哈工程船舶輔機--14-輔助鍋爐

1、1第二節(jié)第二節(jié) 船舶輔鍋爐的結(jié)構(gòu)與附件船舶輔鍋爐的結(jié)構(gòu)與附件第三節(jié)第三節(jié) 船舶輔鍋爐的燃油設(shè)備及系統(tǒng)船舶輔鍋爐的燃油設(shè)備及系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 輔助鍋爐其他系統(tǒng)介紹輔助鍋爐其他系統(tǒng)介紹2一鍋爐在船舶動力裝置中的作用一鍋爐在船舶動力裝置中的作用在蒸汽輪機動力裝置的船舶上：在蒸汽輪機動力裝置的船舶上：鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓過熱蒸鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓過熱蒸汽用驅(qū)動主蒸汽機以推動船舶前進，這種鍋爐稱汽用驅(qū)動主蒸汽機以推動船舶前進，這種鍋爐稱為主鍋爐為主鍋爐。在柴油機動力裝置的船舶上：在柴油機動力裝置的船舶上：鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽僅用于驅(qū)鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽僅用于驅(qū)動蒸汽機、加熱燃油、滑油及滿足日常生活的需要，這種鍋

2、動蒸汽機、加熱燃油、滑油及滿足日常生活的需要，這種鍋爐稱爐稱為輔鍋爐。為輔鍋爐。 在柴油機貨船上：在柴油機貨船上：一般裝設(shè)一臺壓力為一般裝設(shè)一臺壓力為0.50.51.0MPa1.0MPa，產(chǎn)，產(chǎn)生飽和蒸汽的輔鍋爐，蒸發(fā)量為生飽和蒸汽的輔鍋爐，蒸發(fā)量為0.40.42.52.5 在柴油機油船上：在柴油機油船上：因為加熱貨油、驅(qū)動汽輪貨油泵等蒸汽因為加熱貨油、驅(qū)動汽輪貨油泵等蒸汽等蒸汽輔以及洗貨油艙等需要大量蒸汽，所以一般都裝設(shè)兩等蒸汽輔以及洗貨油艙等需要大量蒸汽，所以一般都裝設(shè)兩臺輔鍋爐，蒸發(fā)量常在臺輔鍋爐，蒸發(fā)量常在2020上上3二、鍋爐的分類二、鍋爐的分類 1 1按鍋爐的結(jié)構(gòu)分類按鍋爐的結(jié)構(gòu)分

3、類煙管鍋爐煙管鍋爐( (或火管鍋爐或火管鍋爐) )： 燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣在受熱面管中流動，管外是水；燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣在受熱面管中流動，管外是水；水管鍋爐：水管鍋爐： 受熱面管中流動的是水或者是汽水混合物，而煙氣在管外流過；受熱面管中流動的是水或者是汽水混合物，而煙氣在管外流過；混合式鍋爐：混合式鍋爐： 一部分受熱面管按煙管鍋爐方式產(chǎn)生蒸汽，面其余管子用按水管鍋爐一部分受熱面管按煙管鍋爐方式產(chǎn)生蒸汽，面其余管子用按水管鍋爐方式工作。方式工作。 2 2，按水循環(huán)的方法分類，按水循環(huán)的方法分類自然循環(huán)鍋爐：自然循環(huán)鍋爐： 管子中水的流動是由于工質(zhì)的密度差面產(chǎn)生的鍋爐。管子中水的流動是由于工質(zhì)的密度

