哈工程船舶輔機(jī)-14-輔助鍋爐

1第十五章船舶輔助鍋爐

第一節(jié)概述

第二節(jié)船舶輔鍋爐的結(jié)構(gòu)與附件

第三節(jié)船舶輔鍋爐的燃油設(shè)備及系統(tǒng)

第四節(jié)輔助鍋爐其他系統(tǒng)介紹2第一節(jié)概述一鍋爐在船舶動(dòng)力裝置中的作用在蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的船舶上：鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽用驅(qū)動(dòng)主蒸汽機(jī)以推動(dòng)船舶前進(jìn)，這種鍋爐稱為主鍋爐。在柴油機(jī)動(dòng)力裝置的船舶上：鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽僅用于驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)、加熱燃油、滑油及滿足日常生活的需要，這種鍋爐稱為輔鍋爐。在柴油機(jī)貨船上：一般裝設(shè)一臺(tái)壓力為0.5—1.0MPa，產(chǎn)生飽和蒸汽的輔鍋爐，蒸發(fā)量為0.4～2.5Ｔ／ｈ在柴油機(jī)油船上：因?yàn)榧訜嶝浻汀Ⅱ?qū)動(dòng)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)兩臺(tái)輔鍋爐，蒸發(fā)量常在20Ｔ／ｈ上．3二、鍋爐的分類

1．按鍋爐的結(jié)構(gòu)分類煙管鍋爐(或火管鍋爐)：

燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谑軣崦婀苤辛鲃?dòng)，管外是水；水管鍋爐：

受熱面管中流動(dòng)的是水或者是汽水混合物，而煙氣在管外流過(guò)；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方式工作。

2，按水循環(huán)的方法分類自然循環(huán)鍋爐：

管子中水的流動(dòng)是由于工質(zhì)的密度差面產(chǎn)生的鍋爐。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐：

管子中水的流動(dòng)是借助泵來(lái)實(shí)現(xiàn)．4三、鍋爐主要性能指標(biāo)鍋爐的主要性能指標(biāo)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(fù)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)；選擇廢氣鍋爐的依據(jù)則是受熱面積和蒸汽工作壓力。

1.蒸發(fā)量(產(chǎn)汽量)

在設(shè)計(jì)狀態(tài)下，鍋爐每小時(shí)產(chǎn)生韻蒸汽量稱為蒸發(fā)量，D表示，kg／h或t／h。

2．蒸汽參數(shù)供應(yīng)飽和蒸汽時(shí)，蒸汽參數(shù)用蒸汽的工作壓力，單位為MPa；供應(yīng)過(guò)熱蒸汽時(shí)，用蒸汽工作壓力和蒸汽溫度來(lái)表示；

53．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(yīng)的熱量之比叫做鍋爐效率，用符號(hào)v表示．鍋爐效率可用下式表示：64．受熱面積

主鍋爐受熱面積除蒸發(fā)受熱面積(爐水被加熱產(chǎn)生飽和蒸汽的受熱面積)外，還可能包括過(guò)熱器、空氣預(yù)熱器、經(jīng)濟(jì)器(預(yù)熱給水)等附加設(shè)備的受熱面積t單位是m2．輔鍋爐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．5．蒸發(fā)率(產(chǎn)汽率)

單位蒸發(fā)受熱面積每小時(shí)產(chǎn)生的蒸汽量，單位為kg／m2．h；蒸發(fā)率用于評(píng)價(jià)鍋爐蒸發(fā)受熱面的平均傳熱強(qiáng)度；蒸發(fā)率越高，鍋爐結(jié)構(gòu)越緊湊．6．爐膛容積熱負(fù)荷單位爐膛容積在單位時(shí)間內(nèi)燃料燃燒放出的熱量，用符號(hào)qv表示。7第二節(jié)船舶輔鍋爐的結(jié)構(gòu)與附件

一、燃油鍋爐

在柴油機(jī)動(dòng)力裝置的貨船上，輔鍋爐應(yīng)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)操作方便為選型的主要原則，當(dāng)然也要考慮重量和尺寸應(yīng)盡可能小些。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。

