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1、船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟1、辅锅炉和废气锅炉22、辅助锅炉的附件辅助锅炉的附件33、辅助锅炉的附属装置、辅助锅炉的附属装置44、辅助锅炉的自动控制、辅助锅炉的自动控制Date1船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟1、辅锅炉和废气锅炉一、概 述n辅锅炉是利用燃油燃烧时发出的热能来产生蒸汽的设备，废 气锅炉是利用柴油机的排气余热来产生蒸汽(或热水)的设备。产 生一定数量和质量的蒸汽，用来满足全船用汽的需要，1)用作机舱中燃油系统和滑油系统的加热热源，2)满足船员和旅客日常生活需要，如蒸饭，烧开水，沐浴、取 暖和烘衣等，3)驱动辅汽轮机，4)用作海水淡化装置和冬季空调装置中的加热
2、热源，5)用于蒸汽灭火，6)用于吹洗海底门、清洗油池和滤器及用作其它加温系统的热 源， 7)在油船上用来加热货油、驱动货油泵和蒸汽甲板机械及清洗 油舱等。Date2船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n一般干货船上都装设一台压力为0.3-0.7MPa，蒸 发量为11.8th左右的辅锅炉。客船上因旅客日常生 活用汽量较大，并且考虑到万一锅炉发生故障或损坏 时不致影响正常供汽，往往装设两台辅锅炉。油船因 耗汽量很大，特别是在载货量较大的油船上，一般都 装设一台或两台压力在1.3MPa以上，蒸发量为20 150th的辅锅炉。 n柴油机船在航行时，主机的排气温度较高。一般大 型低速二冲程增压柴
3、油机增压器后的排气温度在250 300以上，四冲程中速柴油机的排气温度可达400 左右。为了利用排气余热，降低船舶营运成本，一般在主机功 率为735kW以上的柴油机船上，都装设废气锅炉，废气锅炉安置 在机舱顶部柴油机排气管道中。Date3船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n在船舶正常航行期间，全船所需的蒸汽都由废气锅 炉供应，当供汽量不足时，由辅锅炉补充，在船舶停 泊和进出港时，则由辅锅炉供给全船用汽。在主机功 率不大的中、小型柴油机船上，为了简化装置和节省 机舱内占有的空间，也有采用既能利用柴油机排气余 热，又能用燃油工作的废气燃油组合式锅炉。 Date4船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉
4、主讲主讲 赵伟赵伟n为了提高机舱的自动化程度，特别是对无人值班机舱，辅锅炉必须实现 自动控制。辅锅炉的自动控制通常包括程序控制，自动调节、安全保护及一 些操作连锁和信号报警等内容。使用时，在准备工作就绪只要按一下起动电 钮，锅炉即能按操作步骤自动点火、升汽，工作时，锅炉能自动调节调节水 位，当外界不需要蒸汽时，能自动熄火停炉；发生故障时，能发出声，光警 报等。n n锅炉的基本特征指标锅炉的基本特征指标：n 锅炉参数有蒸发量，蒸汽压力和蒸汽温度。它们是锅炉铭 牌上或说明书中必须注明的三个基本参数。当锅炉向外只供应 饱和蒸汽时，可只注明蒸发量和蒸汽压力，而不注明蒸汽温度 。n蒸发量又称产汽量，是锅
5、炉每小时能产生的蒸汽量，习惯上 又称锅炉的容量，用符号D表示，单位是th或kgh。n1.蒸汽压力是锅炉向外供出蒸汽的压力，也叫汽压，以符号 P表示，单位是Pa或Mpa 工程制单位是kgf/c。Date5船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n蒸汽压力有绝对压力和表压力两种，如果蒸汽压力用表压 力表示，则必须在压力单位后加注“表”，或用符号P表表示。n绝对压力=表压力+大气压力n锅炉工作压力常用表压力表示。n蒸汽温度是锅炉向外供出蒸汽的温度，用符号t表示，单位 是。蒸汽压力和温度都是表征蒸汽品质的参数。n2相当蒸发量n相当蒸发量是将锅炉的实际蒸发量换算到标准气压下的饱 和蒸汽产量，又称换算
