船舶辅锅炉装置2

1、第二节第二节 船舶辅锅炉的结构与附件船舶辅锅炉的结构与附件 一、燃油锅炉一、燃油锅炉 在柴油机动力装置的干货船上在柴油机动力装置的干货船上，辅锅炉应以结构简单、，辅锅炉应以结构简单、维护操作方便为选型的主要原则，当然也要考虑重量和尺维护操作方便为选型的主要原则，当然也要考虑重量和尺寸应尽可能小些。寸应尽可能小些。 立式直水管锅炉和立式横烟管锅炉是常见的燃油辅锅立式直水管锅炉和立式横烟管锅炉是常见的燃油辅锅炉的型式。炉的型式。 在油船上在油船上，由于要求辅锅炉的蒸发量较大，故采用，由于要求辅锅炉的蒸发量较大，故采用D D型水管锅炉较多。型水管锅炉较多。 1立式横烟管锅炉立式横烟管锅炉锅炉工作原理

2、演示1立式横烟管锅炉立式横烟管锅炉 蒸发量为蒸发量为145th，最大工作汽最大工作汽压为压为1.017MPa。 直立的圆筒锅壳直径为直立的圆筒锅壳直径为1.52. 6m左左右，由锅炉钢板右，由锅炉钢板(20号或号或15号钢号钢)卷制卷制焊接而成为能较好地承受内部蒸汽焊接而成为能较好地承受内部蒸汽压力，其顶部和底部均为椭圆形封头压力，其顶部和底部均为椭圆形封头2。整个锅炉的高度为整个锅炉的高度为3763m 在锅壳中的下部设有一由钢板压成在锅壳中的下部设有一由钢板压成的球形炉胆的球形炉胆3，这就是燃油的炉膛炉，这就是燃油的炉膛炉胆顶部靠后有一圆形出烟口胆顶部靠后有一圆形出烟口4，与上面，与上面的方

3、形燃烧室的方形燃烧室5相同在燃烧室相同在燃烧室5与烟与烟箱箱12之间，设有管板之间，设有管板6和和7，二管板之，二管板之间装有数百根水平烟管间装有数百根水平烟管8烟管由直径烟管由直径为为38、45或或51mm的无缝钢管制的无缝钢管制成成管与管板可采用扩接或焊接相连。管与管板可采用扩接或焊接相连。This design is a two pass design卧式横烟管锅炉卧式横烟管锅炉The design is similar to the scothch boiler other than the combustion chamber which requires no stays. Thi

4、s design is a three pass design 烟管锅炉的受热面蒸发率低，有一个较大的烟管锅炉的受热面蒸发率低，有一个较大的厚壁锅壳厚壁锅壳,整个锅炉的蕾水量多，比较笨重，整个锅炉的蕾水量多，比较笨重，烟管锅炉结构的刚性较大，再加上蓄水量大，烟管锅炉结构的刚性较大，再加上蓄水量大，因此蓄热量也大，故点火升汽的时间必须较因此蓄热量也大，故点火升汽的时间必须较长，常需数小时，以免热应力太大损坏锅炉长，常需数小时，以免热应力太大损坏锅炉对炉水质量要求不高。对炉水质量要求不高。烟管锅炉因性能指标落后，是一烟管锅炉因性能指标落后，是一种日趋淘汰的形式。种日趋淘汰的形式。由于内燃机干货船的

5、辅由于内燃机干货船的辅 助锅炉蒸助锅炉蒸发量小，重量和体积并不是发量小，重量和体积并不是 突出问突出问题，加上烟管锅炉具有蓄水量大、题，加上烟管锅炉具有蓄水量大、息火后尚能较长时间继续供汽、对息火后尚能较长时间继续供汽、对水质要求不高、工作可靠和无需过水质要求不高、工作可靠和无需过于费心照料等特点，所以在内燃机于费心照料等特点，所以在内燃机船的辅助锅炉中，目前仍得到应用；船的辅助锅炉中，目前仍得到应用；2. D型水管锅炉型水管锅炉 D型锅炉以其本体形状类似型锅炉以其本体形状类似英文字母英文字母“D”而得名它的结构而得名它的结构布置较为合理，经济技术指标也布置较为合理，经济技术指标也较高。较高。

