锅炉演示1汇编

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1、第十三章第十三章 船舶辅锅炉装置船舶辅锅炉装置 13 1 概述 一、锅炉在船舶动力装置中的作用 主锅炉 锅炉产生的高温高压过热蒸汽用于驱动主蒸 汽轮机，以推动船舶前进，这种锅炉称为主锅炉。 辅锅炉 在柴油机动力装置的船舶上，锅炉产生的饱 和蒸汽仅用于驱动辅蒸汽轮机、加热燃油、滑油及满 足日常生活的需要，这种锅炉称为辅锅炉。 二、锅炉的分类 1按锅炉的结构分类 烟管锅炉（或火管锅炉） 水管锅炉 混合式锅炉。 2按水循环的方法分类 自然循环锅炉 若管子中水的流动是由于工质的密 度差而产生的，这种锅炉称为自然循环锅炉。 强制循环锅炉 若管子中水的流动是借助泵来实现 的，这种锅炉称为强制循环锅炉。 3

2、按蒸汽工作压力高低分类 低压锅炉： 蒸汽工作压力在 20 MPa以下者 中压锅炉： 蒸汽工作压力在 2. 040 MPa 中高压锅炉：蒸汽工作压力在 40 60 MPa 高压锅炉： 蒸汽工作压力超过6. 0 MPa 4、按热量来源分类 燃煤锅炉 燃油锅炉 废气锅炉 5、按形状分类 立式 卧式 D型 三、锅炉主要性能指标 锅炉的主要性能指标有： 蒸发量、蒸汽参数（压力 、温度）、锅炉 效率、受热面积及蒸发率、炉膛容积 热负荷等。 （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则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 产生的蒸汽量称为蒸发量

3、，通常用符号D表示，单位是 Kg/h或th。 2蒸汽参数 当锅炉供应饱和蒸汽时，蒸汽参数用蒸汽的工作压 力（单位为MPa）来表示； 当锅炉向外供应过热蒸汽时，用蒸汽工作压力和蒸 汽温度来表示。 注意：锅炉一般标注名义工作压力，使用的工作压力 范围上限可稍超过它，但不应超过锅炉的最大许用工 作压力（设计压力）。 3锅炉效率 把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，用符号表示。 = D（hq hg）/ B QD D一 锅炉供应的各种参数蒸汽的蒸发量，kgh； B - 每小时燃料消耗量，kgh； QD - 燃料的低热值，kJkg； hq - 所供蒸汽的比焓，kJkg；

4、 hg - 给水比焓，kJkg。 另一种表示方式：可用向锅炉供入的热量减去各种热损 失来表示，所以锅炉效率又可表示为： = B QD - B（Q1 Q2 Q3 Q4 ）/ B QD = 1 -（q1q2q3q4） q - 相对热损失（用百分比表示的热损失） Q1 排烟热损失（kJkg） 是锅炉各种热损失中最大 的一项。在锅炉额定蒸发量下，相对热损失q1值一般为 1020。 Q2 化学不完全燃烧热损失（kJkg）烟气中尚有若 干还可以燃烧而未能燃尽的气体如 CO、CH4、H2等， 它们未发出的热量即属于化学不完全燃烧损失。通常在 燃烧正常的情况下，燃油锅炉的化学不完全燃烧相对热 损失q2约为 0

5、3 05 。 Q3机械不完全燃烧热损失（kJkg） 燃油中的碳 元素在未完全燃烧时形成一些可燃 的固体粒子，其中 包括油蒸气热分解后产生的碳黑及油滴燃烧后残留的 固体状态的焦粒等。这些可燃的固体粒子未能燃烧而 构成的热损失称为机械不完全燃烧热损失。在燃烧正 常时可认为机械不完全燃烧的相对热损失q3 = 0，在燃 烧不正常时，q3可达0.51。 Q4散热损失（kJkg）锅炉由于温度高于周围大 气而向四周环境所散失的热量。散热损失随锅炉蒸发 量的增加而减小。当 D = 2 th时，q4约为 26左 右； D = 100 t / h时，q4只有 0.3左右。 4.受热面积（m2 ） 蒸发受热面积（炉

6、水被加热产生饱和蒸汽的受热面 积） 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。 5.蒸发率（产汽率kg /m2h） 单位蒸发受热面积每小时产生的蒸汽量。 蒸发率用 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。 6.炉膛容积热负荷（ kw/m3 ） 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qv表示 。 qv = B QD /3600V kw/m3 V - 炉膛容积，m3 B - 每小时燃料消耗量，kgh； QD - 燃料的低热值，kJkg； qv值越大，意味炉膛的容积越小，因而燃油在炉 膛内燃烧停留时间越短，炉膛内的烟气平均温度也越 高。

7、qv是影响燃烧质量、锅炉效率、工作可靠性以及锅 炉尺寸和重量的一个重要参数。 13 2 船舶辅锅炉的结构与附件 一、燃油锅炉 （介绍立式横烟管锅炉、D型水管锅炉和立式直水管锅炉） 1立式横烟管锅炉 图 1 烟管锅炉特点；烟管锅炉特点； 优点： 蓄水蓄热多使其汽压与水位变动较慢； 容易实现自动调节； 炉胆外壁的水垢容易清除干净； 对炉水质 量要求不高。 缺点： 烟管锅炉的排烟热损失较大，热效率低，只能达到 72左右； 烟管锅炉的受热面蒸发率低，需要拥有较大的受热 面和较大的厚壁锅壳将全部受热面包在其中，使整个 锅炉的蓄水量多，比较笨重； 工作压力和蒸发量受到限制，工作压力限于2 MPa 以下，蒸

