锅炉教案WORD.docx

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第一章船舶蒸汽锅炉概述

第一节蒸汽锅炉在船舶动力装置中的作用

蒸汽动力船——产生高温高压蒸汽　　　　驱动主汽轮机、推动船舶前进

柴油机动力船——产生蒸汽主要用于加热燃油、滑油、工作水、

驱动辅机及提供各种生活用汽

主锅炉——以驱动主汽轮机运转为主要任务

　　　　　　压力——6.0～10MPa，温度520～545℃

辅助锅炉——提供饱和蒸汽　

　　　　　0.5～0.8MPa　蒸发量1～2ｔ/h　（干货船）

　　　　　1.3～1.7MPa　蒸发量20～150ｔ/h（油船）

废热锅炉——二∽　排温250～380℃

　　　　　　　四∽　中速　排温　400℃

　　　　　　　代替辅锅炉供汽，又提高了动力装置热效率

第二节船舶锅炉的分类

管中－高温烟气　　　　　　立式

　按　　　火管锅炉　管外－　水　　　（布置）　卧式

　构造　　　　　　

分管中－水或汽混合物　　锅筒　　三锅

　　水管锅炉　管外－烟气　　　　　　数目　　双锅

　　　　　　　　　　　　　　　　单锅

　　　　　　　　　　　　一部分管子　　　火管式

　　　　　　混合式　　　一部分管子　　　水管式　　产生蒸汽

　　　　自然循环：

流动因密度差而产生

按水　　　

循环　　强制循环：

多次强制循环——多次流过才全部蒸发

方法　（流动靠外力）　直流锅炉——一次流过全部蒸发

低压　　　＜2.0MPa

按汽　　中压　　　2.0～4.0MPa

压分　　中高压　　4.0～6.0MPa

　　　　高压　　　＞6.0Mpa

第三节锅炉的主要特性指标

特性指标是指表征锅炉的热力特性、经济性、安全性、蒸汽质量生产能力等特性的指标。

主要特性指标有：

　　蒸汽参数、　　蒸发量、　　

　　锅炉效率、　　蒸发率、　　受热面热负荷、炉膛容积热负荷

一、蒸汽参数

　　　　　表示锅炉所产生蒸汽的质量。

　　　　供应过热蒸汽时，压力和温度来表示

　　　　供应饱和蒸汽时，压力和干度来表示

二、蒸发量（D）　单位：

kg／h或t／h

　　　每小时产生的蒸汽数量叫做蒸发量。

　　在设计工况下，每小时产生的蒸汽数量叫做额定蒸发量。

　　　D相同，蒸汽参数不同，蒸汽所具有的做功能力也不相同。

因此，用蒸发量表示锅炉的容量时，必须同时标明锅炉供应的蒸汽压力和温度。

三、蒸发率

　　锅炉的蒸发率是锅炉的蒸发量D和蒸发受热面积HK之比。

　表示蒸发受热面的传热强度，亦表征锅炉结构的紧凑程度。

因锅炉受热面各部分的受热量大小不等，故蒸发率为平均值。

四、锅炉效率η

　　　在锅炉中，把水变为蒸汽所用去的有效热量与向锅炉内供应的热量之比叫做锅炉效率，用η表示。

　　　锅炉效率表示燃料完全燃烧所能放出的热量被锅炉有效利用的程度，其计算公式

五、锅炉炉膛容积热负荷qV

表示在单位炉膛容积内，每单位时间燃料燃烧放出的热量

表征锅炉效率、工作可靠性及重量尺寸的重要参数

　qV大小实际反映为燃料燃烧中在炉膛内停留时间的长短

　　B一定，qV越大——燃料停留时间越短

　　如VI　小则可能使油雾中大直径油滴来不及烧掉就离开——效率下降

第二章船舶锅炉的型式与结构

第一节D型水管锅炉

　一、D型的组成及工作原理

　1、锅炉本体　　　

　汽包（上锅筒）－气空间

　　　　水筒（下锅筒）

　　　　联箱　　　　　　　　　　　

构成　　水冷壁（上升管－主要辐射受热面）　

　　　　燃烧器

　　　　炉膛

　　　　蒸发管束（沸水管束）　　　　　　　　　　　　　　　　　

1）、汽包——作用：

　①储水：

通过汽包中水位的上下波动，以应付给水与产汽量不平衡产生的波动——降低对给水调节要求。