4、差面產(chǎn)生的鍋爐。強制循環(huán)鍋爐：強制循環(huán)鍋爐： 管子中水的流動是借助泵來實現(xiàn)管子中水的流動是借助泵來實現(xiàn)4三、鍋爐主要性能指標三、鍋爐主要性能指標 鍋爐的主要性能指標有：蒸發(fā)量、蒸汽參數(shù)、鍋爐效率，鍋爐的主要性能指標有：蒸發(fā)量、蒸汽參數(shù)、鍋爐效率，受熱面積及蒸發(fā)量，爐膛容積熱負荷等受熱面積及蒸發(fā)量，爐膛容積熱負荷等 選擇燃油鍋爐的依據(jù)主要是蒸發(fā)量和蒸汽參數(shù)；選擇燃油鍋爐的依據(jù)主要是蒸發(fā)量和蒸汽參數(shù)； 選擇廢氣鍋爐的依據(jù)則是受熱面積和蒸汽工作壓力。選擇廢氣鍋爐的依據(jù)則是受熱面積和蒸汽工作壓力。 1.1.蒸發(fā)量蒸發(fā)量( (產(chǎn)汽量產(chǎn)汽量) ) 在設(shè)計狀態(tài)下，鍋爐每小時產(chǎn)生韻蒸汽量稱為蒸發(fā)量，在設(shè)計狀態(tài)

5、下，鍋爐每小時產(chǎn)生韻蒸汽量稱為蒸發(fā)量，D D表表示，示，kgkgh h或或t th h。 2 2蒸汽參數(shù)蒸汽參數(shù) 供應飽和蒸汽時，蒸汽參數(shù)用蒸汽的工作壓力，單位為供應飽和蒸汽時，蒸汽參數(shù)用蒸汽的工作壓力，單位為MPaMPa； 供應過熱蒸汽時，用蒸汽工作壓力和蒸汽溫度來表示；供應過熱蒸汽時，用蒸汽工作壓力和蒸汽溫度來表示； 53 3鍋爐效率鍋爐效率 在鍋爐中，從給水變?yōu)檎羝玫降挠行崃颗c向鍋爐內(nèi)所供應在鍋爐中，從給水變?yōu)檎羝玫降挠行崃颗c向鍋爐內(nèi)所供應的熱量之比叫做鍋爐效率，用符號的熱量之比叫做鍋爐效率，用符號v v表示鍋爐效率可用下式表示：表示鍋爐效率可用下式表示：64 4受熱面積受熱

6、面積 主鍋爐主鍋爐受熱面積除蒸發(fā)受熱面積受熱面積除蒸發(fā)受熱面積( (爐水被加熱產(chǎn)生飽和蒸汽的爐水被加熱產(chǎn)生飽和蒸汽的受熱面積受熱面積) )外，還可能包括過熱器、空氣預熱器、經(jīng)濟器外，還可能包括過熱器、空氣預熱器、經(jīng)濟器( (預熱給預熱給水水) )等附加設(shè)備的受熱面積等附加設(shè)備的受熱面積t t單位是單位是m2m2輔鍋爐輔鍋爐通常沒有上述附加通常沒有上述附加設(shè)備，其受熱面積即為蒸發(fā)受熱面積設(shè)備，其受熱面積即為蒸發(fā)受熱面積5 5蒸發(fā)率蒸發(fā)率( (產(chǎn)汽率產(chǎn)汽率) ) 單位蒸發(fā)受熱面積每小時產(chǎn)生的蒸汽量，單位為單位蒸發(fā)受熱面積每小時產(chǎn)生的蒸汽量，單位為kgkgm m2 2h h； 蒸發(fā)率用于評價鍋爐蒸發(fā)

7、受熱面的平均傳熱強度；蒸發(fā)率用于評價鍋爐蒸發(fā)受熱面的平均傳熱強度； 蒸發(fā)率越高，鍋爐結(jié)構(gòu)越緊湊蒸發(fā)率越高，鍋爐結(jié)構(gòu)越緊湊6 6爐膛容積熱負荷爐膛容積熱負荷 單位爐膛容積在單位時間內(nèi)燃料燃燒放出的熱量，用符號單位爐膛容積在單位時間內(nèi)燃料燃燒放出的熱量，用符號qvqv表示。表示。7第二節(jié)第二節(jié) 船舶輔鍋爐的結(jié)構(gòu)與附件船舶輔鍋爐的結(jié)構(gòu)與附件 一、燃油鍋爐一、燃油鍋爐 在柴油機動力裝置的貨船上在柴油機動力裝置的貨船上，輔鍋爐應以結(jié)構(gòu)簡單、，輔鍋爐應以結(jié)構(gòu)簡單、維護操作方便為選型的主要原則，當然也要考慮重量和尺維護操作方便為選型的主要原則，當然也要考慮重量和尺寸應盡可能小些。寸應盡可能小些。 立式直水管

