量进行节流调节，以免阀盘,一，遭水流冲蚀而关闭不严-装设截止止回阀的目的nflF 防止给水泵不工作时炉水沿给水管流出炉外 件当同时向两台锅炉并联供水时，它还可以用来调 节两台锅炉间的给水量分配13-4-3-3给水系统内给水管给水的温度较低，会使锅炉局部产生较大热 应力内给水管是一根在下半圆处开有很多小孔的 水平管位于锅炉工作水面之下可使补水达到均匀分布的目的给水泵从热水井吸水，通过给水管路询他,油辅锅炉或废气锅炉供水 T/213-4-3-3给水系统4.排污系统锅炉工作一段时间之后底部可能聚集泥渣，投 放和除垢药物后也会产生沉淀物，因此在锅炉 底部需装设底部排污阀13（见图1331）,以便定 期进行下排污将它们排除若发现炉水碱度、含盐量过高，或者漂浮在水务.面上的油污、泡沫和悬浮物太多,则可通过锅哲仁；筒上部的表面排污阀14进行上排污13-4-3-3给水系统内给水管-给水的温度较低，会使锅炉局部产生较大热应力-内给水管是一根在下半圆处开有很多小孔的水平管位于锅炉工作水面之下可使补水达到均匀分布的目的给水泵从热水井吸水，通过给水管路向燃油辅锅 炉或废气锅炉供水给水泵通常设有两台以上，以供备用-货船辅锅炉的蒸发量较小，多用电动旋涡泵间断供水的方式-蒸发量大的锅炉可选多级离心泵为给水泵可节流调节，连续供水供入炉内给水量和从各处流回的凝水量不平衡-要有热水井做为缓冲的存水容器-热水井有过滤水中固体杂质和油污、加入补充水和投放炉水处理药剂等用途 热水井的结构见图 水一过滤匣1（内装丝瓜筋）一过滤篮2（内蓑丝前“筋或焦炭）一裹以毛巾布的许多过滤筒3等三道过 滤吸附设备/各分隔空间水均是从底部流入 使油污容易漂在水面上不被带到后面去 焦碳、丝瓜筋和毛巾布对油污的粘附能力有.，限 F-当粘附至一定量时即失去过滤吸附作用:淳城标短-需定期清洗和更换 好丁一有热水井取消了过滤吸附材料，但仍分隔为7 多部分，以供观察监视漏油事故 公213-4-3-4排污系统锅炉底部装设底部排污阀13-锅炉工作一段时间之后底部可能聚集泥渣-投放和除垢药物后也会产生沉淀物-定期进行下排污将它们排除锅筒上部的表面排污阀14-若炉水碱度、含盐量过高-漂浮在水面上的油污、泡沫和悬浮物太多-可进行上排污-有上排污漏斗-表面排污时，水经其沿内部接管和表面排污阀泄出213-4-3-4排污系统在进行表面排污时-先将炉水加至接近最高水位再开始排污-当水位降至浮渣盘高度时即停止排污 如一次排出的水量不够，可再重复上述操作-排污时