　②蓄热：

汽包中的水（约为锅炉蓄水量的1/3）有蓄热能力，当输出与供入热量不平衡时，水可释放或吸收部分热量，减缓蒸汽压力波动

　③输送锅水，接受汽水混合物，并汽水分离

　④给水在其内进行锅内水处理¡ª¡ª并上部排污

　⑤给水在其内得以预热和除气

2）、联箱和水筒——（不是受热面）

　　联箱：

固定水冷壁管子并形成正常水循环

　　水筒：

a固定水冷壁以外的蒸发受热面管子

　　　　　b锅水中的泥渣沉定排出　

3）、蒸发受热面管束

　　　锅炉中直接受热产生饱和蒸汽的受热面　

　　辐射受热面——水冷壁管及靠近炉膛的、前三排蒸发管束

　　对流受热面——其余蒸发管束，

4）、炉膛——F.O.雾化与燃烧的场所、由耐火砖墙和水冷壁组成

　　水冷壁——铺设在炉膛内壁蒸发受热面管子。

保护耐火砖，冷却炉墙，同时提高蒸发率；通过在不同部位布置不同数量水冷壁来控制炉膛中烟气的温度和温度场分布，

保证炉膛内良好的燃烧；它是整个锅炉蒸发受热面的重要组成部分。

　　水冷壁吸收的辐射热，约占锅炉整个受热面吸热量的1／3左右

5）、燃烧器——由喷油器和配风器组成　

2、锅炉附加设备

a）蒸汽过热器

b）省煤器：

又称经济器——用于加热给水，装在锅炉本体后面

c）空气预热器　　　加热助燃的空气，既达到回收热量又改善燃油燃烧条件，通常空气预热器安装在省煤器的后面

省煤器与空气预热器统称尾部受热面，不是所有锅炉都必没有一个，有的装，有的只一个，有的没有

3、锅炉系统及附件

　　①F.O.　系统

　　②给水、凝水、蒸汽系统

　　　　给水系统：

给水的输送管道、给水加热器、给水泵和给水调节阀

　　　　凝水系统：

从冷凝器到热水井或除氧器的管路及管路上设备和阀门

　　　　蒸汽系统：

蒸汽管路及管路上的各种阀门

　　③通风系统　自然通风——　利用烟囱

　　　　　　　　机械通风——A、压力——送风机

　　　　　　　　　　　　　　B、诱导——排风机

　　　　　　　　　　　　　　C、平衡——送与排风机

　　④锅炉附件和监测仪表

（1）作为保证锅炉安全工作的附件：

水位表、安全阀和指示蒸汽参数的压力表和温度表；

（2）作为监督燃烧的附件：

风压计、CO2指示仪、氧量计、观烟镜等

　　⑤自动化系统

　　　　包括：

给水自动调节

　　　　　　　燃烧自动调节

　　　　　　　过热蒸汽温度自动调节

　　　　　　　各种安全保护系统。

二、有关锅炉结构上的一些问题

1、炉墙和炉衣

　　　　各种受热面由炉墙和炉衣来包围以形成烟气流动通道；

　　　　烟气温度在900℃以上的要求较高

　要求：

①耐高温　　　　　②抵抗灰渣侵蚀

　　　　③绝热性良好，以免向外散热

　　　　④气密性　　防止外界空气漏入或烟气外泄

　组成：

耐火层、绝热层和密封层

　材料：

耐火层——烧粘土耐火砖　　　（现代采用纤维成型板－氧化

　　　　绝热层——硅藻土砖或石棉板　　铝与氧化硅；耐火与绝热兼有

　　　　密封层（炉衣）——薄钢板　　　　优点：

炉墙重量轻，施工方便）　　　　　　　　

　　　　三者共同作用，使外表温度不大于60℃

新式水管锅炉中，用双层罩壳的炉墙结构　　

结构：

内外双层壳板，中间通去燃烧器的助燃空气

特点：

①中间助燃空气压力大于炉膛烟气压力，保证无烟漏入炉舱

　　　②空气带走散失的热量进入炉膛，提高助燃空气温度，降低了内壳板尤其是外壳板温度——绝热层可减薄

2、水冷壁　

材料：

水冷壁管子为锅炉无缝钢管；Φ＝51ｍｍ

布置：

①垂直布置，不得水平布置，水平倾角＞30°，最小≮15——防止在侧水冷壁管子延伸至炉顶的部分（顶篷管）管子中发生汽水分层

②在锅筒或上联箱处吊挂——具有自由膨胀的可能。

