船舶輔鍋爐及造水裝置.doc

第七章 船舶輔鍋爐及造水裝置鍋爐是船舶動(dòng)力裝置的重要組成部分，其通過(guò)燃料（一般為燃油）的燃燒把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，使?fàn)t內(nèi)的水變成蒸汽（或熱水）。在以蒸汽輪機(jī)為主機(jī)的船上，鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽用于驅(qū)動(dòng)船舶，故稱(chēng)其為主鍋爐，這種形式在普通商船上已經(jīng)很少采用；而在柴油機(jī)為主機(jī)的船上，鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽僅用于加熱燃油、滑油以及滿足生活使用，故稱(chēng)其為輔鍋爐，“育鯤”輪便是如此。商船一般設(shè)置1臺(tái)飽和蒸汽壓力為0.51.0MPa、蒸發(fā)量為0.42.5t/h的輔鍋爐。而油輪則因?yàn)樾枰訜嶝浻?、?qū)動(dòng)貨油泵、清洗油艙等，需要大量蒸汽，故一般應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)輔鍋爐。在大型客船上，因旅客人數(shù)較多，一般也設(shè)置兩臺(tái)輔鍋爐，萬(wàn)一有一臺(tái)損壞也不至于影響旅客和船員的日常生活。船舶在航行過(guò)程中，主機(jī)的排氣量很大，溫度也很高。大型低速二沖程船舶柴油機(jī)的排氣溫度一般在300以上，四沖程中速柴油機(jī)的排氣溫度可達(dá)400左右。而水蒸氣在壓力為0.5 MPa時(shí)，其飽和蒸汽溫度為165；壓力為1.3MPa時(shí)，飽和蒸汽的溫度也僅為194。所以，可以利用船舶主柴油機(jī)的排氣余熱來(lái)產(chǎn)生蒸汽。在船舶主柴油機(jī)的排氣管上，一般都裝設(shè)有廢氣鍋爐。廢氣鍋爐不但可以節(jié)約燃油，還可以降低柴油機(jī)排氣噪音，起到節(jié)能減排之功效。鍋爐的主要性能指標(biāo)有：蒸發(fā)量、飽和蒸汽壓力、效率、受熱面積、蒸發(fā)率、爐膛容積熱負(fù)荷等?！坝H”輪在機(jī)艙頂部裝有燃油鍋爐和廢氣鍋爐各一臺(tái)。停泊時(shí)，由燃油鍋爐提供蒸汽；航行時(shí)，主要由廢氣鍋爐提供蒸汽，必要時(shí)燃油鍋爐可同時(shí)使用。第一節(jié) 燃油鍋爐一、燃油鍋爐的結(jié)構(gòu)燃油鍋爐利用燃油燃燒時(shí)發(fā)出的熱量來(lái)產(chǎn)生蒸汽。燃油鍋爐本體一般包括爐膛、蒸發(fā)受熱面、水腔和蒸汽空間等。鍋爐本體上還應(yīng)有一系列的附件，如水位計(jì)、安全閥、主蒸汽閥、爐水取樣閥、上/下排污閥等。傳統(tǒng)的燃油鍋爐主要有兩種類(lèi)型，即煙管鍋爐和水管鍋爐。若燃油燃燒產(chǎn)生的煙氣在受熱面管內(nèi)流動(dòng)，管外是水，則該鍋爐為煙管鍋爐。若鍋爐受熱面管內(nèi)流動(dòng)的是水或汽水混合物，而煙氣在管外流動(dòng)，則該鍋爐為水管鍋爐。近些年，一種新型的針形管鍋爐在船上取得了廣泛應(yīng)用，“育鯤”輪燃油輔鍋爐便是這種類(lèi)型?！坝H”輪針形管式燃油鍋爐為德國(guó)生產(chǎn)的SAACKE KLN/VM-2.5/7型，其結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。該鍋爐的圓筒形鍋殼（汽水空間）10中大部為水腔B，上部是蒸汽空間A，下部設(shè)有圓筒形的爐膛3。爐膛底板11焊接在爐膛本體上，上面覆蓋有耐火層12。在爐膛頂部和汽水空間內(nèi)有一系列的垂直煙管4，內(nèi)有針形管5，每一個(gè)煙管及其內(nèi)部的針形管構(gòu)成一個(gè)單元。流經(jīng)各煙管的煙氣最終匯聚到煙箱1，然后經(jīng)頂部的煙囪7排至大氣中。為減少鍋爐的散熱損失和降低周?chē)沫h(huán)境溫度，并防止人員燙傷，鍋爐的外部覆蓋有隔熱層6，最外面還由鐵片罩起來(lái)。鍋殼的外面有若干接口，用于連接鍋爐附件，如主蒸汽閥接口2、安全閥接口9、水位計(jì)接口8和鍋爐給水接口18等。鍋爐的底部還有下排污口13和爐膛煙灰沖洗水泄放口14。在水側(cè)，爐膛和換熱管壁面的水被加熱產(chǎn)生氣泡，含氣泡的水密度較低，迅速上升，在蒸汽空間實(shí)現(xiàn)汽、水分離，其余的水從下方流過(guò)來(lái)補(bǔ)充，形成自然水循環(huán)。鍋爐本體上還設(shè)置有一些部件，用于進(jìn)行內(nèi)部檢查和水腔的清潔。水腔的下部有泥渣孔15，可以由此定期清除鍋爐水腔內(nèi)沉積的泥渣。人孔16用于對(duì)煙箱進(jìn)行檢查和清潔。還有火焰觀察鏡17，可以隨時(shí)觀察爐膛內(nèi)的燃燒狀況。 圖7-1 “育鯤”輪燃油鍋爐的本體結(jié)構(gòu) 1.煙箱；2.主蒸汽閥接口；3.爐膛；4.煙管；5.針形管；6.隔熱層；7.煙囪；8.水位計(jì)接口；9.安全閥接口；10.鍋殼；11.爐膛底板；12.耐火層；13.下排污口；14.爐膛沖洗水泄放口；15.泥渣孔；16.人孔；17.火焰觀察鏡；18.鍋爐給水接口；A.蒸汽空間；B.水空間；C.燃燒器接口圖7-2所示為針形管單元的剖視圖。針形管本體為無(wú)縫鋼管，外壁上焊有許多細(xì)長(zhǎng)的鋼針，以增加煙氣與爐水之間的傳熱效果。