船舶動(dòng)力系統(tǒng)3-1

船舶動(dòng)力系統(tǒng)第三章船舶蒸汽輪機(jī)（1）汽輪機(jī)汽輪機(jī)：以蒸汽為工質(zhì)，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械用途：主要在熱（火）力發(fā)電廠、核電站作發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)，大型船舶主機(jī)船舶汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)船舶汽輪機(jī)動(dòng)力裝置：以汽輪機(jī)為主機(jī)的動(dòng)力裝置蒸汽從鍋爐進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，經(jīng)齒輪減速器和軸系驅(qū)動(dòng)螺旋槳汽輪機(jī)：外燃機(jī)工質(zhì)：過(guò)熱蒸汽設(shè)備特點(diǎn)：無(wú)往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)功率大：陸用火電站汽輪機(jī)組80年代中期，單軸單機(jī)達(dá)1200MW，雙軸1300Mw艦船汽輪機(jī)單機(jī)功率受到艦船螺旋槳尺小和制造上的限制，現(xiàn)代艦用單機(jī)功率最大已達(dá)75×103kw工作可靠性好，檢修間隔長(zhǎng)，壽命長(zhǎng)（100×103h以上）汽輪機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，無(wú)周期性擾動(dòng)力

機(jī)組振動(dòng)力小、噪聲小可使用劣質(zhì)燃料油滑油消耗率低，僅0.1～

0.5g/(kW·h)柴油機(jī)的滑油消耗率為3～10g/(kW·h)缺點(diǎn)：1、裝置的總重量大、尺寸大2、需配置主鍋爐、輔助機(jī)械和設(shè)備

裝置復(fù)雜3、燃油消耗大，裝置效率差額定經(jīng)濟(jì)性僅為柴油機(jī)的1/1.5～1/2，部分工況時(shí)，為1/2.5～1/34、機(jī)動(dòng)性差起動(dòng)前準(zhǔn)備時(shí)間約為30～35min，緊急情況下，縮短暖機(jī)過(guò)程后也要15～20min艦艇上為保證立即起錨的要求，需以暖機(jī)狀態(tài)停泊，增加了停泊時(shí)的燃料消耗從一個(gè)工況變換到另一個(gè)工況的過(guò)渡時(shí)間也較柴油機(jī)裝置長(zhǎng)2～3倍船舶汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的組成民用船舶的汽輪機(jī)動(dòng)力裝置，為提高循環(huán)效率，從汽輪機(jī)中抽出部分作過(guò)功的蒸汽加熱鍋爐給水（回?zé)嵫h(huán)）。給水預(yù)熱級(jí)數(shù)已多至5級(jí)核心熱力設(shè)備：鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器采用回?zé)峥商岣咂骄訜釡囟?，從而提高裝置的熱效率采用回?zé)岬恼羝麆?dòng)力裝置軍艦經(jīng)常在低負(fù)荷下運(yùn)行，為簡(jiǎn)化設(shè)備、提高操縱性，一般僅用輔機(jī)的二次蒸汽加熱給水，且預(yù)熱級(jí)數(shù)也大大減少鍋爐鍋爐的作用：利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生蒸汽，供給做功。現(xiàn)代汽輪機(jī)動(dòng)力裝置均采用水管式鍋爐鍋爐的組成鍋爐本體：爐子、汽鍋、輔助受熱面……鍋爐設(shè)備：給水設(shè)備、鼓風(fēng)和抽風(fēng)設(shè)備、燃料輸送和供應(yīng)設(shè)備、安全裝置、儀表、控制設(shè)備……主鍋爐[MainBoiler]：蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置船主機(jī)，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽[SuperheatedSteam]驅(qū)動(dòng)主汽輪機(jī)蒸汽：6-10MPa，520-545C輔鍋爐[Auxiliary/DonkeyBoiler]：柴油機(jī)動(dòng)力裝置船配備，產(chǎn)生飽和蒸汽[SaturatedSteam]驅(qū)動(dòng)蒸汽輔機(jī)、加熱燃油、滑油、空調(diào)、生活用等干貨船上裝一臺(tái)；油船上裝兩臺(tái)輔鍋爐；大型客船兩臺(tái)廢氣鍋爐(Exhaustboiler)：船舶航行時(shí)，將排氣通入在主機(jī)煙道中特設(shè)的鍋爐中，利用主機(jī)排氣的熱能，把鍋爐中的水加熱成飽和蒸汽，替代輔助鍋爐，提高了動(dòng)力裝置的熱效率鍋爐的分類.按鍋爐結(jié)構(gòu)分類煙管(火管)鍋爐[Smoke-tubeBoiler]燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谑軣崦婀苤辛鲃?dòng)，管外是水柴油機(jī)船上小蒸發(fā)量輔鍋爐的類型水管鍋爐[Water-tubeBoiler]在受熱面管中流動(dòng)的是水或汽水混合物，煙氣在管外流過(guò)主鍋爐和輔鍋爐都廣為使用混合式鍋爐[CompositeBoiler]：部分煙管，部分水管按水循環(huán)的方法分類在水管鍋爐中，為使受熱面管子不被燒壞，管子中的水必須沿著一定的方向流動(dòng)自然循環(huán)鍋爐管中水，由于密度差，自然產(chǎn)生流動(dòng)強(qiáng)制循環(huán)鍋爐管中水借助泵實(shí)現(xiàn)流動(dòng)按蒸汽工作壓力分類高壓鍋爐，超過(guò)6.0MPa中高壓鍋爐，4.0～6.0MPa中壓鍋爐，2.0～4.0MPa低壓鍋爐，2.0MPa以下按熱量來(lái)源分：燃油鍋爐、廢氣鍋爐燃油鍋爐[OilFiredBoiler]主機(jī)：D型水管鍋爐柴油機(jī)動(dòng)力裝置的干貨船輔鍋爐要求：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)操作方便、重量和尺寸應(yīng)盡可能小

