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1、精选优质文档-倾情为你奉上第七章 船舶辅锅炉及造水装置锅炉是船舶动力装置的重要组成部分，其通过燃料（一般为燃油）的燃烧把化学能转化为热能，使炉内的水变成蒸汽（或热水）。在以蒸汽轮机为主机的船上，锅炉产生的过热蒸汽用于驱动船舶，故称其为主锅炉，这种形式在普通商船上已经很少采用；而在柴油机为主机的船上，锅炉产生的饱和蒸汽仅用于加热燃油、滑油以及满足生活使用，故称其为辅锅炉，“育鲲”轮便是如此。商船一般设置1台饱和蒸汽压力为0.51.0MPa、蒸发量为0.42.5t/h的辅锅炉。而油轮则因为需要加热货油、驱动货油泵、清洗油舱等，需要大量蒸汽，故一般应设置两台辅锅炉。在大型客船上，因旅客人数较多，一般
2、也设置两台辅锅炉，万一有一台损坏也不至于影响旅客和船员的日常生活。船舶在航行过程中，主机的排气量很大，温度也很高。大型低速二冲程船舶柴油机的排气温度一般在300以上，四冲程中速柴油机的排气温度可达400左右。而水蒸气在压力为0.5 MPa时，其饱和蒸汽温度为165；压力为1.3MPa时，饱和蒸汽的温度也仅为194。所以，可以利用船舶主柴油机的排气余热来产生蒸汽。在船舶主柴油机的排气管上，一般都装设有废气锅炉。废气锅炉不但可以节约燃油，还可以降低柴油机排气噪音，起到节能减排之功效。锅炉的主要性能指标有：蒸发量、饱和蒸汽压力、效率、受热面积、蒸发率、炉膛容积热负荷等。“育鲲”轮在机舱顶部装有燃油锅
3、炉和废气锅炉各一台。停泊时，由燃油锅炉提供蒸汽；航行时，主要由废气锅炉提供蒸汽，必要时燃油锅炉可同时使用。第一节 燃油锅炉一、燃油锅炉的结构燃油锅炉利用燃油燃烧时发出的热量来产生蒸汽。燃油锅炉本体一般包括炉膛、蒸发受热面、水腔和蒸汽空间等。锅炉本体上还应有一系列的附件，如水位计、安全阀、主蒸汽阀、炉水取样阀、上/下排污阀等。传统的燃油锅炉主要有两种类型，即烟管锅炉和水管锅炉。若燃油燃烧产生的烟气在受热面管内流动，管外是水，则该锅炉为烟管锅炉。若锅炉受热面管内流动的是水或汽水混合物，而烟气在管外流动，则该锅炉为水管锅炉。近些年，一种新型的针形管锅炉在船上取得了广泛应用，“育鲲”轮燃油辅锅炉便是这
4、种类型。“育鲲”轮针形管式燃油锅炉为德国生产的SAACKE KLN/VM-2.5/7型，其结构如图7-1所示。该锅炉的圆筒形锅壳（汽水空间）10中大部为水腔B，上部是蒸汽空间A，下部设有圆筒形的炉膛3。炉膛底板11焊接在炉膛本体上，上面覆盖有耐火层12。在炉膛顶部和汽水空间内有一系列的垂直烟管4，内有针形管5，每一个烟管及其内部的针形管构成一个单元。流经各烟管的烟气最终汇聚到烟箱1，然后经顶部的烟囱7排至大气中。为减少锅炉的散热损失和降低周围的环境温度，并防止人员烫伤，锅炉的外部覆盖有隔热层6，最外面还由铁片罩起来。锅壳的外面有若干接口，用于连接锅炉附件，如主蒸汽阀接口2、安全阀接口9、水位计
5、接口8和锅炉给水接口18等。锅炉的底部还有下排污口13和炉膛烟灰冲洗水泄放口14。在水侧，炉膛和换热管壁面的水被加热产生气泡，含气泡的水密度较低，迅速上升，在蒸汽空间实现汽、水分离，其余的水从下方流过来补充，形成自然水循环。锅炉本体上还设置有一些部件，用于进行内部检查和水腔的清洁。水腔的下部有泥渣孔15，可以由此定期清除锅炉水腔内沉积的泥渣。人孔16用于对烟箱进行检查和清洁。还有火焰观察镜17，可以随时观察炉膛内的燃烧状况。 图7-1 “育鲲”轮燃油锅炉的本体结构 1.烟箱；2.主蒸汽阀接口；3.炉膛；4.烟管；5.针形管；6.隔热层；7.烟囱；8.水位计接口；9.安全阀接口；10.锅壳；11
