船舶废气锅炉工作原理

 　　船舶废气锅炉工作原理

　　船用锅炉通常分为燃油锅炉和废气锅炉，船舶正常航行的情况下一般只使用废气锅炉或组合锅炉的废气侧，靠主机的废气加热淡水产生蒸汽。当主机停车或废气锅炉产生的蒸汽量不够时燃油锅炉投入运行，如油船在装卸货时都要运行燃油锅炉。

　　船用锅炉的作用

　　锅炉是将水加热，使之成为蒸汽的热交换设备。在柴油机为动力装置的船舶中，锅炉产生的蒸汽用于加热燃油、滑油，主机暖缸，驱动辅助机械及生活杂用等，这种锅炉称为辅助锅炉。在此种船上，一般装设一台压力为0.7MPa 左右、蒸发量为0.5t~2t/h 的辅助锅炉。在大型客货轮和油轮上，因为需要的蒸汽量较大，一般装设两台蒸发量较大的辅助锅炉。辅助锅炉产生的蒸汽一般为饱和蒸汽。


　　锅炉的性能参数

　　1、工作汽压：锅炉在额定工况下产生的蒸汽压力(表压)，单位是MPa 或 bar

　　2、蒸发量：又称产汽量，是锅炉每小时产生的蒸汽量，单位是t/h或kg/h。锅炉的额定蒸发量是锅炉燃用设计燃料，在设计蒸汽参数下的蒸发量。

　　3、蒸发受热面积：锅炉中燃烧所产生的热量传给炉水和蒸汽的烟侧表面积，单位是m2。

　　4、蒸发率：又称蒸发强度，是单位时间内每平方米受热面积所产生的蒸发量，单位是t/m2h或kg/m2h。

　　5、效率：锅炉内有效利用的热量与送入锅炉内燃料完全燃烧时所发出的热量之比。它表征锅炉工作的经济性。由于锅炉中存在燃料未完全燃烧、排烟、灰渣热损失和散热损失等，故锅炉效率小于1，一般为0.6-0.85。

　　废气锅炉蒸发量如何控制

　　第一种是烟气旁通，锅炉的烟气进、出口间加设旁通烟道，在烟气通废气锅炉和旁通烟道的入口分别安装彼此联动的调节挡板。当汽压升高时，用伺服电机或手动转动挡板使排气经旁通烟道的流量增加;汽压降低时改变挡板开度使通过废气锅炉的排气流量增加。这种方式以前在江阴三杰供给6450dwt化学品船上见过。

　　另外一种是改变有效受热面积，也就是水供水多少决定蒸汽产生量，立式烟管废气锅炉可选择不同的工作水位，水平盘管的强制循环水管废气锅炉需减小蒸发量时可停止上面部分盘管供水。

　　另外对于锅炉系统，还可以通过多余蒸汽排放，使总管维持在稳定的工作压力范围。来自锅炉的压力信号联通至此阀，一旦超过设定压力，就通过控制空气打开蒸汽泄放阀。

　　辅助锅炉的燃烧装置和燃油系统

　　燃油在锅炉炉膛中是以火炬的方式燃烧的。燃烧过程可分为三个阶段1)燃油的预热阶段：2)燃油雾化并使油雾加热、汽化和分解与空气混合的阶段;3)着火燃烧阶段。其中第一阶段在燃油系统中完成，后两个阶段则是在燃烧装置和炉膛中完成。燃烧装置(也称燃烧器)由喷油嘴、调风器和点火器组成。

　　1)喷油嘴

　　喷油嘴的任务是把燃油雾化成很细的雾滴，以利于燃油迅速而完全地燃烧。喷油嘴的型式主要有三类：压力式、回油式和旋杯式。

　　2)调风器

　　调风器的任务是产生旋流和合理配风，使供入炉内的空气与喷入的油雾均匀混合以提高燃烧效率。经调风器供入的风量必须合适。因为空气不足会使燃烧不良，空气过多则会降低炉温，不利于燃烧和削弱传热效果，还将因排烟量增加使余热损失增大而降低锅炉的热效率。供入的空气不可能全部被有效利用，所以实际供入量应稍多些。实际供入空气量与理论需要量之比称为过剩空气系数。在保证燃烧良好的条件下过剩空气系数越小越好，一般为1.1~1.4之间。

　　3)点火器

　　点火器由两根耐热铝镁合金的电极棒组成，两尖端的距离为3~4mm。当两电极棒通以5000~10000V 高压电时尖端间产生电弧火花从而点燃喷入炉膛的燃油。为了保证点火效果和防止锥形油雾喷在电极上，要求两根电极棒尖端比喷油嘴中心线高11mm，超出喷油嘴前端面2.5mm，两根电极棒不能错开。