立式直水管鍋爐、立式橫煙管鍋爐較常見(jiàn)油船輔鍋爐要求：蒸發(fā)量較大，D型水管鍋爐采用較多1-鍋殼2-封頭3-爐膽4-出煙口5-燃燒室6-后管板7-前管板8-煙管9-電動(dòng)油泵10-燃燒器11-鼓風(fēng)機(jī)12-煙箱13-汽空間14-集汽管15-停汽閥16-內(nèi)給水管17-檢查門1.立式橫煙管鍋爐煙氣流線輻射受熱面缺點(diǎn)熱效率低<72%工作壓力低<2MPa蒸發(fā)量低<10t/h蒸發(fā)率低，受熱面大蓄水量大點(diǎn)火升汽時(shí)間長(zhǎng)（數(shù)小時(shí)）優(yōu)點(diǎn)蓄水蓄熱多，汽壓與水位變動(dòng)慢，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。爐膽外水垢易清除，運(yùn)行時(shí)管壁溫度低。對(duì)水質(zhì)要求不高

性能指標(biāo)落后，是一種日趨淘汰的形式。但蓄水量大、壓火后尚能較長(zhǎng)時(shí)間繼續(xù)供汽、對(duì)水質(zhì)要求不高、工作可靠和無(wú)需過(guò)于費(fèi)心照料等特，所以在內(nèi)燃機(jī)船的輔助鍋爐中，目前仍得到應(yīng)用2.D型水管鍋爐1-汽包[SteamDrum]2-水筒[WaterDrum]3-聯(lián)箱4-爐膛5-水冷壁6、7-蒸發(fā)管束8-聯(lián)箱供水管9-水筒供水管10-燃燒器[Burner]11-過(guò)熱器12-經(jīng)濟(jì)器1700oC1100oC爐墻煙囪Smokeuptake經(jīng)濟(jì)器Economizer蒸汽出口Steamoutlet除水器Cyclone支撐管Staytube支撐Stays過(guò)熱蒸汽出口SuperheatedSteamoutlet過(guò)熱器Superheater過(guò)熱器聯(lián)箱Superheaterheader水筒WaterDrum燃燒器Burner水冷壁聯(lián)箱Waterwallheader水冷壁Waterwall水冷壁聯(lián)箱Waterwallheader后側(cè)水冷壁BackSideWaterwall爐罩Boilerhood上升管Riser水冷壁聯(lián)箱Waterwallheader下降管Downcomer汽包(筒)Steamdrum經(jīng)濟(jì)器聯(lián)箱EconomizerheaderX沸水管Generatingtube水冷壁[WaterWall]上接汽包、下接聯(lián)箱，組成水自然循環(huán)的上升管。是主要的輻射受熱面，同時(shí)保護(hù)爐墻不會(huì)過(guò)熱燒毀。光管疏排、密排光管和狹鋼條拼焊棘形水冷壁返回汽包與聯(lián)箱、汽包與水筒之間不受熱的水管，直徑較粗，用來(lái)增強(qiáng)水自然循環(huán)下降管[Downcomer]返回經(jīng)濟(jì)器(省煤器)[Economizer]用來(lái)加熱鍋爐給水，傳熱溫差大，水是強(qiáng)迫對(duì)流，受熱面積小?？