8、鍋爐和立式橫煙管鍋爐是常見的燃油輔鍋立式直水管鍋爐和立式橫煙管鍋爐是常見的燃油輔鍋爐的型式。爐的型式。 在油船上在油船上，由于要求輔鍋爐的蒸發(fā)量較大，故采用，由于要求輔鍋爐的蒸發(fā)量較大，故采用D D型水管鍋爐較多。型水管鍋爐較多。 81 1立式橫煙管鍋爐立式橫煙管鍋爐 蒸發(fā)量為蒸發(fā)量為1 14 45t5th h，最大工，最大工作汽壓為作汽壓為1.01.01 17MPa7MPa。 直立的圓筒鍋殼直徑為直立的圓筒鍋殼直徑為1.51.52. 2. 6m6m左右，由鍋爐鋼板左右，由鍋爐鋼板(20(20號或號或1515號鋼號鋼) )卷制焊接而成為能較好地承受內(nèi)卷制焊接而成為能較好地承受內(nèi)部蒸汽壓力，其頂

9、部和底部均為橢部蒸汽壓力，其頂部和底部均為橢圓形封頭圓形封頭2 2。整個鍋爐的高度為。整個鍋爐的高度為3 37 76 63m3m 在鍋殼中的下部設(shè)有一由鋼板在鍋殼中的下部設(shè)有一由鋼板壓成的球形爐膽壓成的球形爐膽3 3，這就是燃油的爐，這就是燃油的爐膛爐膽頂部靠后有一圓形出煙口膛爐膽頂部靠后有一圓形出煙口4 4，與上面的方形燃燒室與上面的方形燃燒室5 5相同在燃燒相同在燃燒室室5 5與煙箱與煙箱1212之間，設(shè)有管板之間，設(shè)有管板6 6和和7 7，二管板之間裝有數(shù)百根水平煙管二管板之間裝有數(shù)百根水平煙管8 8煙管由直徑為煙管由直徑為3838、4545或或51mm51mm的無的無縫鋼管制成縫鋼管制

10、成管與管板可采用擴接管與管板可采用擴接或焊接相連?；蚝附酉噙B。92 D2 D型水管型水管鍋爐鍋爐 D D型鍋爐型鍋爐以其本體形以其本體形狀類似英文狀類似英文字母字母“D D”而而得名它的得名它的結(jié)構(gòu)布置較結(jié)構(gòu)布置較為合理，經(jīng)為合理，經(jīng)濟技術(shù)指標濟技術(shù)指標也較高。也較高。10過熱器過熱器是負責把鍋爐中首次蒸發(fā)的蒸汽加熱成高品質(zhì)的過熱蒸是負責把鍋爐中首次蒸發(fā)的蒸汽加熱成高品質(zhì)的過熱蒸汽；過熱蒸汽做功后，低壓低溫的蒸汽被重新引入汽；過熱蒸汽做功后，低壓低溫的蒸汽被重新引入再熱器再熱器，再熱器，再熱器就是負責把這部分蒸汽重新加熱成高溫蒸汽。就是負責把這部分蒸汽重新加熱成高溫蒸汽。在再熱器中，壓力不能提

