船舶辅锅炉及造水装置汇总Word下载.docx
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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.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
100％
4
蒸发量
2500kg/h
5
工作压力
7.0bar
6
蒸汽温度
170.4℃
7
设计压力
9.0bar
8
燃料
船用燃料油（HFO）
9
燃油消耗率
184kg/h
10
点火燃料
船用柴油（MDO）
11
100％负荷时的效率
83.4%
12
水腔容积（正常液位）
2.6m3
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SAACKEKIP/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。
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
主机负荷
85％
700kg/h
7.0bar
12.0bar
废气进口温度
249.2℃
废气出口温度
199.1℃
废气压降
84mmWG（毫米水柱）
循环水量
6000kg/h
0.3m3
蒸汽吹灰器数目
3pcs
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SKVJM18型整装式燃烧器，其外形如图7-4所示。
其主要部件如下：
图7-4SKVJM18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周围的空气助燃下被点火电极点燃；
然后，点火油引燃主喷油器所喷出的燃油；
之后点火油头停油，靠主喷油器持续燃烧提供热量。
图7-5压力式点火油头及电极
1.点火电极；
2.点火油头；
3.配风器
图7-6所示为转杯式喷油器结构简图。
电机5通过皮带6带动中央轴2高速旋转，同时驱动圆锥形的转杯1和雾化风机叶轮3旋转。
压力约2.5bar的燃油被泵入转杯后，由于离心力的作用，在转杯内壁形成油膜并被甩入炉膛；
叶轮3将雾化风（即一次风）从转杯外缘吹入，将甩出的油膜吹散成油雾。
一次风量可由风门7调节，而提供燃烧所需氧气的二次风则由另外的风机单独供应。
由于转杯式喷油器没有细小的喷孔，故对杂质不太敏感，可燃用劣质燃油甚至污油，因而在船舶辅锅炉中取得了越来越广泛的应用。
但其缺点也很明显，价格高，结构复杂。
图7-6转杯式喷油器
1.转杯；
2.中央轴；
3.雾化风机叶轮；
4.外壳；
5.电机；
6.传动皮带；
7.一次风门
（2）风机1，用于提供燃烧所需空气，为离心式风机。
（3）配风器13，用于向主喷油器分配一次风（雾化风）和二次风（燃烧风），确保风量与油量相匹配。
配风器应当能够提供风量、风向和风速适宜的一次风和二次风。
（4）火焰探测器10和观察镜14。
分别对炉膛内的火焰进行自动探测和人工观察。
（5）伺服电机6。
用于驱动负荷凸轮7。
（6）负荷凸轮7。
用于控制并指示锅炉负荷，可同时对风门和油门进行调节，使二者时刻保持匹配。
2.燃烧器的主要技术参数
“育鲲”轮燃油锅炉整装式燃烧器的主要技术参数如表7-3所示。
表7-3“育鲲”轮锅炉燃烧器的主要技术参数
燃烧器型号
SKVJM18（整装式）
总重量
340kg
燃油类型/工作温度/压力
HFO（180-380cSt），70-90℃，3-5bar
MDO，10-60℃，1.5-3bar
燃油流量
40-185kg/h
点火油类型/工作温度/压力
MDO，10-60℃，7-14bar
风机功率
7.5kW（50Hz）
转杯功率
1.5kW（50Hz）
3.燃烧器的系统流程
图7-7所示为SKVJM18型燃烧器的系统流程。
在锅炉停用时，主油路电磁阀12、13和点火油路电磁阀29、30均处于断电关闭状态，转杯17和点火油头32都不供油。
当接到点火指令后，风机19首先起动，向炉膛进行1min的预扫风；
同时，转杯电机18投入工作，带动转杯17空转。
预扫风结束后，点火电极通电发火；
同时，外部的点火油泵起动，电磁阀29、30通电打开，33通电关闭，柴油从进口C进入点火油头32并在喷入炉膛后被电极点燃。
点火成功后，电磁阀12、13通电打开，14通电关闭，从燃油泵而来的燃油经进口A进入转杯，形成油膜后被甩入炉膛；