6、蒸发量或折算蒸发量，用符号Dxd表示 。nDxd =D（hzh-hjs）/2257 th或kghn式中： D锅炉的蒸发量，th或kgh， hzh蒸汽的比焓， kJkg， hjs给水的比焓，kJkg； 2257标准气压下水的汽化 热，kJkg Date6船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n相当蒸发量是对不同参数和不同型式锅炉的锅炉容 量进行比较的参数。n n3 3蒸发率蒸发率n蒸发率是锅炉的蒸发量与蒸发受热面面积之比，也 就是锅炉在单位时间内，每蒸发受热面能产生的蒸 汽量，用符号y表示。n蒸发率可表示；y=D/F t(h)或kg( h)nD锅炉的蒸发量 t/h或kgh；F锅炉的蒸发受热
7、面面 积，。n 蒸发率是表征锅炉蒸发受热面工作强烈程度的参数 。 Date7船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟4 4炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷n炉膛容积热负荷是1小时内燃油燃烧放出的热量与炉膛容积之 比，用符号qv表示。n nq qv v=Q=QV V/V/V1 1 kJkJ（KJ/mKJ/m3 3hh） 式中：Qv1小时内燃油燃烧放出的热量，kJh v1一炉膛容积，m3。炉膛容积热负荷是表征炉膛工作强烈程度的参数。n n5 5锅炉效率锅炉效率n锅炉效率是锅炉内有效利用热量与燃油在炉膛中燃烧放出的热 量之比，用符号g表示。 g = D（hzh-hjs）/BQD l00式中： D锅炉
8、的蒸发量，th或kgh， hzh蒸汽的比 焓，kJkg， hjs给水的比焓，kJkg； B锅炉每小时燃 油消耗量，th或kgh， QD燃油的低热值，kJkg。Date8船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n锅炉效率计算：n式中B锅炉每小时燃油消耗量，th或kgh，nQD燃油的低热值，kJkg， n Q2排烟热损失，kJh，nQ3化学未完全燃烧热损失，kJh，nQ4机械未完全燃烧热损失，kJh，nQ5散热损失，kJh，n Q6灰渣热损失，kJh。n锅炉效率表示锅炉内燃油燃烧放出热量的有效利用程度，n是表征锅炉工作经济性的重要指标。Date9船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟二、
9、辅二、辅 锅锅 炉炉n n根据烟气和水的流动途径分根据烟气和水的流动途径分：n n1) 1)火管锅炉火管锅炉n火管锅炉又称烟管锅炉，特点是烟气在管内流动， 管外被锅水包围。 n n2) 2)水管锅炉水管锅炉水管锅炉的特点是烟气在管外的管间流动，管内充 满水或汽水混合物。n n根据锅水循环方式分：根据锅水循环方式分：n n1) 1)自然循环锅炉自然循环锅炉 自然循环锅炉的锅水循环是靠上升管中 的汽水混合物和下降管中的水的密度差 Date10船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟2)2)强制循环锅炉强制循环锅炉 强制循环锅炉的锅水循环是靠外界动力(锅水循环水泵)来进行 。n根据锅炉筒体布置分
10、： 1)立式锅炉；2)卧式锅炉。n n( (一一) )火管锅炉火管锅炉n火管锅炉又称烟管锅炉，是属于不规则水循环锅炉。火管锅 炉有立式和卧式之分，立式火管锅炉有横烟管、直烟管和指形 管等几种型式，卧式火管锅炉只有横烟管一种型式。n1、立式横烟管式火管锅炉 烟气在横置烟管中流动烟气在横置烟管中流动，又称考克兰锅炉(Cochran Boiler)，它 是船用辅锅炉中历史最悠久的一种。n锅炉的蒸发量为14.5th，最大工作汽压约为0.98 1.67MPa，蒸发率为2540kg(h)。Date11船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟Date12船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟立式横