6、.炉膛底板；12.耐火层；13.下排污口；14.炉膛冲洗水泄放口；15.泥渣孔；16.人孔；17.火焰观察镜；18.锅炉给水接口；A.蒸汽空间；B.水空间；C.燃烧器接口图7-2所示为针形管单元的剖视图。针形管本体为无缝钢管，外壁上焊有许多细长的钢针，以增加烟气与炉水之间的传热效果。针形管上、下两端分别通汽、水空间，这种结构保证了炉水能够从针形管下部的水空间流入上部的汽空间，形成良好的自然循环。图7-2 针形管单元结构图针形管锅炉是在立式烟管锅炉的基础上发展起来的，保留有烟管锅炉的某些特点：以容积较大的锅壳存水；炉膛中产生的热量主要通过辐射的方式传递给周围的炉水。但由于引入了针形管，因而也具有
7、水管锅炉的特点，水自然循环良好。一个针形管元件可以顶替很多根烟管，使锅炉的蒸发率明显提高，尺寸也显著减小。在该锅炉中，约有50的热量来自于炉膛的辐射热，其余的热量来自于针形管的对流传热。当然，这种针形管锅炉也有一些缺点，尤其表现为清洁不便。由于烟管和针形管结构的复杂性，且体积较小，不论是烟侧还是水侧，要进行人工清洗都显得比较困难。表7-1所示为“育鲲”轮燃油锅炉的主要性能指标。表7-1 “育鲲”轮燃油锅炉主要性能指标序号性能指标参数1锅炉数量1台2针形管数量6根3锅炉负荷1004蒸发量2500kg/h5工作压力7.0bar6蒸汽温度170.47设计压力9.0bar8燃料船用燃料油（HFO）9燃
8、油消耗率184kg/h10点火燃料船用柴油（MDO）11100负荷时的效率83.4%12水腔容积（正常液位）2.6 m3二、燃油锅炉的附件与大多数船舶辅锅炉一样，“育鲲”轮燃油锅炉的主要附件包括如下几种：1.安全阀在锅炉顶部的汽腔上设有两个安全阀，可在炉内蒸汽压力超过设定压力（9.0bar）时自动开启，将多余蒸汽泄放至大气中。此外，安全阀顶部还设置手动强开机构，必要时可强开安全阀。2.主蒸汽阀该阀为截止止回阀，是锅炉向外界提供蒸汽的唯一通道。由于该阀处于常开状态，亦常称作停汽阀。3.给水阀为保证充分的可靠性，给水阀设有两组，用于向锅炉水腔补充因蒸发而损失的炉水。每一组给水阀包括一个截止阀和一个
9、止回阀，可防止炉水倒流入给水系统。4.水位计锅炉本体上装有两个玻璃水位计，分布于左右两侧，用于显示锅炉的实际水位。水位计有上、下两个截止阀，分别通汽腔和水腔，其泄放管路上还有一支冲洗阀。5.上排污阀又称浮渣阀，为截止止回阀，用于泄放炉水表面的浮渣。6.下排污阀下排污阀有两组，分别位于锅炉的两侧，用于泄放沉积在炉水底部的杂质和泥渣等。每一组下排污阀包括一支截止止回阀和一支速闭阀。7.放气阀放气阀位于锅炉的顶部，为截止阀，常闭，只有在锅炉初次起动前需要灌水或停炉后需要泄水时才打开放气。8.取样阀用于炉水取样化验。此外，锅炉本体上还设有两个服务于废气锅炉的炉水进、出口阀。第二节 废气锅炉一、废气锅炉
10、的结构目前，船上常用的废气锅炉主要有两种类型，分别为立式烟管废气锅炉和强制循环水管废气锅炉。“育鲲”轮采用的是SAACKE KIP/PC-0.7/7型强制循环水管废气锅炉，图7-3所示为该废气锅炉的结构简图。在废气锅炉本体1内，布置有多组垂直并列的翅片管2（水管外部焊接有翅片，以提高传热效果）。各组翅片管的进、出口分别与水平布置的进口联箱3和出口联箱4相连。两个联箱均布置在废气锅炉本体内，只有进、出口接口5和6露在外面。在有联箱的一侧，各水管都被焊接到废气锅炉本体上，而水管的另外一端是浮动的，以便各管有热胀冷缩的余地。各组翅片管紧贴在一起，构成了废气锅炉的主体。每上、下两层水管之间由弯管7相连