同时，雾化风经挡板21从转杯的外缘吹入，将油膜吹散成细小油粒。
于是，从转杯喷入炉膛的燃油在点火油头的作用下被引燃。
用于保证燃烧的大量空气经挡板22进入炉膛。
当转杯喷出的燃油形成稳定的燃烧后，点火油路便可停止工作。
之后，根据锅炉蒸汽压力的变化，伺服电机6会通过负荷凸轮7对锅炉的负荷进行调节。
负荷凸轮同时驱动油量调节器8、一次风挡板21和二次风挡板22，使风/油比时刻保持匹配。
根据燃油规格的不同，其温度应当控制在60～90℃的范围之内，这将由温控器1来实现；
调压阀2用于控制供应至转杯的燃油压力；
流量计9则可连续记录锅炉的燃油消耗量。
图7-7SKVJM18型整装式燃烧器系统图
1.温控器；
2.调压阀；
3.滤器；
4.油压监测器（高）；
5.压力表；
8.油量调节器；
9.流量计；
10.旁通阀；
11.速闭阀；
12/13/29/30.电磁阀；
14/33.泄油电磁阀（常开）；
15.油温监测器（低）；
16.油温监测器（高）；
17.主喷油器（转杯）；
18.电机；
19.风机；
20.风压监测器（低）；
21.一次风挡板；
22.二次风挡板；
23.风箱温度监测器（高）；
24.一次风压差监测器（低）；
25.节流孔；
26.温度表；
27.截止阀；
28.压力表；
31.火焰探测器；
32.点火油头及电极；
33.燃烧器连锁开关；
A.进油；
B.回油；
C.点火柴油进；
D.泄放油出
该燃烧器设置有一系列的安全保护装置，可连续监测燃烧器的运行状态。
包括：
火焰探测器31，一旦发现火焰强度不足，就会及时关闭燃烧器；
风压监测器20，当发现风机送风压力低于设定值时关闭燃烧器；
一次风压差监测器24，当发现一次风压差低于设定值时关闭燃烧器；
燃烧器连锁开关33，在燃烧器脱开锅炉本体时自动切断燃烧器供油。
此外，还有自动点火程序保护功能，一旦发现点火失败，油路上的电磁阀会立即关闭。
当燃烧器的自动控制系统故障时，还可以转至手动模式，用位于燃烧器顶部的一系列按钮进行手动点火以及负荷调节操作。
二、燃油系统
锅炉燃油系统包括从日用柜至锅炉燃烧器的管系及相关设备。
“育鲲”轮锅炉燃油系统如图7-8所示。
燃油从重油日用柜1或柴油日用柜2被燃油泵3吸入，然后经接口A送至主燃烧器。
一般情况下，主油路燃用重油，只有在重油柜因无蒸汽加热而温度过低时才使用柴油。
调压阀5用于调节A口处，也即主燃烧器的供油压力。
经调压阀旁通出来的燃油和经B口来的燃烧器回油一起返回重油日用柜，或回到燃油泵的吸口，这取决于三通阀6的位置。
点火柴油由点火油泵4从柴油日用柜吸入，然后经接口C送至点火油头。
图7-8“育鲲”轮辅锅炉燃油系统图
1.重油日用柜；
2.柴油日用柜；
3.燃油泵组；
4.点火油泵；
5.调压阀；
6.回油三通阀；
7.重/柴油转换阀；
8、9、10.滤器；
A.燃油至燃烧器；
B.燃烧器回油；
C.柴油至点火油头
第四节锅炉的蒸汽和凝水系统
燃油锅炉的废气锅炉所产生的蒸汽，通过管道输送至各处，供燃油、滑油的加热，以及空调装置、热水柜、厨房等生活用汽。
大部分蒸汽在在放热后变成凝水，由凝水系统流回热水井，再由给水泵经给水系统送至锅炉水腔。
由于少量的蒸汽被直接消耗，以及部分不可避免的泄漏，流回热水井的凝水要少于锅炉向外界提供的蒸汽量，再加上因锅炉排污而损失部分炉水，所以要经常向热水井补水。
下面，以“育鲲”轮的蒸汽、凝水、给水和排污系统为例，介绍船舶辅锅炉的汽、水
系统。
一、蒸汽系统
蒸汽系统的任务是将锅炉产生的蒸汽按照不同的压力需求，送至各用汽设备。
如图7-9所示，燃油锅炉和废气锅炉所产生的蒸汽通过燃油锅炉顶部的主蒸汽阀输出，首先有一路蒸汽经阀STV27至蒸汽吹灰器对废气锅炉进行吹灰；
大部分的蒸汽则汇集于0.7MPa的蒸汽分配器。
经此分配器，蒸汽分别供各油舱、油柜、分油机、主/副机燃油单元等加热使用。
另有一部分蒸汽经减压阀减压至0.4MPa，并送至0.4MPa蒸汽分配器，供各舱室加热、空调加热加湿以及厨房、热水柜等处加热使用。
还有一路蒸汽经多余蒸汽释放阀（压力式）泄放至大气冷凝器，用于在废气锅炉供大于求时释放多余蒸汽。
另有一路蒸汽经温控阀进入热水井，用于在冬季对热水井加温，保持60～90℃的给水温度。
蒸汽分配器底部有泄水管，用以在刚开始供汽暖管时放出凝结水，以避免在管道中产生水击。
锅炉蒸汽压力由压力开关PS来控制，压力开关设定有汽压的上、下限。
“育鲲”轮锅炉工作压力一般设定在0.55～0.70MPa，当蒸汽压力达到0.70MP时，主油路电磁阀（图7中12、13）断电，燃油锅炉会自动断油停炉；
