哈工程船舶輔機-14-輔助鍋爐

1第十五章船舶輔助鍋爐

第一節(jié)概述

第二節(jié)船舶輔鍋爐的結構與附件

第三節(jié)船舶輔鍋爐的燃油設備及系統(tǒng)

第四節(jié)輔助鍋爐其他系統(tǒng)介紹2第一節(jié)概述一鍋爐在船舶動力裝置中的作用在蒸汽輪機動力裝置的船舶上：鍋爐產生的高溫高壓過熱蒸汽用驅動主蒸汽機以推動船舶前進，這種鍋爐稱為主鍋爐。在柴油機動力裝置的船舶上：鍋爐產生的飽和蒸汽僅用于驅動蒸汽機、加熱燃油、滑油及滿足日常生活的需要，這種鍋爐稱為輔鍋爐。在柴油機貨船上：一般裝設一臺壓力為0.5—1.0MPa，產生飽和蒸汽的輔鍋爐，蒸發(fā)量為0.4～2.5Ｔ／ｈ在柴油機油船上：因為加熱貨油、驅動汽輪貨油泵等蒸汽等蒸汽輔以及洗貨油艙等需要大量蒸汽，所以一般都裝設兩臺輔鍋爐，蒸發(fā)量常在20Ｔ／ｈ上．3二、鍋爐的分類

1．按鍋爐的結構分類煙管鍋爐(或火管鍋爐)：

燃燒產生的高溫煙氣在受熱面管中流動，管外是水；水管鍋爐：

受熱面管中流動的是水或者是汽水混合物，而煙氣在管外流過；混合式鍋爐：

一部分受熱面管按煙管鍋爐方式產生蒸汽，面其余管子用按水管鍋爐方式工作。

2，按水循環(huán)的方法分類自然循環(huán)鍋爐：

管子中水的流動是由于工質的密度差面產生的鍋爐。強制循環(huán)鍋爐：

管子中水的流動是借助泵來實現(xiàn)．4三、鍋爐主要性能指標鍋爐的主要性能指標有：蒸發(fā)量、蒸汽參數(shù)、鍋爐效率，受熱面積及蒸發(fā)量，爐膛容積熱負荷等．選擇燃油鍋爐的依據(jù)主要是蒸發(fā)量和蒸汽參數(shù)；選擇廢氣鍋爐的依據(jù)則是受熱面積和蒸汽工作壓力。

1.蒸發(fā)量(產汽量)

在設計狀態(tài)下，鍋爐每小時產生韻蒸汽量稱為蒸發(fā)量，D表示，kg／h或t／h。

2．蒸汽參數(shù)供應飽和蒸汽時，蒸汽參數(shù)用蒸汽的工作壓力，單位為MPa；供應過熱蒸汽時，用蒸汽工作壓力和蒸汽溫度來表示；

53．鍋爐效率在鍋爐中，從給水變?yōu)檎羝玫降挠行崃颗c向鍋爐內所供應的熱量之比叫做鍋爐效率，用符號v表示．鍋爐效率可用下式表示：64．受熱面積

主鍋爐受熱面積除蒸發(fā)受熱面積(爐水被加熱產生飽和蒸汽的受熱面積)外，還可能包括過熱器、空氣預熱器、經(jīng)濟器(預熱給水)等附加設備的受熱面積t單位是m2．輔鍋爐通常沒有上述附加設備，其受熱面積即為蒸發(fā)受熱面積．5．蒸發(fā)率(產汽率)

單位蒸發(fā)受熱面積每小時產生的蒸汽量，單位為kg／m2．h；蒸發(fā)率用于評價鍋爐蒸發(fā)受熱面的平均傳熱強度；蒸發(fā)率越高，鍋爐結構越緊湊．6．爐膛容積熱負荷單位爐膛容積在單位時間內燃料燃燒放出的熱量，用符號qv表示。7第二節(jié)船舶輔鍋爐的結構與附件

一、燃油鍋爐

在柴油機動力裝置的貨船上，輔鍋爐應以結構簡單、維護操作方便為選型的主要原則，當然也要考慮重量和尺寸應盡可能小些。立式直水管鍋爐和立式橫煙管鍋爐是常見的燃油輔鍋爐的型式。