8、发量也不超过 10 th； 结构的刚性较大，加上蓄水量大使蓄热量也大，故 点火升汽的时间较长，常需数小时，以免热应力太大 损坏锅炉 。 2 2D D型水管锅炉型水管锅炉 本体形状类似英文字母D而得名。它 的结构布置较为合理，经济技术指标也较高。图2 和 附图 主要部件：主要部件： （1）炉膛、炉墙和炉衣 炉膛的作用： 提供足够的空间，使燃油得以充分燃烧 。 炉膛内的烟气理论燃烧温度：约可达到1700 左右。 炉膛出口烟气温度太高的危害： 当烟气温度高于烟气 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。 炉膛出口烟气温度太低的危害：燃烧过程不充分。 D型锅炉炉膛出口烟气温度

9、约为1100 左右。 炉墙 一般由耐火层、隔热层和气密层叠加而成 图3 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。 双层罩壳的炉墙结构: 在耐火隔热层的外面，采用一 种具有内外两层壳板，中间通以去燃烧器助燃的空气 。 炉衣(在蒸发管束以后的低温烟道处) 由隔热层和密封 层组成的为外壳。密封层由3mm厚的薄钢板制成，在 其内侧铺设一层隔热材料，通常为耐热纤维板或矿渣 棉。 炉墙或炉衣将锅炉的各种受热面包围以形成炉膛和 烟道，它们起隔热和密封作用。 （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

10、回路的上升管。 水冷壁作用 是锅炉的主要辐射受热面，吸收的辐射热约占全部 受热面传递热量的13； 水冷壁还起到保护炉墙不致过热烧坏的作用。 水冷壁的建造 为了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30o，最小不得小于15o； 水冷壁在汽包处吊挂，可自由向下膨胀。 水冷壁的结构型式：光管水冷壁、膜式水冷壁和棘形 水冷壁。图4 和 附图 沸水管 由管束和水冷壁管子组成 下降管 管径较大，不受热或少受热的管子为受热管供 水 （3）尾部受热面（经济器和空气预热器） 经济器 加热给水。在D型水管锅炉烟道的后部有的有 安装，以提高锅炉效率。 空气预热器 预热进入锅炉的空气 利用尾部

11、受热而降低排烟温度与提高锅炉效率之 间的关系 。 图135 经济器优缺点 优点：给水经过经济器加热后再送入汽包除能提高热 效率外，还可减少汽包因给水温度低而产生的热应力， 使汽包的工作条件得以改善。 缺点：烟气通风阻力增加了；经济器中的给水在温度升 高的过程中，将析出一部分溶解在其中的气体，造成金 属的腐蚀。 设置经济器的锅炉对给水中含氧量的限制很严，只用 于有除氧器的装置。 船舶锅炉多采用非沸腾式经济器，一般是使经济器中 的水从下往上流同时，使出口水温比该压力下的饱和温 度低4050 ，以免产生管壁过热。 空气预热器优缺点 优：排烟温度进一步降低，提高锅炉效率；由于空气 预热温度提高，使炉膛

12、温度上升，有利改善燃烧条件 。 缺：尾部空气预热器受热面积大使锅炉装置的尺寸、 造价增加，管理工作（吹灰、防腐蚀等）也增加。 一般只用于蒸发量较大、蒸汽参数较高的大、中 型锅炉才设置空气预热器。 3立式直水管锅炉 图136 和 附图 蒸发量为 1.8 th，蒸汽工作压力 0.7 MPa，蒸 发率 32.1 kgm2 h，效率 80。 二、废气锅炉 （利用柴油机排气的余热来产生水蒸 气的锅炉） 作用：节约燃油，还可起到柴油机排气消音器的作用 。 图13-7 1废气锅炉的结构型式 按加热管型式分类 ： （1）立式烟管废气锅炉 图138 （2）强制循环盘香管式废气锅炉 图139 和 附图 （3）热管

13、式废气锅炉 图1310 2废气锅炉蒸发量的调节 （1）烟气旁通法 图13 11 （2）改变有效受热面积法 （3）多余蒸气冷凝法 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。 在特殊情况下不得已“空炉”工作，应注意以下事项： 开启废气炉的泄放阀和空气阀； 用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。 3废气锅炉与燃油锅炉的联系 （l）二者独立 图1312（a） 特点：运行时管理比较方便，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

14、理 就比较麻烦 。 （2）废气锅炉为燃油锅炉的一个附加受热面 图1312（b） 特点：水位不需调节，但须多设一台或两台热水循环泵 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，油船即采用此方式。 （3）组合式锅炉 联合式 图1313 （a） 交替式 图1313（b） 三、锅炉附件 1水位计 图1314 有关水位及水位计的注意事项如下： （1）每台锅炉都规定有最高工作水位、最低工作水位 和最低危险水位。 （2）正常工作时，锅炉水位应处于最高工作水位与最 低工作水位之间。 （3）锅炉的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（

15、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75 mm ，多回程的可适当减少； 竖烟管锅炉应不低于12烟管高度； 混合式锅炉应高出热水管不小于 50 mm。 （5）锅炉隔热层外表面在与水位表相邻处应设置最高 受热面标志。 （6）最高工作水位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50 mm处。 （7）工作水位一般位于水位计中段为宜。 （8）通常每台锅炉装有两只水位计，分别布置在左、 右两侧。 （9）若两只水位计均已损坏，锅炉应立即熄火。 （10）水位计有玻璃管式和玻璃平板式之分。 （11）冲洗水位计的操作步骤和判断水位的方法(见表 131。) （12）冲洗水位计时应注意的是，通水阀和通汽阀同 时关闭的时间要尽量短，以防周围空气使玻璃冷却， 在随后通入汽、水时，玻璃骤然变热而破裂。在换新 玻璃时，也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。 2