而当蒸汽压力降至0.55MPa时，燃油锅炉则会按照预设程序自动投入燃烧。
图7-9“育鲲”轮辅锅炉蒸汽及凝水系统
二、凝水系统
凝水系统的任务是回收各处的蒸汽凝水，并防止油分进入锅炉。
如图9所示，供各处加热油、水和空气的蒸汽，在加热器中放热后大部分都会变成凝水，并经各自的蒸汽疏水器流回凝水总管。
疏水器仅允许凝水通过，而蒸汽将被阻挡下来。
但疏水器毕竟无法完全阻止蒸汽漏过，因此，在凝水回到热水井之前，需要先经大气冷凝器的冷却，使蒸汽完全液化，并可适当降低凝水温度。
大气冷凝器为管壳式换热器，采用海水冷却。
若加热油的蒸汽管路泄漏，可能会导致油分进入凝水系统，而油分进入锅炉则有可能导致局部过热。
凝水首先进入热水井的凝水观察柜，在此可观察水中是否含油；
同时，凝水观察柜内还设有油分探测器，在油分超标时会发出警报。
可通过专用的取样阀进行炉水取样。
为免于人员烫伤，样水会首先经取样冷却器后方可流出。
定期的取样化验是必须的，以监控炉水质量，并决定炉水处理剂的投放量。
“育鲲”轮燃油锅炉炉水化验的主要指标包括盐分、碱度、导电性及联氨含量等。
三、给水系统
给水系统的任务是及时向锅炉提供品质符合要求的炉水，一般有两套完整的管系，以保证可靠补水。
图7-10所示为“育鲲”轮辅锅炉给水和排污系统图。
锅炉给水泵（20级离心泵）从热水井吸水，经盐度监测仪的检测，在盐度合格后方可补入锅炉。
给水泵的起、停由液位监测仪LT控制，使锅炉水位一直保持在设定的范围之内。
热井补水泵（离心旋涡泵）从蒸馏水舱吸水，把由真空沸腾式造水机产生的蒸馏水补入热水井，以弥补锅炉汽、水系统中的损失。
在自动状态下，热井补水泵的起、停分别由低、高液位开关LS来控制。
热水井的功能包括收集蒸汽凝水、探测油份、过滤杂质、加入补充水和投放炉水处理药剂等。
炉水处理剂一般存放在专用的加油箱内，由加药泵定量输出，可随着锅炉补给水均匀的加入锅炉水腔。
在投药装置故障时，可直接将药剂投入热水井。
系统中还设有炉水强制循环泵（离心泵），用于把燃油锅炉中的水送入废气锅炉，在其中吸收主机排烟的热量后再流回燃油锅炉。
图7-10“育鲲”轮辅锅炉给水和排污系统
四、排污系统
锅炉在工作一段时间后，底部可能聚集泥渣，投药处理后也会产生部分沉淀，因此，锅炉底部设有下排污阀（包括一个截止止回阀和一个截止阀），以便定期把泥渣和沉淀排出。
同时，炉水表面也可能漂浮一定量的油污、盐分泡沫等，需要通过上排污阀（截止止回阀）将其泄放。
上、下排污经通海阀排至舷外。
燃油锅炉在长期运行后，其炉膛会变脏，导致传热效果下降，故需要定期进行水洗。
而废气锅炉烟侧也会逐渐脏污，在运行过程中，可每天对废气锅炉烟侧进行蒸汽吹灰；
当吹灰没有明显效果时，就需要进行水洗。
上述清洗所产生的污水均经泄水管泄放至舱底。
燃油锅炉的水位计需要定期冲洗，以防卡死；
热水井也需要定期的上、下排污，以保持其中炉水的清洁。
水位计冲洗水和热水井排污水均经相关管路泄放至舱底。
第五节锅炉的日常操作及管理
目前，船舶辅锅炉基本都可实现自动控制，只有在自动控制失灵或故障排查过程中才需要采用手动操作模式。
下面介绍“育鲲”轮辅锅炉日常操作步骤。
一、燃油锅炉的操作及管理
1.在准备启动锅炉时应确认的事项
（1）电源是否已供到本地操作台；
（2）锅炉的水位是否在准许范围内；
（3）燃油系统是否备妥；
（4）燃油管线压力和通过滤器的压差是否在标准值范围内；
（5）给水泵和给水控制装置是否工作正常，给水管线是否有泄漏；
（6）控制空气系统是否有反常现象。
2.手动操作步骤
（1）在控制箱上，将两主电源开关之一置于“ON”位置；
（2）将风机和转杯电机旋钮置“MAN”位；
（3）无论手动或自动工况，两台油泵、两台给水泵、两台循环泵开关同时置于“AUTO”位，否则不能实现自动运行和自动切换的功能；
（4）锅炉运行模式选择开关放在“1”位（手动模式）；
（5）手动点火时，必须充分扫风，风机启动后按“加负荷”按钮，开大风门扫风，预扫风时间约为1min；
（6）点火前，检查风门位置，负荷指示在3以下才能安全点火，如果太大则按“减负荷”按钮关小风门；
（7）点火时，先按燃烧器顶部“点火”按钮，观察到有点火火焰后再同时按下“油门”按钮，待火焰指示灯亮起，保持5～10秒，再松开“点火”和“油阀”按钮，以后可通过“加负荷”或“减负荷”按钮调整负荷。
3.自动操作
（1）将两主电源开关之一置“ON”位置；
（2）将风机和
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