在油船上，由于要求輔鍋爐的蒸發(fā)量較大，故采用D型水管鍋爐較多。．

81．立式橫煙管鍋爐蒸發(fā)量為1～4．5t／h，最大工作汽壓為1.0～1．7MPa。直立的圓筒鍋殼直徑為1.5～2.6m左右，由鍋爐鋼板(20號或15號鋼)卷制焊接而成．為能較好地承受內部蒸汽壓力，其頂部和底部均為橢圓形封頭2。整個鍋爐的高度為3．7～6．3m．在鍋殼中的下部設有一由鋼板壓成的球形爐膽3，這就是燃油的爐膛．爐膽頂部靠后有一圓形出煙口4，與上面的方形燃燒室5相同．在燃燒室5與煙箱12之間，設有管板6和7，二管板之間裝有數(shù)百根水平煙管8．煙管由直徑為38、45或51mm的無縫鋼管制成．管與管板可采用擴接或焊接相連。92D型水管鍋爐

D型鍋爐以其本體形狀類似英文字母“D”而得名．它的結構布置較為合理，經(jīng)濟技術指標也較高。10過熱器是負責把鍋爐中首次蒸發(fā)的蒸汽加熱成高品質的過熱蒸汽；過熱蒸汽做功后，低壓低溫的蒸汽被重新引入再熱器，再熱器就是負責把這部分蒸汽重新加熱成高溫蒸汽。在再熱器中，壓力不能提高，而是把溫度提高到和過熱蒸汽一樣或略低的溫度。加熱后的再熱蒸汽再做功，最后進入凝汽器凝結成水。

再熱器和過熱器都是用來加熱蒸汽的，只是其中蒸汽的參數(shù)不一樣。過熱器中的蒸汽屬于高溫高壓，材料要求比再熱器高，而再熱器中的蒸汽屬于高溫低壓，材料要求比過熱器低。

11大型低速二沖程柴油機的排氣溫度為250℃～380℃；四沖程中速柴油機可達400℃左右。水蒸氣壓力為0．5MPa時，其飽和蒸汽溫度為165℃；水蒸氣壓力為1．3MPa時，其飽和蒸汽溫度也僅194℃．所以裝設一臺用柴油機排氣的余熱來產生水蒸氣的廢氣鍋爐，不僅能節(jié)約燃油，還可起到柴油機排氣消音器的作用。一艘萬噸級油船，利用廢氣鍋爐產生的蒸汽來加熱貨油艙，平均每月可節(jié)省燃油50t左右。二、廢氣鍋爐121立式煙管式132熱管式

142熱管式

熱管是一種新型高效的，按較精確的定義應稱之為“封閉的兩相傳熱系統(tǒng)”，即在一個抽成真空的封閉的體系內，依賴裝入內部的流體的相態(tài)變化（液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)和汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)）來傳遞熱量的裝置。熱管放在熱源部分的稱之為蒸發(fā)段（熱端），放在冷卻部分的稱之為冷凝段（冷端）。當蒸發(fā)段吸熱把熱量傳遞給工質后，工質吸熱由液體變成汽體，發(fā)生相變，吸收汽化潛熱。在管內壓差作用下，汽體攜帶潛熱由蒸發(fā)段流到冷凝段，把熱量傳遞給管外的冷流體，放出凝結潛熱，管內工質又由汽體凝為液體，在重力作用下，又回到蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱汽化。如此周而復始，將熱量不斷地由熱流體傳給冷流體。15

廢氣鍋爐的蒸發(fā)量取決于主機的排氣量和排氣溫度，亦即主機的功率。在正常航行時，主機功率是穩(wěn)定的，而船舶對蒸汽的需要量卻隨著航區(qū)和季節(jié)的不同而變化，因此對廢氣鍋爐的蒸發(fā)量就需加以調節(jié)。3．廢氣鍋爐蒸發(fā)量的調節(jié)16三、燃油鍋爐和廢氣鍋爐的聯(lián)系171819一、燃油在鍋爐中的燃燒情況