針形管上、下兩端分別通汽、水空間，這種結(jié)構(gòu)保證了爐水能夠從針形管下部的水空間流入上部的汽空間，形成良好的自然循環(huán)。圖7-2 針形管單元結(jié)構(gòu)圖針形管鍋爐是在立式煙管鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，保留有煙管鍋爐的某些特點(diǎn)：以容積較大的鍋殼存水；爐膛中產(chǎn)生的熱量主要通過(guò)輻射的方式傳遞給周?chē)臓t水。但由于引入了針形管，因而也具有水管鍋爐的特點(diǎn)，水自然循環(huán)良好。一個(gè)針形管元件可以頂替很多根煙管，使鍋爐的蒸發(fā)率明顯提高，尺寸也顯著減小。在該鍋爐中，約有50的熱量來(lái)自于爐膛的輻射熱，其余的熱量來(lái)自于針形管的對(duì)流傳熱。當(dāng)然，這種針形管鍋爐也有一些缺點(diǎn)，尤其表現(xiàn)為清潔不便。由于煙管和針形管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，且體積較小，不論是煙側(cè)還是水側(cè)，要進(jìn)行人工清洗都顯得比較困難。表7-1所示為“育鯤”輪燃油鍋爐的主要性能指標(biāo)。表7-1 “育鯤”輪燃油鍋爐主要性能指標(biāo)序號(hào)性能指標(biāo)參數(shù)1鍋爐數(shù)量1臺(tái)2針形管數(shù)量6根3鍋爐負(fù)荷1004蒸發(fā)量2500kg/h5工作壓力7.0bar6蒸汽溫度170.47設(shè)計(jì)壓力9.0bar8燃料船用燃料油（HFO）9燃油消耗率184kg/h10點(diǎn)火燃料船用柴油（MDO）11100負(fù)荷時(shí)的效率83.4%12水腔容積（正常液位）2.6 m3二、燃油鍋爐的附件與大多數(shù)船舶輔鍋爐一樣，“育鯤”輪燃油鍋爐的主要附件包括如下幾種：1.安全閥在鍋爐頂部的汽腔上設(shè)有兩個(gè)安全閥，可在爐內(nèi)蒸汽壓力超過(guò)設(shè)定壓力（9.0bar）時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，將多余蒸汽泄放至大氣中。此外，安全閥頂部還設(shè)置手動(dòng)強(qiáng)開(kāi)機(jī)構(gòu)，必要時(shí)可強(qiáng)開(kāi)安全閥。2.主蒸汽閥該閥為截止止回閥，是鍋爐向外界提供蒸汽的唯一通道。由于該閥處于常開(kāi)狀態(tài)，亦常稱(chēng)作停汽閥。3.給水閥為保證充分的可靠性，給水閥設(shè)有兩組，用于向鍋爐水腔補(bǔ)充因蒸發(fā)而損失的爐水。每一組給水閥包括一個(gè)截止閥和一個(gè)止回閥，可防止?fàn)t水倒流入給水系統(tǒng)。4.水位計(jì)鍋爐本體上裝有兩個(gè)玻璃水位計(jì)，分布于左右兩側(cè)，用于顯示鍋爐的實(shí)際水位。水位計(jì)有上、下兩個(gè)截止閥，分別通汽腔和水腔，其泄放管路上還有一支沖洗閥。5.上排污閥又稱(chēng)浮渣閥，為截止止回閥，用于泄放爐水表面的浮渣。6.下排污閥下排污閥有兩組，分別位于鍋爐的兩側(cè)，用于泄放沉積在爐水底部的雜質(zhì)和泥渣等。每一組下排污閥包括一支截止止回閥和一支速閉閥。7.放氣閥放氣閥位于鍋爐的頂部，為截止閥，常閉，只有在鍋爐初次起動(dòng)前需要灌水或停爐后需要泄水時(shí)才打開(kāi)放氣。8.取樣閥用于爐水取樣化驗(yàn)。此外，鍋爐本體上還設(shè)有兩個(gè)服務(wù)于廢氣鍋爐的爐水進(jìn)、出口閥。第二節(jié) 廢氣鍋爐一、廢氣鍋爐的結(jié)構(gòu)目前，船上常用的廢氣鍋爐主要有兩種類(lèi)型，分別為立式煙管廢氣鍋爐和強(qiáng)制循環(huán)水管廢氣鍋爐?！坝H”輪采用的是SAACKE KIP/PC-0.7/7型強(qiáng)制循環(huán)水管廢氣鍋爐，圖7-3所示為該廢氣鍋爐的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。在廢氣鍋爐本體1內(nèi)，布置有多組垂直并列的翅片管2（水管外部焊接有翅片，以提高傳熱效果）。各組翅片管的進(jìn)、出口分別與水平布置的進(jìn)口聯(lián)箱3和出口聯(lián)箱4相連。兩個(gè)聯(lián)箱均布置在廢氣鍋爐本體內(nèi)，只有進(jìn)、出口接口5和6露在外面。在有聯(lián)箱的一側(cè)，各水管都被焊接到廢氣鍋爐本體上，而水管的另外一端是浮動(dòng)的，以便各管有熱脹冷縮的余地。各組翅片管緊貼在一起，構(gòu)成了廢氣鍋爐的主體。每上、下兩層水管之間由彎管7相連。廢氣鍋爐本體上覆蓋有隔熱層，并包有鐵皮外罩8。整個(gè)廢氣鍋爐坐落在鋼架9上，而廢氣煙箱10則焊接于本體上、下兩端的法蘭上。本體的側(cè)面分布有上、中、下三個(gè)檢修道門(mén)11，而正面則分布有三個(gè)蒸汽吹灰器12，各檢修道門(mén)與吹灰器位于同一高度，以方便檢修和清潔。圖7-3 “育鯤”輪廢氣鍋爐結(jié)構(gòu)圖1.本體；2.翅片管；3.進(jìn)口聯(lián)箱；4.出口聯(lián)箱；5.進(jìn)口接頭；6.出口接頭；7.彎管；8.外罩；9.鋼架；10.廢氣煙箱；11.道門(mén)；12.蒸汽吹灰器在工作過(guò)程中，柴油機(jī)排氣在翅片管的外側(cè)流過(guò)，而水則由專(zhuān)門(mén)的循環(huán)水泵從燃油鍋爐水腔吸入，壓送到廢氣鍋爐進(jìn)口聯(lián)箱，再進(jìn)入各翅片管內(nèi)部被加熱，然后以汽水混合物的形式由出口聯(lián)箱匯集，并送回燃油鍋爐進(jìn)行汽水分離。