6、 图示出了图示出了D型水管锅炉的结型水管锅炉的结构简图。其本体由汽包构简图。其本体由汽包l(又称上又称上锅筒锅筒)，水筒，水筒2(又称下锅筒又称下锅筒)、联、联箱箱3，炉膛，炉膛4、水冷壁、水冷壁5，蒸发管，蒸发管束束(又称沸水管束又称沸水管束)6、7、过热器、过热器11、经济器、经济器12及空预热器及空预热器(位于经位于经济器后面的烟道中，图中未示出济器后面的烟道中，图中未示出)等部件组成等部件组成烟气在烟气在D型锅炉炉膛内的型锅炉炉膛内的理论燃烧温度约可达到理论燃烧温度约可达到1700左右。左右。烟气离开炉膛后，流到蒸烟气离开炉膛后，流到蒸发管束中去炉膛出口烟气发管束中去炉膛出口烟气温度不

7、宜太高，以免高于烟温度不宜太高，以免高于烟气中灰分的融点温度，会使气中灰分的融点温度，会使灰分融解，粘附在蒸发管束灰分融解，粘附在蒸发管束的管壁上形成积渣，同时又的管壁上形成积渣，同时又不能太低，以免燃烧过程进不能太低，以免燃烧过程进行得不充分。行得不充分。D型锅炉炉膛出口烟气温型锅炉炉膛出口烟气温度约为度约为1100左右左右炉墙或炉衣将锅炉的各种受热面包围以炉墙或炉衣将锅炉的各种受热面包围以形成炉膛和烟道，起隔热和密封用形成炉膛和烟道，起隔热和密封用对不对不同部位和不同工作条件的炉墙和炉衣的性同部位和不同工作条件的炉墙和炉衣的性能和结构的要求是不同的能和结构的要求是不同的我国钢质海船建造规范

8、规定，炉墙和炉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衣外表面温度不应大于60，以免烫伤工，以免烫伤工作人员，同时也可避免散热损失过大作人员，同时也可避免散热损失过大(1)炉膛、炉墙和炉衣炉膛、炉墙和炉衣炉膛是燃油燃烧的场所，它的作用是提供炉膛是燃油燃烧的场所，它的作用是提供足够的空间，使燃油得以充分燃烧足够的空间，使燃油得以充分燃烧（2)水冷壁、水冷壁、沸水管和下降管沸水管和下降管水冷壁是垂直布置在炉盘壁面水冷壁是垂直布置在炉盘壁面上的密集管排，组成水循环回路上的密集管排，组成水循环回路的上升管。的上升管。它是锅炉的主要辐射它是锅炉的主要辐射受热面，吸收的辐射热约占全部受热面，

9、吸收的辐射热约占全部受热面传递热量的受热面传递热量的13，同时还，同时还起到保护炉墙不致过热烧坏的作起到保护炉墙不致过热烧坏的作用。用。为了防止在水冷壁管子中发生为了防止在水冷壁管子中发生汽水分层现象，水冷壁管子水平汽水分层现象，水冷壁管子水平倾角应大于倾角应大于30，最小不得小于，最小不得小于15水冷壁在汽包处吊挂，可自水冷壁在汽包处吊挂，可自由向下膨胀。由向下膨胀。 水冷壁的结构形式有三种：水冷壁的结构形式有三种：光管水冷壁光管水冷壁、膜式水冷壁膜式水冷壁和和棘棘形水冷壁形水冷壁，如图示。低压炉水冷壁多采用，如图示。低压炉水冷壁多采用51X2.5mm锅锅炉用无缝钢管，中压锅炉多采用炉用无缝