11、。废气锅炉本体上覆盖有隔热层，并包有铁皮外罩8。整个废气锅炉坐落在钢架9上，而废气烟箱10则焊接于本体上、下两端的法兰上。本体的侧面分布有上、中、下三个检修道门11，而正面则分布有三个蒸汽吹灰器12，各检修道门与吹灰器位于同一高度，以方便检修和清洁。图7-3 “育鲲”轮废气锅炉结构图1.本体；2.翅片管；3.进口联箱；4.出口联箱；5.进口接头；6.出口接头；7.弯管；8.外罩；9.钢架；10.废气烟箱；11.道门；12.蒸汽吹灰器在工作过程中，柴油机排气在翅片管的外侧流过，而水则由专门的循环水泵从燃油锅炉水腔吸入，压送到废气锅炉进口联箱，再进入各翅片管内部被加热，然后以汽水混合物的形式由出口
12、联箱汇集，并送回燃油锅炉进行汽水分离。由于主机通常运行在85的标定负荷下，下面列出“育鲲”轮废气锅炉在85负荷下的主要性能指标，如表7-2所示。表7-2 “育鲲”轮废气锅炉的主要性能指标序号性能指标参数1锅炉数量1台2主机负荷853蒸发量700 kg/h4工作压力7.0 bar5设计压力12.0 bar6废气进口温度249.27废气出口温度199.18废气压降84 mmWG（毫米水柱）9循环水量6000 kg/h10水腔容积（正常液位）0.3 m311蒸汽吹灰器数目3 pcs二、废气锅炉蒸发量的调节废气锅炉的蒸发量取决于主机的排气量和排气温度，这是随主机功率而变的。尽管正常航行时主机的功率基本
13、稳定，但船舶对蒸汽量的需求却是随着航区和季节而变的，因此，废气锅炉的蒸发量需要调节。废气锅炉蒸发量的调节方法主要有如下3种。1.烟气旁通法废气锅炉普遍采用烟气旁通法来调节蒸发量。这需要在废气锅炉的烟气进、出口之间加设旁通烟道和相应的挡板，通过改变挡板的开度来改变废气锅炉的烟气流量，从而控制废气锅炉蒸发量。2.改变有效受热面积法改变有效受热面积法即通过改变废气锅炉内的水量来控制蒸发量，在蒸发量较小时，需要大面积的受热面干烧，存在烧坏的危险。3.多余蒸汽泄放法在“育鲲”轮，主机所有的排气都进入废气锅炉，不存在旁通烟道，而废气锅炉的换热面也是固定的。在航行过程中，当废气锅炉的蒸发量超过全船的蒸汽需求
14、时，蒸汽压力会过分升高，蒸汽管路上的多余蒸汽释放阀（见第五节，图9）便会开启，向大气冷凝器泄放多余的蒸汽。三、废气锅炉与燃油锅炉的联系废气锅炉与燃油锅炉之间的联系方式主要有三种形式。1.两者相互独立，有各自的给水管路和蒸汽输出管路。2.废气锅炉与燃油锅炉合为一体，形成组合式锅炉，二者共用汽水空间。3.废气锅炉为燃油锅炉的一个附加受热面。“育鲲”轮采用的是第3种方式。锅炉给水泵将来自热水井的水送至燃油锅炉，炉水强制循环泵再将燃油锅炉中的水输送至废气锅炉使之加热蒸发，并将汽水混合物压回燃油锅炉汽腔，在汽腔内进行汽水分离，蒸汽最终由燃油锅炉的主蒸汽阀输出。具体的锅炉给水系统将在第五节中详细介绍。在航
15、行中，若废气锅炉的蒸发量无法满足全船需求，蒸汽压力低于燃油锅炉的起动压力时，则燃油锅炉可自动投入工作。第三节 锅炉燃油设备及系统锅炉的燃油设备及系统主要包括燃烧器及外围的燃油系统。目前，船用燃油锅炉的燃烧器大多采用整装式。一、整装式燃烧器1.燃烧器的主要部件“育鲲”轮燃油锅炉采用的是SKVJ M18型整装式燃烧器，其外形如图7-4所示。其主要部件如下：图7-4 SKVJ M18整装式燃烧器1.风机；2.速闭阀；3.调压阀；4.滤器；5.流量计；6.伺服电机；7.负荷凸轮；8.燃油电磁阀；9.手动操作按钮；10.火焰探测器；11.点火油头座；12.主喷油器；13.配风器；14.火焰观察镜； 15.进油口；16.回油口（1）喷油器。包括压力式点火油头11和转杯式主喷油器12。图7-5所示为点火油头和电极的结构图。在点火时，点火电极1通电，两极之间尖端放电产生火花；同时，压力约10bar的柴油在点火油头2中央的细小喷孔的节流作用下以油雾的形式喷出，油雾在配风器3周围的空气