由于主機(jī)通常運(yùn)行在85的標(biāo)定負(fù)荷下，下面列出“育鯤”輪廢氣鍋爐在85負(fù)荷下的主要性能指標(biāo)，如表7-2所示。表7-2 “育鯤”輪廢氣鍋爐的主要性能指標(biāo)序號(hào)性能指標(biāo)參數(shù)1鍋爐數(shù)量1臺(tái)2主機(jī)負(fù)荷853蒸發(fā)量700 kg/h4工作壓力7.0 bar5設(shè)計(jì)壓力12.0 bar6廢氣進(jìn)口溫度249.27廢氣出口溫度199.18廢氣壓降84 mmWG（毫米水柱）9循環(huán)水量6000 kg/h10水腔容積（正常液位）0.3 m311蒸汽吹灰器數(shù)目3 pcs二、廢氣鍋爐蒸發(fā)量的調(diào)節(jié)廢氣鍋爐的蒸發(fā)量取決于主機(jī)的排氣量和排氣溫度，這是隨主機(jī)功率而變的。盡管正常航行時(shí)主機(jī)的功率基本穩(wěn)定，但船舶對(duì)蒸汽量的需求卻是隨著航區(qū)和季節(jié)而變的，因此，廢氣鍋爐的蒸發(fā)量需要調(diào)節(jié)。廢氣鍋爐蒸發(fā)量的調(diào)節(jié)方法主要有如下3種。1.煙氣旁通法廢氣鍋爐普遍采用煙氣旁通法來(lái)調(diào)節(jié)蒸發(fā)量。這需要在廢氣鍋爐的煙氣進(jìn)、出口之間加設(shè)旁通煙道和相應(yīng)的擋板，通過(guò)改變擋板的開(kāi)度來(lái)改變廢氣鍋爐的煙氣流量，從而控制廢氣鍋爐蒸發(fā)量。2.改變有效受熱面積法改變有效受熱面積法即通過(guò)改變廢氣鍋爐內(nèi)的水量來(lái)控制蒸發(fā)量，在蒸發(fā)量較小時(shí)，需要大面積的受熱面干燒，存在燒壞的危險(xiǎn)。3.多余蒸汽泄放法在“育鯤”輪，主機(jī)所有的排氣都進(jìn)入廢氣鍋爐，不存在旁通煙道，而廢氣鍋爐的換熱面也是固定的。在航行過(guò)程中，當(dāng)廢氣鍋爐的蒸發(fā)量超過(guò)全船的蒸汽需求時(shí)，蒸汽壓力會(huì)過(guò)分升高，蒸汽管路上的多余蒸汽釋放閥（見(jiàn)第五節(jié)，圖9）便會(huì)開(kāi)啟，向大氣冷凝器泄放多余的蒸汽。三、廢氣鍋爐與燃油鍋爐的聯(lián)系廢氣鍋爐與燃油鍋爐之間的聯(lián)系方式主要有三種形式。1.兩者相互獨(dú)立，有各自的給水管路和蒸汽輸出管路。2.廢氣鍋爐與燃油鍋爐合為一體，形成組合式鍋爐，二者共用汽水空間。3.廢氣鍋爐為燃油鍋爐的一個(gè)附加受熱面?！坝H”輪采用的是第3種方式。鍋爐給水泵將來(lái)自熱水井的水送至燃油鍋爐，爐水強(qiáng)制循環(huán)泵再將燃油鍋爐中的水輸送至廢氣鍋爐使之加熱蒸發(fā)，并將汽水混合物壓回燃油鍋爐汽腔，在汽腔內(nèi)進(jìn)行汽水分離，蒸汽最終由燃油鍋爐的主蒸汽閥輸出。具體的鍋爐給水系統(tǒng)將在第五節(jié)中詳細(xì)介紹。在航行中，若廢氣鍋爐的蒸發(fā)量無(wú)法滿足全船需求，蒸汽壓力低于燃油鍋爐的起動(dòng)壓力時(shí)，則燃油鍋爐可自動(dòng)投入工作。第三節(jié) 鍋爐燃油設(shè)備及系統(tǒng)鍋爐的燃油設(shè)備及系統(tǒng)主要包括燃燒器及外圍的燃油系統(tǒng)。目前，船用燃油鍋爐的燃燒器大多采用整裝式。一、整裝式燃燒器1.燃燒器的主要部件“育鯤”輪燃油鍋爐采用的是SKVJ M18型整裝式燃燒器，其外形如圖7-4所示。其主要部件如下：圖7-4 SKVJ M18整裝式燃燒器1.風(fēng)機(jī)；2.速閉閥；3.調(diào)壓閥；4.濾器；5.流量計(jì)；6.伺服電機(jī)；7.負(fù)荷凸輪；8.燃油電磁閥；9.手動(dòng)操作按鈕；10.火焰探測(cè)器；11.點(diǎn)火油頭座；12.主噴油器；13.配風(fēng)器；14.火焰觀察鏡； 15.進(jìn)油口；16.回油口（1）噴油器。包括壓力式點(diǎn)火油頭11和轉(zhuǎn)杯式主噴油器12。圖7-5所示為點(diǎn)火油頭和電極的結(jié)構(gòu)圖。在點(diǎn)火時(shí)，點(diǎn)火電極1通電，兩極之間尖端放電產(chǎn)生火花；同時(shí)，壓力約10bar的柴油在點(diǎn)火油頭2中央的細(xì)小噴孔的節(jié)流作用下以油霧的形式噴出，油霧在配風(fēng)器3周?chē)目諝庵枷卤稽c(diǎn)火電極點(diǎn)燃；然后，點(diǎn)火油引燃主噴油器所噴出的燃油；之后點(diǎn)火油頭停油，靠主噴油器持續(xù)燃燒提供熱量。圖7-5 壓力式點(diǎn)火油頭及電極1.點(diǎn)火電極；2.點(diǎn)火油頭；3.配風(fēng)器圖7-6所示為轉(zhuǎn)杯式噴油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。電機(jī)5通過(guò)皮帶6帶動(dòng)中央軸2高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)圓錐形的轉(zhuǎn)杯1和霧化風(fēng)機(jī)葉輪3旋轉(zhuǎn)。壓力約2.5bar的燃油被泵入轉(zhuǎn)杯后，由于離心力的作用，在轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁形成油膜并被甩入爐膛；葉輪3將霧化風(fēng)（即一次風(fēng)）從轉(zhuǎn)杯外緣吹入，將甩出的油膜吹散成油霧。