作用：

①构成水冷壁水循环回路的上升管

　　　②主要的辐射受热面

　　　③保护炉墙——减少溶渣和高温对炉墙的破坏作用

　　　④可使炉墙厚度减少，重量减轻

结构有三种：

光管、膜式和棘形水冷壁

　　⑴光管水冷壁（管子外表光滑）　　

节距比s／d——表征管子排列的密集程度，及保护炉墙的功效

⑵膜式水冷壁在炉膛中做成一个连续无缝的金属炉墙

型式：

①钢管两边挤出两鳍片再拼焊

②光管和狭钢条间隔拼焊

优点：

①严密性好，可配合微正压或负压的低过量空气燃烧

②炉膛气密性好，可降低排烟热损失，提高热效率

③能经受水洗，简化炉墙维护

④炉墙较薄，蓄热量小，有利停炉检修

⑤可分片组装出厂，便于安装

⑥适用于两边接触高温火焰的双面水冷壁

缺点：

①对水质处理的要求十分严格

②一旦管子损坏，检修工作十分麻烦

⑶棘形水冷壁

在管子表面面向炉膛一侧焊上许多棘钉，将耐火材料涂在其上，可以使其吸热率降低，从而满足炉膛不同部位的一同吸热要求。

3、构架

要求：

足够的刚性、强度和最小的重量

作用：

①炉墙、炉衣的载体

②固定和支承经济器、空气预热器、过热器

③D型锅炉的汽包和蒸发受热面的大部分重量也经构架传至锅炉基座

4、基座与支座

锅炉的水筒和联箱等重量→支座→基座→船体

在锅炉起停过程中，为了使锅炉有胀缩的余地，所有支座中往往只一个是固定在基座，以防整个锅炉发生移位．其余皆可在垫板上自由滑动。

第二节辅助锅炉

一、立式直水管锅炉

1－上锅简，2－下锅简；3－直立水管束；4－炉膛：

5－预燃室；6－挡烟墙；7－下降水管；8－喷油调风装置；9－电火花点火器：

10－点火喷油嘴；11－火焰感受器：

12－汽水分离器：

13－浮渣盘；l4－自动水位调节器；15－人孔门

1、形状：

直立圆柱形，高度大于直径

2、主要部件：

上锅筒、下锅筒、中间联接直立水管束、

炉膛、预燃室、挡烟墙、下降水管

3、其中各自的优点

①预燃室的效果:

A、燃烧过程进行较完善

B、整个炉膛热负荷均匀，无局部过热

C、低负荷工况也能达到较好燃烧工况

D、提高了锅炉对劣质燃油的适应能力

②挡烟墙：

烟气只能从两侧流过，减少了烟气的偏流而形

成滞流区

③下降水管：

加强水循环，在烟气温度较低出口处左右方

从上锅筒流向下锅筒，保证水循环可靠性

4、总的优点

A、安全可靠、操作维修方便、制造工艺简单

B、水容量较大，变负荷工作特性好，易于管理

C、水管受热面部分清垢方便——水质要求不高

5、改进后的结构特点

只设一根下降管，位于中心部位；

烟气沿圆周方向冲刷管束时，呈一次性单向流动，提高了烟速，传热效果佳

改进后的锅炉结构截面

1-壳体，2-下降水管，

3-喉部接管出口；

4-错列的蒸发管束，

5-挡烟隔板，6-出烟口

二、卧式火管锅炉

卧式三回程火管辅助锅炉

1-炉胆；2-燃烧室；3-底部烟管；4-两侧烟管；

5-前烟箱；6-燃烧器；7-汽水分离器

1、结构：

①前后端板、炉胆

②炉胆的后半段做成伸缩性较好的波纹形结构

③炉胆后端有一燃烧室

④燃烧室前壁和前端板之间有烟管束

2、烟气的流程

燃油气→炉胆（第一回程）→后部燃烧室燃烧→底部烟管（第二回程）→前烟箱→两侧烟管（第三回程）→烟囱

3、要求

①水质要求处理严格

②径向满足刚性，轴向满足弹性

③第三回程两侧烟管内装有螺旋板条

三、水管锅炉与火管锅炉的性能比较

1、火管锅炉

⑴烟管受热面的蒸发率较低

改进：

①提高烟气流速但因烟速过高，通风阻力会明显增加而得不偿失

②烟管内装设扰动元件，又增加制造工艺、积灰堵塞、通风阻力增加

⑵整个锅炉显得笨重锅水约有蒸发量的10倍多

⑶从点火到升压供汽时间