在油船上，由于要求輔鍋爐的蒸發(fā)量較大，故采用D型水管鍋爐較多。．

81．立式橫煙管鍋爐蒸發(fā)量為1～4．5t／h，最大工作汽壓為1.0～1．7MPa。直立的圓筒鍋殼直徑為1.5～2.6m左右，由鍋爐鋼板(20號(hào)或15號(hào)鋼)卷制焊接而成．為能較好地承受內(nèi)部蒸汽壓力，其頂部和底部均為橢圓形封頭2。整個(gè)鍋爐的高度為3．7～6．3m．在鍋殼中的下部設(shè)有一由鋼板壓成的球形爐膽3，這就是燃油的爐膛．爐膽頂部靠后有一圓形出煙口4，與上面的方形燃燒室5相同．在燃燒室5與煙箱12之間，設(shè)有管板6和7，二管板之間裝有數(shù)百根水平煙管8．煙管由直徑為38、45或51mm的無(wú)縫鋼管制成．管與管板可采用擴(kuò)接或焊接相連。92D型水管鍋爐

D型鍋爐以其本體形狀類似英文字母“D”而得名．它的結(jié)構(gòu)布置較為合理，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)也較高。10過(guò)熱器是負(fù)責(zé)把鍋爐中首次蒸發(fā)的蒸汽加熱成高品質(zhì)的過(guò)熱蒸汽；過(guò)熱蒸汽做功后，低壓低溫的蒸汽被重新引入再熱器，再熱器就是負(fù)責(zé)把這部分蒸汽重新加熱成高溫蒸汽。在再熱器中，壓力不能提高，而是把溫度提高到和過(guò)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(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水。

再熱器和過(guò)熱器都是用來(lái)加熱蒸汽的，只是其中蒸汽的參數(shù)不一樣。過(guò)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(guò)熱器低。

11大型低速二沖程柴油機(jī)的排氣溫度為250℃～380℃；四沖程中速柴油機(jī)可達(dá)400℃左右。水蒸氣壓力為0．5MPa時(shí)，其飽和蒸汽溫度為165℃；水蒸氣壓力為1．3MPa時(shí)，其飽和蒸汽溫度也僅194℃．所以裝設(shè)一臺(tái)用柴油機(jī)排氣的余熱來(lái)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(jī)排氣消音器的作用。一艘萬(wàn)噸級(jí)油船，利用廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽來(lái)加熱貨油艙，平均每月可節(jié)省燃油50t左右。二、廢氣鍋爐121立式煙管式132熱管式

142熱管式

熱管是一種新型高效的，按較精確的定義應(yīng)稱之為“封閉的兩相傳熱系統(tǒng)”，即在一個(gè)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(lái)傳遞熱量的裝置。熱管放在熱源部分的稱之為蒸發(fā)段（熱端），放在冷卻部分的稱之為冷凝段（冷端）。當(dāng)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，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，又回到蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱汽化。如此周而復(fù)始，將熱量不斷地由熱流體傳給冷流體。15

廢氣鍋爐的蒸發(fā)量取決于主機(jī)的排氣量和排氣溫度，亦即主機(jī)的功率。在正常航行時(shí)，主機(jī)功率是穩(wěn)定的，而船舶對(duì)蒸汽的需要量卻隨著航區(qū)和季節(jié)的不同而變化，因此對(duì)廢氣鍋爐的蒸發(fā)量就需加以調(diào)節(jié)。3．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171819一、燃油在鍋爐中的燃燒情況

1．燃油燃燒的特點(diǎn)燃油的沸點(diǎn)低于它的燃點(diǎn)．所以實(shí)際上燃燒的不是液態(tài)的“油”，而是‘油氣”。燃油燃燒的實(shí)質(zhì)是油氣與空氣混合后所形成的可燃?xì)獾囊环N劇烈的氧化過(guò)程。因此油在爐內(nèi)燃燒的速度取決于油滴蒸發(fā)速度，油氣和空氣相互擴(kuò)散的速度及油氣氧化速度。