11、高，而是把溫度提高到和過熱蒸汽一在再熱器中，壓力不能提高，而是把溫度提高到和過熱蒸汽一樣或略低的溫度。加熱后的再熱蒸汽再做功，最后進入凝汽器凝結(jié)樣或略低的溫度。加熱后的再熱蒸汽再做功，最后進入凝汽器凝結(jié)成水。成水。 再熱器和過熱器都是用來加熱蒸汽的，只是其中蒸汽的參數(shù)不再熱器和過熱器都是用來加熱蒸汽的，只是其中蒸汽的參數(shù)不一樣。過熱器中的蒸汽屬于高溫高壓，材料要求比再熱器高，而再一樣。過熱器中的蒸汽屬于高溫高壓，材料要求比再熱器高，而再熱器中的蒸汽屬于高溫低壓，材料要求比過熱器低。熱器中的蒸汽屬于高溫低壓，材料要求比過熱器低。11大型大型 低速二沖程柴油機的排氣溫度為低速二沖程柴油機的排氣溫度

12、為250250380380； 四沖程中速柴油機可達四沖程中速柴油機可達400400左右。左右。水蒸氣壓力為水蒸氣壓力為0 05MPa5MPa時，其飽和蒸汽溫度為時，其飽和蒸汽溫度為165165； 水蒸氣壓力為水蒸氣壓力為1 13MPa3MPa時，其飽和蒸汽溫度也時，其飽和蒸汽溫度也 僅僅194194所以裝設(shè)一臺用柴油機排氣的余熱來產(chǎn)生水蒸氣的廢氣鍋所以裝設(shè)一臺用柴油機排氣的余熱來產(chǎn)生水蒸氣的廢氣鍋爐，不僅能節(jié)約燃油，還可起到柴油機排氣消音器的作用。爐，不僅能節(jié)約燃油，還可起到柴油機排氣消音器的作用。一艘萬噸級油船，利用廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽來加熱貨油艙，一艘萬噸級油船，利用廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽來加熱

13、貨油艙，平均每月可節(jié)省燃油平均每月可節(jié)省燃油50t50t左右。左右。二、廢氣鍋爐二、廢氣鍋爐121 1立式煙管式立式煙管式132熱管式熱管式142熱管式熱管式熱管是一種新型高效的，按較精確的定義應稱之為熱管是一種新型高效的，按較精確的定義應稱之為“封閉的兩相封閉的兩相傳熱系統(tǒng)傳熱系統(tǒng)”，即在一個抽成真空的封閉的體系內(nèi)，依賴裝入內(nèi)部的，即在一個抽成真空的封閉的體系內(nèi)，依賴裝入內(nèi)部的流體的相態(tài)變化（液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)和汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)）來傳遞熱量的裝流體的相態(tài)變化（液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)和汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)）來傳遞熱量的裝置。置。熱管放在熱源部分的稱之為蒸發(fā)段（熱端），放在冷卻部分的稱熱管放在熱源部分的稱之為蒸發(fā)段（熱端）

14、，放在冷卻部分的稱之為冷凝段（冷端）。當蒸發(fā)段吸熱把熱量傳遞給工質(zhì)后，工質(zhì)吸之為冷凝段（冷端）。當蒸發(fā)段吸熱把熱量傳遞給工質(zhì)后，工質(zhì)吸熱由液體變成汽體，發(fā)生相變，吸收汽化潛熱。在管內(nèi)壓差作用下，熱由液體變成汽體，發(fā)生相變，吸收汽化潛熱。在管內(nèi)壓差作用下，汽體攜帶潛熱由蒸發(fā)段流到冷凝段，把熱量傳遞給管外的冷流體，汽體攜帶潛熱由蒸發(fā)段流到冷凝段，把熱量傳遞給管外的冷流體，放出凝結(jié)潛熱，管內(nèi)工質(zhì)又由汽體凝為液體，在重力作用下，又回放出凝結(jié)潛熱，管內(nèi)工質(zhì)又由汽體凝為液體，在重力作用下，又回到蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱汽化。如此周而復始，將熱量不斷地由熱流體到蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱汽化。如此周而復始，將熱量不斷地由熱流