一次風(fēng)量可由風(fēng)門(mén)7調(diào)節(jié)，而提供燃燒所需氧氣的二次風(fēng)則由另外的風(fēng)機(jī)單獨(dú)供應(yīng)。由于轉(zhuǎn)杯式噴油器沒(méi)有細(xì)小的噴孔，故對(duì)雜質(zhì)不太敏感，可燃用劣質(zhì)燃油甚至污油，因而在船舶輔鍋爐中取得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但其缺點(diǎn)也很明顯，價(jià)格高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖7-6 轉(zhuǎn)杯式噴油器1.轉(zhuǎn)杯；2.中央軸；3.霧化風(fēng)機(jī)葉輪；4.外殼；5.電機(jī)；6.傳動(dòng)皮帶；7.一次風(fēng)門(mén)（2）風(fēng)機(jī)1，用于提供燃燒所需空氣，為離心式風(fēng)機(jī)。（3）配風(fēng)器13，用于向主噴油器分配一次風(fēng)（霧化風(fēng)）和二次風(fēng)（燃燒風(fēng)），確保風(fēng)量與油量相匹配。配風(fēng)器應(yīng)當(dāng)能夠提供風(fēng)量、風(fēng)向和風(fēng)速適宜的一次風(fēng)和二次風(fēng)。（4）火焰探測(cè)器10和觀察鏡14。分別對(duì)爐膛內(nèi)的火焰進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)和人工觀察。（5）伺服電機(jī)6。用于驅(qū)動(dòng)負(fù)荷凸輪7。（6）負(fù)荷凸輪7。用于控制并指示鍋爐負(fù)荷，可同時(shí)對(duì)風(fēng)門(mén)和油門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使二者時(shí)刻保持匹配。2.燃燒器的主要技術(shù)參數(shù)“育鯤”輪燃油鍋爐整裝式燃燒器的主要技術(shù)參數(shù)如表7-3所示。表7-3 “育鯤”輪鍋爐燃燒器的主要技術(shù)參數(shù)序號(hào)性能指標(biāo)參數(shù)1燃燒器型號(hào)SKVJ M18（整裝式）2總重量340kg3燃油類(lèi)型/工作溫度/壓力HFO(180-380cSt)，70-90，3-5barMDO，10-60，1.5-3bar4燃油流量40-185kg/h5點(diǎn)火油類(lèi)型/工作溫度/壓力MDO，10-60，7-14bar6風(fēng)機(jī)功率7.5kW(50Hz)7轉(zhuǎn)杯功率1.5kW(50Hz)3.燃燒器的系統(tǒng)流程圖7-7所示為SKVJ M18型燃燒器的系統(tǒng)流程。在鍋爐停用時(shí)，主油路電磁閥12、13和點(diǎn)火油路電磁閥29、30均處于斷電關(guān)閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)杯17和點(diǎn)火油頭32都不供油。當(dāng)接到點(diǎn)火指令后，風(fēng)機(jī)19首先起動(dòng)，向爐膛進(jìn)行1min的預(yù)掃風(fēng)；同時(shí)，轉(zhuǎn)杯電機(jī)18投入工作，帶動(dòng)轉(zhuǎn)杯17空轉(zhuǎn)。預(yù)掃風(fēng)結(jié)束后，點(diǎn)火電極通電發(fā)火；同時(shí)，外部的點(diǎn)火油泵起動(dòng)，電磁閥29、30通電打開(kāi)，33通電關(guān)閉，柴油從進(jìn)口C進(jìn)入點(diǎn)火油頭32并在噴入爐膛后被電極點(diǎn)燃。點(diǎn)火成功后，電磁閥12、13通電打開(kāi)，14通電關(guān)閉，從燃油泵而來(lái)的燃油經(jīng)進(jìn)口A進(jìn)入轉(zhuǎn)杯，形成油膜后被甩入爐膛；同時(shí)，霧化風(fēng)經(jīng)擋板21從轉(zhuǎn)杯的外緣吹入，將油膜吹散成細(xì)小油粒。于是，從轉(zhuǎn)杯噴入爐膛的燃油在點(diǎn)火油頭的作用下被引燃。用于保證燃燒的大量空氣經(jīng)擋板22進(jìn)入爐膛。當(dāng)轉(zhuǎn)杯噴出的燃油形成穩(wěn)定的燃燒后，點(diǎn)火油路便可停止工作。之后，根據(jù)鍋爐蒸汽壓力的變化，伺服電機(jī)6會(huì)通過(guò)負(fù)荷凸輪7對(duì)鍋爐的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。負(fù)荷凸輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)油量調(diào)節(jié)器8、一次風(fēng)擋板21和二次風(fēng)擋板22，使風(fēng)/油比時(shí)刻保持匹配。根據(jù)燃油規(guī)格的不同，其溫度應(yīng)當(dāng)控制在6090的范圍之內(nèi)，這將由溫控器1來(lái)實(shí)現(xiàn)；調(diào)壓閥2用于控制供應(yīng)至轉(zhuǎn)杯的燃油壓力；流量計(jì)9則可連續(xù)記錄鍋爐的燃油消耗量。圖7-7 SKVJ M18型整裝式燃燒器系統(tǒng)圖1.溫控器；2.調(diào)壓閥；3.濾器；4.