　　锅炉的附件

　　锅炉附件包括水位表、安全阀、排污阀、空气旋塞、压力表、主蒸汽阀、取样阀、给水阀等。

　　1、 水位表

　　水位表是指示锅炉水位的仪表。辅锅炉可根据结构定出最高工作水位、最低工作水位和极限低水位。锅炉在运行中，允许水位在最高工作水位与最低工作水位之间波动。水位高于最高工作水位时称为满水;水位低于最低工作水位时称为失水。满水和失水都视作锅炉运行的事故。锅炉满水时，容汽空间减小，蒸汽湿度增大，易发生汽水共腾，导致蒸汽动力设备因液击而受损或用汽设备传热效果下降;锅炉失水时，会导致因受热面露出水面而过热甚至烧塌。因此，每台锅炉至少装一只准确可靠的水位表。有的锅炉装有两只水位表，分别布置在左右两侧，其中一个可作备用，又可在船舶摇摆和倾斜时通过比较，正确判断水位。上下水平接管分别与锅炉容汽空间和容水空间相通。在接管上分别装有汽水截止阀。两接管间接一钢化玻璃管。锅炉工作时，汽阀和水阀均应开启，以便与炉内连通而正确显示水位。表的底部有放泄阀，此阀只在冲洗水位表时开启。锅炉在正常工作时，水位表中水位略有波动，才表明显示的水位正常。

　　由于汽、水在水位表中流动甚弱，所以通向汽水空间的接管易被炉水中的污物堵塞。若水位表中的水位长久静止不动，则表明上、下两个接管同时堵塞。若水位表中的水位一直在渐渐上升，则表明通汽或通水接管堵塞。发生上述情况时应冲洗水位表。为了检查水位表指示的正确性，在正常情况下，每四小时至少冲洗水位表一次。

　　此外，水位表内部模糊看不清水位时，也应冲洗水位表，冲洗步骤如下：

　　1)开启放泄阀，关闭通水阀，利用蒸汽冲击力将污物冲走。关通汽阀，开通水阀，用水冲洗。若不畅通，可连续开关通水阀，以冲走阻塞物。

　　2)先关通水阀，待水放完后即关放泄阀，逐渐开启通水阀“叫水”，以防玻璃管骤然变热而爆裂。这时若水位上升到玻璃管顶部，则表示炉水高于通水接管，情况正常。如无水出现，则表明锅炉处于失水状态，应立即采取措施。如果失水才几分钟，则可暂时停汽，向锅炉给水;若失水时间不清或严重失水，则切忌向锅炉给水，应立即熄火，停止供汽，查明情况。若此时给水，极易造成被高温烟气烧红的赤热钢板因突遇冷水而产生裂纹甚至导致锅炉被烧塌事故。

　　3)开通汽阀，若水位降至水位表中段位置表明水位正常;若水位降至水位表玻璃管以下表明炉水偏少，则应手控给水;若水位仍在表顶降不下来，则表明锅炉已处于满水状态，应暂停供汽，开启上排污阀放水，直至水位恢复正常。

　　安全阀

　　锅炉安全阀是限制锅炉最大工作汽压确保锅炉安全的保护设备。锅炉各承压部件的壁厚是根据额定工作汽压来设计的，为了防止压力过分升高对锅炉造成损伤，必须装设安全阀，以便在汽压超过一定限度时阀开启，把过量蒸汽排入大气。当汽压降至某一压力时，安全阀自动关闭。每台锅炉要求至少装两只灵敏可靠的安全阀(小型锅炉可仅装一只)，不装安全阀的锅炉禁止在船上使用。

　　安全阀应装有手动开启装置，手动开启装置应能在炉舱或机舱底层的安全处所操作;

　　(1) 烟管锅炉在蒸汽阀关闭和炉内充分燃烧的情况下，锅炉压力在安全阀开启后15min 内所能达到的最高值应不超过锅炉设计压力的110%;

　　(2) 水管锅炉在上述同样情况下，锅炉压力在安全阀开启后7min 内所能达到的最高值应不超过锅炉设计压力的110%。

　　压力表

　　每台锅炉至少装一只灵敏可靠的压力表，用以指示锅炉汽压的大小。常用的压力表为弹簧管式，它是利用椭圆形弹簧管内壁两侧的受压面积不等，产生随汽压变化而变化的作用力而使弹簧管变形度改变来指示压力的。

　　空气旋塞

　　空气旋塞安装在锅炉容汽空间最高处，充水、升汽及进行水压试验时，开启它，以便排除炉内空气;在锅炉熄火放水时。开启它，以破坏炉内真空，才能将炉水放空。其通径一般为10～15mm。

　　锅水取样阀或旋塞

　　每台锅炉上应装设锅水取样阀或旋塞，并应直接装在锅炉筒体上，不应装在水位表或管柱上。

　　上下排污阀

　　每台锅炉应设置下排污阀，上排污阀根据需要设置，下排污阀和上排污阀(如设有时)均应直接安装在锅炉筒体上，水管锅炉的下排污阀如直接安装在锅炉上有困难时，可采用较厚的短管连接。

　　排污阀的通径应不小于20mm，但也应不大于40mm。

　　锅炉内的上排污漏斗应安装在高出最低水位25mm 至低于正常水位25mm 的范围内。

　　给水阀

　　每台锅炉上应装设两套独立的给水阀;但对非重要用途的小型辅助锅炉和废气锅炉可仅装设1 套。

　　给水阀由截止阀和止回阀组成，止回阀的开启度应能进行调节。截止阀应直接装设在锅炉筒体上，止回阀应尽可能与截止阀相邻。

　　主蒸汽阀

　　每台锅炉上一般装有一只主蒸汽阀，其为截止阀，直接与锅炉本体相连接。

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