15、體傳給冷流體。傳給冷流體。15 廢氣鍋爐的蒸廢氣鍋爐的蒸發(fā)量取決于主機的發(fā)量取決于主機的排氣量和排氣溫度，排氣量和排氣溫度，亦即主機的功率。亦即主機的功率。 在正常航行時，在正常航行時，主機功率是穩(wěn)定的，主機功率是穩(wěn)定的，而船舶對蒸汽的需而船舶對蒸汽的需要量卻隨著航區(qū)和要量卻隨著航區(qū)和季節(jié)的不同而變化，季節(jié)的不同而變化，因此對廢氣鍋爐的因此對廢氣鍋爐的蒸發(fā)量就需加以調(diào)蒸發(fā)量就需加以調(diào)節(jié)。節(jié)。3廢氣鍋爐蒸發(fā)量的調(diào)節(jié)廢氣鍋爐蒸發(fā)量的調(diào)節(jié)16三、燃油鍋爐和廢氣鍋爐的聯(lián)系三、燃油鍋爐和廢氣鍋爐的聯(lián)系171819一、燃油在鍋爐中的燃燒情況一、燃油在鍋爐中的燃燒情況 1 1燃油燃燒的特點燃油燃燒的特點 燃

16、油的沸點低于它的燃點所以實際上燃燃油的沸點低于它的燃點所以實際上燃燒的不是液態(tài)的燒的不是液態(tài)的“油油”，而是，而是油氣油氣”。燃油。燃油燃燒的實質(zhì)是油氣與空氣混合后所形成的可燃燃燒的實質(zhì)是油氣與空氣混合后所形成的可燃氣的一種劇烈的氧化過程。因此油在爐內(nèi)燃燒氣的一種劇烈的氧化過程。因此油在爐內(nèi)燃燒的速度取決于油滴蒸發(fā)速度，油氣和空氣相互的速度取決于油滴蒸發(fā)速度，油氣和空氣相互擴散的速度及油氣氧化速度。擴散的速度及油氣氧化速度。 第三節(jié)第三節(jié) 船舶輔鍋爐的燃油設(shè)備及系統(tǒng)船舶輔鍋爐的燃油設(shè)備及系統(tǒng)202空氣過剩系數(shù)空氣過剩系數(shù) 實際燃油在爐膛進行燃燒反應時，由于燃油與空氣混實際燃油在爐膛進行燃燒反應

17、時，由于燃油與空氣混合不均勻，空氣中的氧分于不可能都有機會與燃油中的可合不均勻，空氣中的氧分于不可能都有機會與燃油中的可燃成分相接觸，因此就會有部分可燃成分沒有機會進行燃燃成分相接觸，因此就會有部分可燃成分沒有機會進行燃燒反應而造成熱量損失。為了使燃油完全燃燒就要向爐膛燒反應而造成熱量損失。為了使燃油完全燃燒就要向爐膛內(nèi)多送入一部分空氣，使燃燒在有多余氧的情況下進行內(nèi)多送入一部分空氣，使燃燒在有多余氧的情況下進行. . 1Kg 1Kg燃油燃燒所用的實際空氣量燃油燃燒所用的實際空氣量V Vk k與所需的理論空氣量與所需的理論空氣量V Vq q之比稱為空氣過剩系數(shù)之比稱為空氣過剩系數(shù). .燃油鍋爐

18、合適的空氣過剩系數(shù)一般為燃油鍋爐合適的空氣過剩系數(shù)一般為1.051.051.21.2。21 3 3燃油在爐膛中的燃燒過程燃油在爐膛中的燃燒過程 燃油在爐膛中的燃燒是以火炬的方式進行的燃燒過程燃油在爐膛中的燃燒是以火炬的方式進行的燃燒過程分為兩個階段：分為兩個階段：(1)(1)準備階段：霧化的油滴被迅速加熱、氣化、與空氣相混合，準備階段：霧化的油滴被迅速加熱、氣化、與空氣相混合，同時進行熱分解；同時進行熱分解；(2)(2)燃燒階段：油氣與空氣的混合氣體的濃度達到一定數(shù)值，燃燒階段：油氣與空氣的混合氣體的濃度達到一定數(shù)值，并被加熱到一定溫度，遇明火著火燃燒。并被加熱到一定溫度，遇明火著火燃燒。22