10、钢管，中压锅炉多采用600 x3mm管管, 沸水管沸水管是连接上、下锅筒的管束，也称蒸发管束，布置在炉膛出是连接上、下锅筒的管束，也称蒸发管束，布置在炉膛出口侧。口侧。(3)尾部受热面尾部受热面在在D型水管锅炉烟道的后部，型水管锅炉烟道的后部，有的在蒸发受热面之后安装有有的在蒸发受热面之后安装有经济器经济器(加热给水加热给水)和和空气预热器空气预热器，由于它们能回收锅炉排烟的余由于它们能回收锅炉排烟的余热，减少排烟所带走的热量，热，减少排烟所带走的热量，因而使锅炉效率得以提高。因而使锅炉效率得以提高。利用尾部受热而降低排烟温度利用尾部受热而降低排烟温度与提高效率之间的关系如图与提高效率之间的关

11、系如图1所所示示此曲线取自以下条件；此曲线取自以下条件；q515，燃油成分燃油成分C8775，H=105，S=12，N=O15，OO4；空气温度为空气温度为100，过剩空气系，过剩空气系数数115 船舶锅炉从安全角度出发，多船舶锅炉从安全角度出发，多采用非沸腾式经济器，而且一采用非沸腾式经济器，而且一般是使经济器中的水从下往上流，般是使经济器中的水从下往上流，同时使出口水温比试压力下的饱同时使出口水温比试压力下的饱和温度低和温度低4050，以免产生汽，以免产生汽泡停留在管壁上，导致管壁过热泡停留在管壁上，导致管壁过热尾部受热面尾部受热面水管锅炉由于水冷壁和前排沸水管构成的辐射受热面所占比例大，

12、烟水管锅炉由于水冷壁和前排沸水管构成的辐射受热面所占比例大，烟气在沸水管束中是横向流动，流速较大，故蒸发率较高，一般为气在沸水管束中是横向流动，流速较大，故蒸发率较高，一般为3050kgm2h，设计紧凑的辅锅炉可超过设计紧凑的辅锅炉可超过70kgm2h，而强制循而强制循环的水管锅炉可达环的水管锅炉可达90120kgm2h水管锅炉的效率较高，一般辅锅水管锅炉的效率较高，一般辅锅炉可达炉可达8085，有些带尾部受热面的可高达，有些带尾部受热面的可高达92以上以上。水管锅炉没有又厚又大的锅壳，水管锅炉没有又厚又大的锅壳，蓄水量小，单位蒸发量的相对体积，蓄水量小，单位蒸发量的相对体积，重量较小蒸发量最

13、大可达重量较小蒸发量最大可达10th，工作汽压可高达工作汽压可高达10MPa因为水管因为水管炉炉水有一定的循环路线，加之蓄水量少，结构刚性又小，故炉炉水有一定的循环路线，加之蓄水量少，结构刚性又小，故点火升汽点火升汽时间较短时间较短，一般为几十分钟。，一般为几十分钟。目前，由于采用自动调节解决了汽压、水位波动快的问题，同时以海目前，由于采用自动调节解决了汽压、水位波动快的问题，同时以海水淡化装置所产蒸馏水作锅炉补给水，加之化学除垢法巳普遍使用，故水淡化装置所产蒸馏水作锅炉补给水，加之化学除垢法巳普遍使用，故水管锅炉对水质和除垢要求高的问题也不难解决因此，性能参数比较水管锅炉对水质和除垢要求高的