油壓監(jiān)測(cè)器（高）；5.壓力表；6.伺服電機(jī)；7.負(fù)荷凸輪；8.油量調(diào)節(jié)器；9.流量計(jì)；10.旁通閥；11.速閉閥；12/13/29/30.電磁閥；14/33.泄油電磁閥（常開(kāi)）；15.油溫監(jiān)測(cè)器（低）；16.油溫監(jiān)測(cè)器（高）；17.主噴油器（轉(zhuǎn)杯）；18.電機(jī)；19.風(fēng)機(jī)；20.風(fēng)壓監(jiān)測(cè)器（低）；21.一次風(fēng)擋板；22.二次風(fēng)擋板；23.風(fēng)箱溫度監(jiān)測(cè)器（高）；24.一次風(fēng)壓差監(jiān)測(cè)器（低）；25.節(jié)流孔；26.溫度表；27.截止閥；28.壓力表；31.火焰探測(cè)器；32.點(diǎn)火油頭及電極；33.燃燒器連鎖開(kāi)關(guān)；A.進(jìn)油；B.回油；C.點(diǎn)火柴油進(jìn)；D.泄放油出該燃燒器設(shè)置有一系列的安全保護(hù)裝置，可連續(xù)監(jiān)測(cè)燃燒器的運(yùn)行狀態(tài)。包括：火焰探測(cè)器31，一旦發(fā)現(xiàn)火焰強(qiáng)度不足，就會(huì)及時(shí)關(guān)閉燃燒器；風(fēng)壓監(jiān)測(cè)器20，當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓力低于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉燃燒器；一次風(fēng)壓差監(jiān)測(cè)器24，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)壓差低于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉燃燒器；燃燒器連鎖開(kāi)關(guān)33，在燃燒器脫開(kāi)鍋爐本體時(shí)自動(dòng)切斷燃燒器供油。此外，還有自動(dòng)點(diǎn)火程序保護(hù)功能，一旦發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火失敗，油路上的電磁閥會(huì)立即關(guān)閉。當(dāng)燃燒器的自動(dòng)控制系統(tǒng)故障時(shí)，還可以轉(zhuǎn)至手動(dòng)模式，用位于燃燒器頂部的一系列按鈕進(jìn)行手動(dòng)點(diǎn)火以及負(fù)荷調(diào)節(jié)操作。二、燃油系統(tǒng)鍋爐燃油系統(tǒng)包括從日用柜至鍋爐燃燒器的管系及相關(guān)設(shè)備?！坝H”輪鍋爐燃油系統(tǒng)如圖7-8所示。燃油從重油日用柜1或柴油日用柜2被燃油泵3吸入，然后經(jīng)接口A送至主燃燒器。一般情況下，主油路燃用重油，只有在重油柜因無(wú)蒸汽加熱而溫度過(guò)低時(shí)才使用柴油。調(diào)壓閥5用于調(diào)節(jié)A口處，也即主燃燒器的供油壓力。經(jīng)調(diào)壓閥旁通出來(lái)的燃油和經(jīng)B口來(lái)的燃燒器回油一起返回重油日用柜，或回到燃油泵的吸口，這取決于三通閥6的位置。點(diǎn)火柴油由點(diǎn)火油泵4從柴油日用柜吸入，然后經(jīng)接口C送至點(diǎn)火油頭。圖7-8 “育鯤”輪輔鍋爐燃油系統(tǒng)圖1.重油日用柜；2.柴油日用柜；3.燃油泵組；4.點(diǎn)火油泵；5.調(diào)壓閥；6.回油三通閥；7.重/柴油轉(zhuǎn)換閥；8、9、10.濾器；A.燃油至燃燒器；B.燃燒器回油；C.柴油至點(diǎn)火油頭第四節(jié) 鍋爐的蒸汽和凝水系統(tǒng)燃油鍋爐的廢氣鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽，通過(guò)管道輸送至各處，供燃油、滑油的加熱，以及空調(diào)裝置、熱水柜、廚房等生活用汽。大部分蒸汽在在放熱后變成凝水，由凝水系統(tǒng)流回?zé)崴?，再由給水泵經(jīng)給水系統(tǒng)送至鍋爐水腔。由于少量的蒸汽被直接消耗，以及部分不可避免的泄漏，流回?zé)崴哪儆阱仩t向外界提供的蒸汽量，再加上因鍋爐排污而損失部分爐水，所以要經(jīng)常向熱水井補(bǔ)水。下面，以“育鯤”輪的蒸汽、凝水、給水和排污系統(tǒng)為例，介紹船舶輔鍋爐的汽、水系統(tǒng)。一、蒸汽系統(tǒng)蒸汽系統(tǒng)的任務(wù)是將鍋爐產(chǎn)生的蒸汽按照不同的壓力需求，送至各用汽設(shè)備。如圖7-9所示，燃油鍋爐和廢氣鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)燃油鍋爐頂部的主蒸汽閥輸出，首先有一路蒸汽經(jīng)閥STV27至蒸汽吹灰器對(duì)廢氣鍋爐進(jìn)行吹灰；大部分的蒸汽則匯集于0.7MPa的蒸汽分配器。經(jīng)此分配器，蒸汽分別供各油艙、油柜、分油機(jī)、主/副機(jī)燃油單元等加熱使用。另有一部分蒸汽經(jīng)減壓閥減壓至0.4MPa，并送至0.4MPa蒸汽分配器，供各艙室加熱、空調(diào)加熱加濕以及廚房、熱水柜等處加熱使用。還有一路蒸汽經(jīng)多余蒸汽釋放閥（壓力式）泄放至大氣冷凝器，用于在廢氣鍋爐供大于求時(shí)釋放多余蒸汽。