第三節(jié)船舶輔鍋爐的燃油設(shè)備及系統(tǒng)202．空氣過(guò)剩系數(shù)

實(shí)際燃油在爐膛進(jìn)行燃燒反應(yīng)時(shí)，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(jī)會(huì)與燃油中的可燃成分相接觸，因此就會(huì)有部分可燃成分沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行燃燒反應(yīng)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(jìn)行.1Kg燃油燃燒所用的實(shí)際空氣量Vk與所需的理論空氣量Vq之比稱為空氣過(guò)剩系數(shù).燃油鍋爐合適的空氣過(guò)剩系數(shù)一般為1.05－1.2。213．燃油在爐膛中的燃燒過(guò)程

燃油在爐膛中的燃燒是以火炬的方式進(jìn)行的．燃燒過(guò)程分為兩個(gè)階段：(1)準(zhǔn)備階段：霧化的油滴被迅速加熱、氣化、與空氣相混合，同時(shí)進(jìn)行熱分解；(2)燃燒階段：油氣與空氣的混合氣體的濃度達(dá)到一定數(shù)值，并被加熱到一定溫度，遇明火著火燃燒。224、保證燃燒質(zhì)量的主要因素

(1)油的霧化質(zhì)量良好：油滴霧化得越細(xì)，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。

(2)要有適量的一次風(fēng)和二次風(fēng)：一次風(fēng)量約占總風(fēng)量的10％～30％．太少則油霧在著火前就會(huì)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(huì)因火炬根部風(fēng)速過(guò)高而著火困難，甚至將火炬吹滅．二次風(fēng)量大小關(guān)系到過(guò)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。

(3)油霧和空氣混合均勻：著火前沿如離燃燒器太近，則可能使噴火口和燃燒器過(guò)熱燒壞；太遠(yuǎn)又會(huì)因氣流速度衰減，與油氣混合的強(qiáng)烈程度減弱，以至火炬拖長(zhǎng)，燃燒不良．

(4)爐膛容積熱負(fù)荷要適合：太高會(huì)使油在爐膛停留時(shí)間太短來(lái)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。23二、燃燒器燃燒器主要由噴油器、配風(fēng)器及點(diǎn)火器等部件組成．

1．噴油器燃油是通過(guò)噴油器(俗稱油槍或油頭)噴進(jìn)爐內(nèi)的。噴油器有兩個(gè)作用：一是控制噴入爐內(nèi)燃油的數(shù)量；二是將燃油霧化，保證在爐膛內(nèi)的燃燒質(zhì)量。2425空氣經(jīng)配風(fēng)器進(jìn)入爐膛，它被擋風(fēng)罩或擋風(fēng)板分為兩部分：一部分緊貼著噴油器吹出，稱為一次風(fēng)(根部風(fēng))，它的作用是保證油霧一離開噴油器就有一定量的空氣與之混合，從而減少產(chǎn)生碳黑的可能性．另一部分風(fēng)沿爐墻噴火口外圍進(jìn)入爐膛，稱為二次風(fēng)，其作用主要是供給燃燒所需的大部分空氣。26272．配風(fēng)器配風(fēng)器的作用是分配一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)量，創(chuàng)造條件使助燃空氣與油霧充分混合，促使油霧迅速氣化和受熱分解，以利于穩(wěn)定和充分的燃燒．配風(fēng)器具備下述能力：

(1)在燃燒器前方產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)幕亓鲄^(qū)，以保證及時(shí)著火和火焰穩(wěn)定．回流區(qū)與噴油器出口應(yīng)保持合適的距離．太近則著火前沿會(huì)伸展到噴油器頭部。

(2)油霧在燃燒器出口與空氣的早期混合必須良好。與燃燒器出口約1m以內(nèi)是燃燒燃油最多的地方，容易造成較大的不完全燃燒損失。

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