14、问题也不难解决因此，性能参数比较先进的水管锅炉已成为船舶锅炉的主要型式。先进的水管锅炉已成为船舶锅炉的主要型式。水管锅炉的特点水管锅炉的特点3立式直水管锅炉立式直水管锅炉小蒸发量的辅锅炉希小蒸发量的辅锅炉希望采用蒸发率较高的水望采用蒸发率较高的水管炉而又吸取火管锅炉管炉而又吸取火管锅炉蓄水量较大，维护管理蓄水量较大，维护管理简单方便的优点简单方便的优点我国远洋船舶上广泛我国远洋船舶上广泛使用立式直水管锅炉。使用立式直水管锅炉。大型大型 低速二冲程柴油机的排气温度低速二冲程柴油机的排气温度为为250380；四冲程中速柴油机可达四冲程中速柴油机可达400左右。左右。水蒸汽压力为水蒸汽压力为05MP

15、a时，其饱和时，其饱和蒸汽温度为蒸汽温度为165；水蒸汽压力为水蒸汽压力为13MPa时，其饱和时，其饱和蒸汽温度也蒸汽温度也 仅仅194所以装设一台用柴油机排气的余热所以装设一台用柴油机排气的余热来产生水蒸汽的废气锅炉，不仅能来产生水蒸汽的废气锅炉，不仅能节约燃油，还可起到柴油机排气消节约燃油，还可起到柴油机排气消音器的作用。音器的作用。一艘万吨级油船，利用废气锅炉产一艘万吨级油船，利用废气锅炉产生的蒸汽来加热货油舱，平均每月生的蒸汽来加热货油舱，平均每月可节省燃油可节省燃油50t左右。图示出废气锅左右。图示出废气锅炉产汽率与工作汽压的关系。炉产汽率与工作汽压的关系。二、废气锅炉二、废气锅炉1

16、废气锅炉的结构型式废气锅炉的结构型式型式：立式烟管式、强制循环盘香管式、热管式型式：立式烟管式、强制循环盘香管式、热管式立式烟管式立式烟管式强制循环盘香管式强制循环盘香管式热管式热管式 2废气锅炉蒸发量的调节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，亦即主机的功废气锅炉的蒸发量取决于主机的排气量和排气温度，亦即主机的功率。率。 在正常航行时，主机功率是稳定的，而船舶对蒸汽的需要量却随着在正常航行时，主机功率是稳定的，而船舶对蒸汽的需要量却随着航区和季节的不同而变化，因此对废气锅炉的蒸发量就需加以调节。航区和季节的不同而变化，因此对废气锅炉的蒸发量就需加以调节。 (1)

17、烟气旁通法烟气旁通法 (2)改变有效受热面积法改变有效受热面积法 3废气锅炉与燃油锅炉的联系废气锅炉与燃油锅炉的联系 燃油锅炉与废气锅炉之间的联系方式大致有三种燃油锅炉与废气锅炉之间的联系方式大致有三种 (1) 二者独立二者独立 (2) 废气锅炉为燃油锅炉的一个附加受热面废气锅炉为燃油锅炉的一个附加受热面 (3) 组合式组合式三、锅炉附件三、锅炉附件1、水位计、水位计类型：玻璃管式、平板玻璃式类型：玻璃管式、平板玻璃式水位计、安全阀水位计、安全阀通气阀通水阀冲洗阀“叫水叫水”检查锅炉的真实水位检查锅炉的真实水位步骤：步骤：P344 表表13-11、关通水阀、开冲洗阀、冲洗通汽阀听声音；、关通水

18、阀、开冲洗阀、冲洗通汽阀听声音；2、关通汽阀、开通水阀、冲洗通水阀听声音；、关通汽阀、开通水阀、冲洗通水阀听声音；3、关冲洗阀、慢慢开通水阀、关冲洗阀、慢慢开通水阀叫水叫水： 1）水位升至顶部见第）水位升至顶部见第4步；步； 2）无水处于失水危险状态。时间长，停炉、停汽。）无水处于失水危险状态。时间长，停炉、停汽。4、开通汽阀：、开通汽阀： 1）水位在正常位置正常；）水位在正常位置正常； 2）水位降至水位计玻璃以下少水，加大给水；）水位降至水位计玻璃以下少水，加大给水； 3）水位仍在顶部满水，停汽排污。）水位仍在顶部满水，停汽排污。通气阀通水阀冲洗阀2、安全阀、安全阀对安全阀的要求对安全阀的要