另有一路蒸汽經(jīng)溫控閥進(jìn)入熱水井，用于在冬季對(duì)熱水井加溫，保持6090的給水溫度。蒸汽分配器底部有泄水管，用以在剛開(kāi)始供汽暖管時(shí)放出凝結(jié)水，以避免在管道中產(chǎn)生水擊。鍋爐蒸汽壓力由壓力開(kāi)關(guān)PS來(lái)控制，壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定有汽壓的上、下限?！坝H”輪鍋爐工作壓力一般設(shè)定在0.550.70MPa，當(dāng)蒸汽壓力達(dá)到0.70MP時(shí)，主油路電磁閥（圖7中12、13）斷電，燃油鍋爐會(huì)自動(dòng)斷油停爐；而當(dāng)蒸汽壓力降至0.55MPa時(shí)，燃油鍋爐則會(huì)按照預(yù)設(shè)程序自動(dòng)投入燃燒。圖7-9 “育鯤”輪輔鍋爐蒸汽及凝水系統(tǒng)二、凝水系統(tǒng)凝水系統(tǒng)的任務(wù)是回收各處的蒸汽凝水，并防止油分進(jìn)入鍋爐。如圖9所示，供各處加熱油、水和空氣的蒸汽，在加熱器中放熱后大部分都會(huì)變成凝水，并經(jīng)各自的蒸汽疏水器流回凝水總管。疏水器僅允許凝水通過(guò)，而蒸汽將被阻擋下來(lái)。但疏水器畢竟無(wú)法完全阻止蒸汽漏過(guò)，因此，在凝水回到熱水井之前，需要先經(jīng)大氣冷凝器的冷卻，使蒸汽完全液化，并可適當(dāng)降低凝水溫度。大氣冷凝器為管殼式換熱器，采用海水冷卻。若加熱油的蒸汽管路泄漏，可能會(huì)導(dǎo)致油分進(jìn)入凝水系統(tǒng)，而油分進(jìn)入鍋爐則有可能導(dǎo)致局部過(guò)熱。凝水首先進(jìn)入熱水井的凝水觀察柜，在此可觀察水中是否含油；同時(shí)，凝水觀察柜內(nèi)還設(shè)有油分探測(cè)器，在油分超標(biāo)時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)?？赏ㄟ^(guò)專(zhuān)用的取樣閥進(jìn)行爐水取樣。為免于人員燙傷，樣水會(huì)首先經(jīng)取樣冷卻器后方可流出。定期的取樣化驗(yàn)是必須的，以監(jiān)控爐水質(zhì)量，并決定爐水處理劑的投放量?！坝H”輪燃油鍋爐爐水化驗(yàn)的主要指標(biāo)包括鹽分、堿度、導(dǎo)電性及聯(lián)氨含量等。三、給水系統(tǒng)給水系統(tǒng)的任務(wù)是及時(shí)向鍋爐提供品質(zhì)符合要求的爐水，一般有兩套完整的管系，以保證可靠補(bǔ)水。圖7-10所示為“育鯤”輪輔鍋爐給水和排污系統(tǒng)圖。鍋爐給水泵（20級(jí)離心泵）從熱水井吸水，經(jīng)鹽度監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)，在鹽度合格后方可補(bǔ)入鍋爐。給水泵的起、停由液位監(jiān)測(cè)儀LT控制，使鍋爐水位一直保持在設(shè)定的范圍之內(nèi)。熱井補(bǔ)水泵（離心旋渦泵）從蒸餾水艙吸水，把由真空沸騰式造水機(jī)產(chǎn)生的蒸餾水補(bǔ)入熱水井，以彌補(bǔ)鍋爐汽、水系統(tǒng)中的損失。在自動(dòng)狀態(tài)下，熱井補(bǔ)水泵的起、停分別由低、高液位開(kāi)關(guān)LS來(lái)控制。熱水井的功能包括收集蒸汽凝水、探測(cè)油份、過(guò)濾雜質(zhì)、加入補(bǔ)充水和投放爐水處理藥劑等。爐水處理劑一般存放在專(zhuān)用的加油箱內(nèi)，由加藥泵定量輸出，可隨著鍋爐補(bǔ)給水均勻的加入鍋爐水腔。在投藥裝置故障時(shí)，可直接將藥劑投入熱水井。系統(tǒng)中還設(shè)有爐水強(qiáng)制循環(huán)泵（離心泵），用于把燃油鍋爐中的水送入廢氣鍋爐，在其中吸收主機(jī)排煙的熱量后再流回燃油鍋爐。圖7-10 “育鯤”輪輔鍋爐給水和排污系統(tǒng)四、排污系統(tǒng)鍋爐在工作一段時(shí)間后，底部可能聚集泥渣，投藥處理后也會(huì)產(chǎn)生部分沉淀，因此，鍋爐底部設(shè)有下排污閥（包括一個(gè)截止止回閥和一個(gè)截止閥），以便定期把泥渣和沉淀排出。同時(shí)，爐水表面也可能漂浮一定量的油污、鹽分泡沫等，需要通過(guò)上排污閥（截止止回閥）將其泄放。上、下排污經(jīng)通海閥排至舷外。燃油鍋爐在長(zhǎng)期運(yùn)行后，其爐膛會(huì)變臟，導(dǎo)致傳熱效果下降，故需要定期進(jìn)行水洗。而廢氣鍋爐煙側(cè)也會(huì)逐漸臟污，在運(yùn)行過(guò)程中，可每天對(duì)廢氣鍋爐煙側(cè)進(jìn)行蒸汽吹灰；當(dāng)吹灰沒(méi)有明顯效果時(shí)，就需要進(jìn)行水洗。上述清洗所產(chǎn)生的污水均經(jīng)泄水管泄放至艙底。燃油鍋爐的水位計(jì)需要定期沖洗，以防卡死；熱水井也需要定期的上、下排污，以保持其中爐水的清潔。水位計(jì)沖洗水和熱水井排污水均經(jīng)相關(guān)管路泄放至艙底。第五節(jié) 鍋爐的日常操作及管理目前，船舶輔鍋爐基本都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，只有在自動(dòng)控制失靈或故障排查過(guò)程中才需要采用手動(dòng)操作模式。下面介紹“育鯤”輪輔鍋爐日常操作步驟。一、燃油鍋爐的操作及管理1.