19、 4 4、保證燃燒質(zhì)量的主要因素、保證燃燒質(zhì)量的主要因素 (1)(1)油的霧化質(zhì)量良好：油的霧化質(zhì)量良好：油滴霧化得越細，分布均勻性越油滴霧化得越細，分布均勻性越好，則油滴的蒸發(fā)速度越快，與空氣混合也越好。好，則油滴的蒸發(fā)速度越快，與空氣混合也越好。 (2)(2)要有適量的一次風和二次風要有適量的一次風和二次風：一次風量約占總風量的：一次風量約占總風量的10103030太少則油霧在著火前就會在高溫缺氧條件下裂解，太少則油霧在著火前就會在高溫缺氧條件下裂解，產(chǎn)生大量碳黑，煙囪冒黑煙，太多又會因火炬根部風速過高而產(chǎn)生大量碳黑，煙囪冒黑煙，太多又會因火炬根部風速過高而著火困難，甚至將火炬吹滅二次風量

20、大小關(guān)系到過?？諝庀抵鹄щy，甚至將火炬吹滅二次風量大小關(guān)系到過剩空氣系數(shù)合適與否，直接影響不完全燃燒損失和排煙損失。數(shù)合適與否，直接影響不完全燃燒損失和排煙損失。 (3)(3)油霧和空氣混合均勻油霧和空氣混合均勻：著火前沿如離燃燒器太近，則：著火前沿如離燃燒器太近，則可能使噴火口和燃燒器過熱燒壞；太遠又會因氣流速度衰減，可能使噴火口和燃燒器過熱燒壞；太遠又會因氣流速度衰減，與油氣混合的強烈程度減弱，以至火炬拖長，燃燒不良與油氣混合的強烈程度減弱，以至火炬拖長，燃燒不良 (4)(4)爐膛容積熱負荷要適合爐膛容積熱負荷要適合：太高會使油在爐膛停留時間：太高會使油在爐膛停留時間太短來不及完全燃燒，

21、太低又不能保證足夠高的爐膛煙氣溫度，太短來不及完全燃燒，太低又不能保證足夠高的爐膛煙氣溫度，也不利于完全燃燒。也不利于完全燃燒。23二、燃燒器二、燃燒器 燃燒器主要由燃燒器主要由噴油器噴油器、配風器配風器及及點火器點火器等部件組成等部件組成 1 1噴油器噴油器 燃油是通過噴油器燃油是通過噴油器( (俗稱油槍或油頭俗稱油槍或油頭) )噴進爐內(nèi)的。噴進爐內(nèi)的。噴油器有兩個作用：一是噴油器有兩個作用：一是控制噴入爐內(nèi)燃油的數(shù)量控制噴入爐內(nèi)燃油的數(shù)量； 二是二是將燃油霧化，保證在爐膛內(nèi)的燃燒質(zhì)量將燃油霧化，保證在爐膛內(nèi)的燃燒質(zhì)量。2425空氣經(jīng)配風器進入爐膛，空氣經(jīng)配風器進入爐膛，它被擋風罩或擋風板分為它被擋風罩或擋風板分為兩部分：兩部分：一部分一部分緊貼著噴油器吹出，緊貼著噴油器吹出，稱為稱為一次風一次風( (根部風根部風) )，它，它的作用的作用是保證油霧一離開是保證油霧一離開噴油器就有一定量的空氣噴油器就有一定量的空氣與之混合，從而減少產(chǎn)生與之混合，從而減少產(chǎn)生碳黑的可能性碳黑的可能性另一部分另一部分風沿爐墻噴火口風沿爐墻噴火口外圍進入爐膛，稱為外圍進入爐膛，稱為二次二次風風，其，其作用主要是供給燃