1．燃油燃燒的特點燃油的沸點低于它的燃點．所以實際上燃燒的不是液態(tài)的“油”，而是‘油氣”。燃油燃燒的實質是油氣與空氣混合后所形成的可燃氣的一種劇烈的氧化過程。因此油在爐內燃燒的速度取決于油滴蒸發(fā)速度，油氣和空氣相互擴散的速度及油氣氧化速度。

第三節(jié)船舶輔鍋爐的燃油設備及系統(tǒng)202．空氣過剩系數(shù)

實際燃油在爐膛進行燃燒反應時，由于燃油與空氣混合不均勻，空氣中的氧分于不可能都有機會與燃油中的可燃成分相接觸，因此就會有部分可燃成分沒有機會進行燃燒反應而造成熱量損失。為了使燃油完全燃燒就要向爐膛內多送入一部分空氣，使燃燒在有多余氧的情況下進行.1Kg燃油燃燒所用的實際空氣量Vk與所需的理論空氣量Vq之比稱為空氣過剩系數(shù).燃油鍋爐合適的空氣過剩系數(shù)一般為1.05－1.2。213．燃油在爐膛中的燃燒過程

燃油在爐膛中的燃燒是以火炬的方式進行的．燃燒過程分為兩個階段：(1)準備階段：霧化的油滴被迅速加熱、氣化、與空氣相混合，同時進行熱分解；(2)燃燒階段：油氣與空氣的混合氣體的濃度達到一定數(shù)值，并被加熱到一定溫度，遇明火著火燃燒。224、保證燃燒質量的主要因素

(1)油的霧化質量良好：油滴霧化得越細，分布均勻性越好，則油滴的蒸發(fā)速度越快，與空氣混合也越好。

(2)要有適量的一次風和二次風：一次風量約占總風量的10％～30％．太少則油霧在著火前就會在高溫缺氧條件下裂解，產生大量碳黑，煙囪冒黑煙，太多又會因火炬根部風速過高而著火困難，甚至將火炬吹滅．二次風量大小關系到過?？諝庀禂?shù)合適與否，直接影響不完全燃燒損失和排煙損失。

(3)油霧和空氣混合均勻：著火前沿如離燃燒器太近，則可能使噴火口和燃燒器過熱燒壞；太遠又會因氣流速度衰減，與油氣混合的強烈程度減弱，以至火炬拖長，燃燒不良．

(4)爐膛容積熱負荷要適合：太高會使油在爐膛停留時間太短來不及完全燃燒，太低又不能保證足夠高的爐膛煙氣溫度，也不利于完全燃燒。23二、燃燒器燃燒器主要由噴油器、配風器及點火器等部件組成．

1．噴油器燃油是通過噴油器(俗稱油槍或油頭)噴進爐內的。噴油器有兩個作用：一是控制噴入爐內燃油的數(shù)量；二是將燃油霧化，保證在爐膛內的燃燒質量。2425空氣經(jīng)配風器進入爐膛，它被擋風罩或擋風板分為兩部分：一部分緊貼著噴油器吹出，稱為一次風(根部風)，它的作用是保證油霧一離開噴油器就有一定量的空氣與之混合，從而減少產生碳黑的可能性．另一部分風沿爐墻噴火口外圍進入爐膛，稱為二次風，其作用主要是供給燃燒所需的大部分空氣。26272．配風器配風器的作用是分配一次風和二次風的風量，創(chuàng)造條件使助燃空氣與油霧充分混合，促使油霧迅速氣化和受熱分解，以利于穩(wěn)定和充分的燃燒．配風器具備下述能力：

(1)在燃燒器前方產生一個適當?shù)幕亓鲄^(qū)，以保證及時著火和火焰穩(wěn)定．回流區(qū)與噴油器出口應保持合適的距離．太近則著火前沿會伸展到噴油器頭部。

(2)油霧在燃燒器出口與空氣的早期混合必須良好。與燃燒器出口約1m以內是燃燒燃油最多的地方，容易造成較大的不完全燃燒損失。

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