在準(zhǔn)備啟動(dòng)鍋爐時(shí)應(yīng)確認(rèn)的事項(xiàng)（1）電源是否已供到本地操作臺(tái)；（2）鍋爐的水位是否在準(zhǔn)許范圍內(nèi)；（3）燃油系統(tǒng)是否備妥；（4）燃油管線壓力和通過(guò)濾器的壓差是否在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)；（5）給水泵和給水控制裝置是否工作正常，給水管線是否有泄漏；（6）控制空氣系統(tǒng)是否有反?，F(xiàn)象。2.手動(dòng)操作步驟（1）在控制箱上，將兩主電源開(kāi)關(guān)之一置于“ON”位置；（2）將風(fēng)機(jī)和轉(zhuǎn)杯電機(jī)旋鈕置“MAN”位；（3） 無(wú)論手動(dòng)或自動(dòng)工況，兩臺(tái)油泵、兩臺(tái)給水泵、兩臺(tái)循環(huán)泵開(kāi)關(guān)同時(shí)置于“AUTO”位，否則不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)切換的功能；（4）鍋爐運(yùn)行模式選擇開(kāi)關(guān)放在“1”位（手動(dòng)模式）；（5）手動(dòng)點(diǎn)火時(shí)，必須充分掃風(fēng)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后按“加負(fù)荷”按鈕，開(kāi)大風(fēng)門(mén)掃風(fēng)，預(yù)掃風(fēng)時(shí)間約為1min；（6）點(diǎn)火前，檢查風(fēng)門(mén)位置，負(fù)荷指示在3以下才能安全點(diǎn)火，如果太大則按“減負(fù)荷”按鈕關(guān)小風(fēng)門(mén)；（7）點(diǎn)火時(shí)，先按燃燒器頂部“點(diǎn)火”按鈕，觀察到有點(diǎn)火火焰后再同時(shí)按下“油門(mén)”按鈕，待火焰指示燈亮起，保持510秒，再松開(kāi)“點(diǎn)火”和“油閥”按鈕，以后可通過(guò)“加負(fù)荷”或“減負(fù)荷”按鈕調(diào)整負(fù)荷。3.自動(dòng)操作（1）將兩主電源開(kāi)關(guān)之一置“ON”位置；（2）將風(fēng)機(jī)和轉(zhuǎn)杯電機(jī)旋鈕置“AUTO”位；（3）將兩臺(tái)油泵、兩臺(tái)給水泵、兩臺(tái)循環(huán)泵開(kāi)關(guān)同時(shí)置于“AUTO”位；（4）鍋爐運(yùn)行模式選擇開(kāi)關(guān)放在“0”位（自動(dòng)模式）；（5）在觸摸屏上依次按下Operation-Burner Start/Stop起動(dòng)鍋爐；（6）在自動(dòng)模式下，鍋爐將根據(jù)蒸汽壓力的大小自動(dòng)起停，無(wú)需人工干預(yù)；（7）若有報(bào)警發(fā)出，在觸摸屏上依次按下 Operation-Message Acknowledge可復(fù)位本地報(bào)警，每按兩次復(fù)位一個(gè)報(bào)警。4.運(yùn)行期間應(yīng)檢查和確認(rèn)的事項(xiàng)（1）定期（每周）進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行上、下排污和投放爐水處理藥劑，并記錄；（2）燃油壓力和溫度是否在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，燃油系統(tǒng)是否有不正常現(xiàn)象；定期（每月）清洗燃油濾器；（3）鍋爐給水是否正常，熱水井回水狀況是否良好；定期（每周）沖洗水位計(jì)；（4）自動(dòng)燃燒控制器運(yùn)行是否正常，燃燒室進(jìn)口油壓和送風(fēng)按負(fù)荷要求控制的是否得當(dāng)；（5）觀察煙囪排煙情況和燃燒室燃燒情況，確認(rèn)燃燒是否處于良好狀態(tài)；燃燒良好的標(biāo)志是火焰呈橘黃色；（6）每天向爐膛投放除灰彈一枚，并定期（每一至三個(gè)月）對(duì)爐膛進(jìn)行水洗。二、廢氣鍋爐的日常操作及管理1.停航期間，廢氣鍋爐停用，保持爐水強(qiáng)制循環(huán)泵進(jìn)、出口閥處于關(guān)閉狀態(tài)；2.每次主機(jī)備車(chē)前半小時(shí)，打開(kāi)爐水強(qiáng)制循環(huán)泵進(jìn)、出口閥，起動(dòng)一臺(tái)循環(huán)泵，將其旋鈕置于“MAN”，另一臺(tái)泵置于“AUTO”；3.每次主機(jī)完車(chē)兩小時(shí)后，停止?fàn)t水強(qiáng)制循環(huán)泵，關(guān)閉其進(jìn)、出口閥；4.航行期間，每天用蒸汽吹灰器對(duì)廢氣鍋爐吹灰兩次；5.定期（每一至三個(gè)月）對(duì)廢氣鍋爐煙側(cè)進(jìn)行水洗。第六節(jié) 造水機(jī)船舶每天都要消耗相當(dāng)數(shù)量的淡水，主要用于四個(gè)方面：（1）設(shè)備冷卻水，例如主機(jī)、輔機(jī)、空壓機(jī)和冰機(jī)等系統(tǒng)的高低溫冷卻水；（2）鍋爐補(bǔ)給水；（3）生活用水，例如飲食、洗滌等；（4）沖洗用水，例如沖洗甲板、設(shè)備等。船舶可在靠岸時(shí)或通過(guò)加水船加水儲(chǔ)存在淡水艙。但儲(chǔ)存的淡水?dāng)?shù)量可能不足以適應(yīng)長(zhǎng)航線要求，或者水質(zhì)不能滿足使用要求，所以遠(yuǎn)洋船上要設(shè)置造水機(jī)，將海水淡化來(lái)彌補(bǔ)上述不足。