商岣呓o水溫度，降低排煙溫度。但通風(fēng)阻力增加，給水析氧腐蝕金屬。空氣預(yù)熱器[AirPreheater]在經(jīng)濟(jì)器后，①可提高爐膛溫度，改善燃燒；②提高鍋爐熱效率；③預(yù)熱燃燒用的空氣，降低排煙溫度。但傳熱系數(shù)小，受熱面積應(yīng)較大。經(jīng)濟(jì)器和空氣預(yù)熱器統(tǒng)稱為尾部受熱面，提高鍋爐效率。尾部受熱面使鍋爐裝置的尺寸、造價(jià)增加，管理工作(吹灰、防腐蝕等)也增加，一般只用于蒸發(fā)量較大、蒸汽參數(shù)較高的大、中型鍋爐返回返回沸水管[Generatingtube]連接上、下鍋筒的管束，也稱蒸發(fā)管束，布置在爐膛出口側(cè)。前排主要為輻射[Radiation]換熱、后排為對(duì)流[Convection]換熱。后排沸水管比煙管鍋爐的煙管換熱效果好，因?yàn)闊煔鈾M向沖刷管束，煙氣流速較高。特點(diǎn)：蒸發(fā)率較高水冷壁和前排沸水管構(gòu)成的輻射受熱面所占比例大煙氣在沸水管束中是橫向流動(dòng)，流速較大水管鍋爐的效率較高一般輔鍋爐可達(dá)80％～85％有些帶尾部受熱面的可高達(dá)92％以上水管爐爐水循環(huán)好，蓄水量少，結(jié)構(gòu)剛性又小

點(diǎn)火升汽時(shí)間較短，一般為幾十分鐘對(duì)水質(zhì)和除垢要求高3.立式直水管[VerticalWaterTube]鍋爐1.上鍋筒2.下鍋筒3.直立水管束4.爐膛5.預(yù)燃室8-噴油調(diào)風(fēng)裝置9-點(diǎn)火器10-點(diǎn)火噴油咀11-火焰感受器12.汽水分離器13.上排污漏斗15.人孔門6.擋煙墻7.下降水管14.自動(dòng)水位調(diào)節(jié)器兼優(yōu)水管鍋爐蒸發(fā)率高、火管鍋爐蓄水量大維護(hù)管理簡(jiǎn)單方便優(yōu)點(diǎn)水管鍋爐和煙管鍋爐的比較：1.水管鍋爐蒸發(fā)率較大，相對(duì)體積小、重量輕，效率高。2.水管鍋爐對(duì)水質(zhì)要求高。因?yàn)榻Y(jié)垢較難清除，水循環(huán)阻力大，更易燒壞管子。3.蒸發(fā)量相同，水管鍋爐蓄水量小，點(diǎn)火升汽較快，汽壓和水位波動(dòng)較大(Solved)。近來(lái)，船舶上強(qiáng)制循環(huán)鍋爐、增壓鍋爐得到應(yīng)用自然循環(huán)鍋爐[NaturalCirculatingBoiler]：管內(nèi)水的流動(dòng)由于密度差產(chǎn)生。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐[ForcedCirculatingBoiler]：管內(nèi)水的流動(dòng)借助泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。鍋爐的通風(fēng)作用：(1)將