11、烟管式火管锅炉特点n有一个直立的圆筒形锅筒，其直径根据蒸发量大小不同， 约为15002600mm，整台锅炉的高度为3.7-6.3m。锅筒的 顶部和底部都近似球面的椭球形封头12。n锅筒中的下部是球形炉胆18(又称炉膛)，由锅炉钢板压制 制成。燃烧室和烟箱中有管板15和6，两管板之间装有数百根 横置烟管，管子与管板采用扩接和焊接相连接。n炉胆和烟管将整个锅筒内部分成两个互相隔绝的空间，炉 胆和烟管的里侧是烟气，外侧是锅水，工作时锅水必须浸没 最高一排烟管。n燃油由电动燃油泵供给，经喷油器雾化后喷入炉膛，空气 由鼓风机3供给，经配风装置送入炉膛助燃。Date13船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲
12、赵伟赵伟Date14船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n燃烧后产生的高温火焰和烟气，主要以辐射方式将部分热量 通过炉胆壁面传给锅水。未燃尽的油滴和烟气经出烟口17流入 燃烧室继续燃烧，然后烟气沿横置烟管流至烟箱。烟气在流经 烟管的过程中，主要依靠对流传热，不断将热量通过管壁传给 锅水，经烟囱排入大气。n位于锅筒下部炉胆外围的锅水，主要吸收炉膛中辐射的热量 ，而位于烟管外侧的锅水主要吸收对流传热的热量，炉胆和烟 管都是蒸发受热面。n为了保证蒸汽有一定的干度，考虑到锅水水位自动调节有一 定的余量，锅水上部必须有容汽空间9。锅水受热后产生蒸汽汽 泡，由于密度小而自动上升，逸出水面后聚集在容
13、汽空间中， 然后经集汽管10和停汽阀输出，供各用汽设备使用。Date15船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n立式横烟管式火管锅炉的 一种改进型式。它将烟管分 成上、中、下三组， 增加烟 气流程，并适当提高烟气流 速，使锅炉的蒸发量和效率 都有所提高，共工作压力一 般为0.7MPa。 Date16船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟联合式锅炉联合式锅炉n联合式锅炉又称背包式锅炉，是一种火管锅炉和水管锅炉结合 的结构型式，实际上它是苏格兰锅炉的改进型。蒸发量为56t h，蒸汽压力为1.274MPa，在早期的油船上应用较普遍。n联合式锅炉有一个圆筒形锅筒7，下部装有三个圆筒形波形炉
14、 胆l，炉胆的后部与燃烧室3相连接。燃烧室的前壁和锅筒的前端 板间装有烟管9。燃烧室的上部有四个水管联箱5，下部有两个水 管联箱2。联箱的一端直接与锅筒的后端板相连。上，下联箱用水 管4连接。这些水管增加了锅炉的辐射受热面和对流受热面。燃油 燃烧产生的高温火焰，经过炉胆后进入燃烧室进一步燃烧，产生 的烟气冲刷水管后转向进入烟管。n燃烧室内的水管通过辐射和对流传热方式吸收烟气中的热量， 使锅水不断从下联箱进入水管，吸热后产生大量气泡。汽水混合 物向上联箱流动，进入锅炉上部，形成独立的水循环回路，提高 锅炉的蒸发量和效率。Date17船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟Date18船舶锅炉
15、船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟( (二二) )水管锅炉水管锅炉n一般船上所用水管锅炉绝大多数属于自然循环锅炉。在蒸汽 参数相同的情况下，水管锅炉具有重量轻、体积小、起动迅速 、传热效率高等优点，并且大多装备自动控制系统，提高了锅 炉运行的安全可靠性，成为现代船舶上辅锅炉的主要型式。n水管锅炉有立式短直水管锅炉，立式长直水管锅炉、立式横 水管锅炉、双锅筒水管锅炉和角管锅炉等五种型式。n n1 1、立式短直水管锅炉、立式短直水管锅炉n也称为立式水、火管联合式锅炉，在我国沿海、远洋干货船 上应用很广泛。早期水管锅炉产品，蒸发量为1.8th。整个锅 炉分为上锅筒4和下锅筒1，上下锅筒用水管8连接。炉膛2位于 下锅筒中，在其前方设有一个小容积预燃室9，供入的燃油和空 气先在预燃室中混合燃烧，然后再进入炉膛(又称主燃烧室)。 尚有未燃尽的可燃气体，在炉膛中可得到进一步燃烧，使燃烧 过程更加完善。 Date19船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟小容积预燃室主燃烧室 挡烟板Date20船舶锅炉船舶锅炉船舶锅炉 主讲主讲 赵伟赵伟n烟气流出炉膛后，经过喉部接