育鯤輪設(shè)置了兩臺(tái)造水機(jī)：一臺(tái)真空沸騰式造水機(jī)提供鍋爐補(bǔ)給水，令一臺(tái)反滲透造水機(jī)提供其他用水需要。一、真空沸騰式造水機(jī)1工作原理造水機(jī)最基本的工作原理，就是對(duì)海水加熱使之沸騰汽化，海水所含鹽分在該過(guò)程中不會(huì)進(jìn)入蒸汽，對(duì)蒸汽冷凝后即得到淡水。海水的沸騰汽化和冷凝是在真空下完成的，主要是因?yàn)椋海?）真空下海水沸點(diǎn)低，所以可以利用主機(jī)缸套水加熱海水使之沸騰，起到良好的節(jié)能效果；（2）海水在低溫下沸騰，可以抑制水垢尤其是硬質(zhì)水垢的生成。圖7-11所示為Alfa Laval JWP-26-C80型造水機(jī)系統(tǒng)原理圖。該造水機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)條件如表7-4所示。表7-4 JWP-26-C80型造水機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)條件產(chǎn)水量，m3/24h16缸套水溫度，進(jìn)口80出口67.8缸套水流量，m3/h34缸套水耗熱量，kW481海水溫度，進(jìn)口32出口42.3海水流量，m3/h36真空度，%93海水沸點(diǎn)，40備注：本章內(nèi)容中，真空度=（大氣壓力-絕對(duì)壓力）/大氣壓力100%。造水機(jī)本體殼體由兩部分構(gòu)成，圖中左側(cè)殼體帶有各工作系統(tǒng)和附件接口，右側(cè)弧形殼體為不銹鋼材料，二者之間設(shè)有墊片，并用螺栓緊固在一起。本體內(nèi)部最下方為鹽水空間，鹽水水位附近設(shè)有觀察鏡。鹽水空間上方為蒸發(fā)器，蒸發(fā)器上方設(shè)有隔板，隔板上方為冷凝器。蒸發(fā)器和冷凝器均為鈦合金板式換熱器。隔板右側(cè)和不銹鋼殼體之間設(shè)置汽水分離器。工作時(shí)，造水機(jī)殼體內(nèi)保持較高的真空度，供入蒸發(fā)器的海水受缸套水的加熱二沸騰汽化。因沸騰過(guò)程進(jìn)行得比較劇烈，所以水蒸汽中會(huì)含有一定量的細(xì)小水滴。汽水混合物在流經(jīng)汽水分離器時(shí)，細(xì)小水滴被分離出而滴落到造水機(jī)殼體底部。水蒸汽則進(jìn)入冷凝器，被海水所冷卻、冷凝成為造水機(jī)的產(chǎn)物-淡水。海水持續(xù)供給到蒸發(fā)器中，其中的水分沸騰汽化而產(chǎn)生淡水，但鹽分則殘留在蒸發(fā)器206圖7-11真空沸騰式造水機(jī)系統(tǒng)原理圖中，如果不加處理，蒸發(fā)器中海水的含鹽量將不斷增加，最終導(dǎo)致造水機(jī)不能持續(xù)穩(wěn)定工作。為了解決這一問(wèn)題，向冷凝器中供給較大流量的海水，使一部分海水沸騰汽化最終成為淡水，另一部分（稱(chēng)為鹽水）從蒸發(fā)器溢流而將鹽分及時(shí)帶走。造水機(jī)中，海水量/淡水量稱(chēng)為給水倍率。給水倍率較大可以減少淡水含鹽量，減輕水垢的生成，但產(chǎn)水量會(huì)降低。給水倍率一般維持在34。2工作系統(tǒng)（1）海水系統(tǒng)造水機(jī)海水泵提供的海水首先進(jìn)入冷凝器冷卻水蒸汽，吸熱升溫后分為兩路。一路經(jīng)彈簧加載閥和節(jié)流孔板后進(jìn)入蒸發(fā)器，沸騰汽化稱(chēng)為水蒸汽或成為鹽水。另一路供給到噴射泵作為其工作水，然后排至舷外。（2）加熱系統(tǒng)三通溫控閥CFV19（設(shè)定溫度78）自動(dòng)調(diào)節(jié)主機(jī)缸套水進(jìn)入蒸發(fā)器，對(duì)海水放熱降溫后到達(dá)三通溫控閥CFV12（設(shè)定溫度80）。閥CFV12控制主機(jī)缸套水出口溫度穩(wěn)定在80。（3）抽真空和排鹽水系統(tǒng)噴射泵兼做真空泵和排鹽水泵，所以設(shè)兩個(gè)吸入口。排鹽水吸入口將造水機(jī)殼體底部的鹽水及時(shí)排走，防止鹽水水位過(guò)高。抽真空吸入口通過(guò)冷凝器將造水機(jī)殼體內(nèi)的空氣排走。在抽真空管路上設(shè)置液流觀察鏡，造水機(jī)正常工作期間觀察鏡內(nèi)應(yīng)無(wú)液體流動(dòng)。此外，噴射泵兩個(gè)吸入口管路上均設(shè)置止回閥，以防止噴射泵故障無(wú)法產(chǎn)生真空時(shí)海水倒灌進(jìn)入造水機(jī)殼體。造水機(jī)起動(dòng)期間，真空度是靠噴射泵抽除殼體內(nèi)的空氣建立的。在工作期間，真空度是靠冷凝器和真空泵共同維持的。冷凝器起主要作用，負(fù)責(zé)及時(shí)地將蒸汽冷凝為淡水，保持內(nèi)部絕對(duì)壓力不升高，即真空度穩(wěn)定；噴射泵負(fù)責(zé)將海水中溢出的空氣以及經(jīng)殼體等處漏入的空氣抽除。（4）淡水系統(tǒng)雖然汽水分離器將蒸汽中的大部分小水滴分離，但仍然會(huì)有一定量的含有鹽分的水滴進(jìn)入冷凝器，所以造水機(jī)所產(chǎn)淡水中仍后含有鹽分，鹽分過(guò)高則不能使用。淡水含鹽量的要求一般以鍋爐補(bǔ)給水標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，我國(guó)規(guī)定為10mg/L（NaC