19、求根据钢质海船入级与建造规范，对锅炉安全根据钢质海船入级与建造规范，对锅炉安全阀阀的要求主要是：的要求主要是： 每台锅炉本体上应装设两个安全阀，通常组装在一个阀体内，蒸发量小每台锅炉本体上应装设两个安全阀，通常组装在一个阀体内，蒸发量小于于1th的辅锅炉可仅装一只，装有过热器的锅炉，过热器上亦应至少装一只的辅锅炉可仅装一只，装有过热器的锅炉，过热器上亦应至少装一只安全阀安全阀 锅炉安全阀的开启压力可为大于实际允许工作压力锅炉安全阀的开启压力可为大于实际允许工作压力5，但不应超过锅炉，但不应超过锅炉设计压力，过热器安全阀的开启压力应低于锅炉安全阀的开启压力设计压力，过热器安全阀的开启压力应低于锅

20、炉安全阀的开启压力 安全阀开启后应能通畅地排出蒸汽，以保证在蒸汽阀关闭和炉内充分燃烧安全阀开启后应能通畅地排出蒸汽，以保证在蒸汽阀关闭和炉内充分燃烧的情况下，烟管锅炉在的情况下，烟管锅炉在15min内，水管锅炉在内，水管锅炉在7min内汽压的升高值应不超过内汽压的升高值应不超过锅炉设计压力的锅炉设计压力的10。所以安全阀不但应有足够大的直径，而且开启后应该。所以安全阀不但应有足够大的直径，而且开启后应该稳定且具有较大的提升量安全阀排汽管的通路面积对升程在安全阀直径稳定且具有较大的提升量安全阀排汽管的通路面积对升程在安全阀直径14以上者应不小于安全阀总面积的以上者应不小于安全阀总面积的2倍，对其

21、它安全阀应不小于倍，对其它安全阀应不小于11倍。倍。 安全阀要动作准确，并保持严密不漏安全阀要动作准确，并保持严密不漏 安全阀都是经过船舶检验局调定后铅封的，除非经过船检局特许，船员不安全阀都是经过船舶检验局调定后铅封的，除非经过船检局特许，船员不能随意重调能随意重调原理演示安全阀的阀盘安全阀的阀盘2带有唇边带有唇边5，它的作用是使阀在开启后能迅速达到较大的，它的作用是使阀在开启后能迅速达到较大的升程而且工作稳定。升程而且工作稳定。解决了开启稳定问题，但因为开启后阀盘的蒸汽作用面积已大于开启前解决了开启稳定问题，但因为开启后阀盘的蒸汽作用面积已大于开启前的面积，所以即使当锅炉汽压恢复至额定汽压

22、时，阀盘也不能立即关闭，的面积，所以即使当锅炉汽压恢复至额定汽压时，阀盘也不能立即关闭，只有当汽压继续下降，直到作用在阀盘和唇边上的蒸汽上顶力小于弹簧向只有当汽压继续下降，直到作用在阀盘和唇边上的蒸汽上顶力小于弹簧向下的作用力时，安全阀才能自动关闭亦即安全阀的关闭汽压要低于开启下的作用力时，安全阀才能自动关闭亦即安全阀的关闭汽压要低于开启汽压，这一压力差值称为降低量汽压，这一压力差值称为降低量阀座上装有调节圈阀座上装有调节圈7，调节圈升高时，阀开启后唇边外沿蒸汽通过，调节圈升高时，阀开启后唇边外沿蒸汽通过面积缩小，作用在唇边上的附加上顶力就大，从而使阀的升程和关面积缩小，作用在唇边上的附加上顶力就大，从而使阀的升程和