第二節(jié)船舶輔鍋爐的結(jié)構(gòu)與附件一、燃油鍋爐

在柴油機(jī)動(dòng)力裝置的干貨船上，輔鍋爐應(yīng)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)操作方便為選型的主要原則，當(dāng)然也要考慮重量和尺寸應(yīng)盡可能小些。立式直水管鍋爐和立式橫煙管鍋爐是常見(jiàn)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。．

1．立式橫煙管鍋爐

鍋爐工作原理演示1．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(hào)或15號(hào)鋼)卷制焊接而成．為能較好地承受內(nèi)部蒸汽壓力，其頂部和底部均為橢圓形封頭2。整個(gè)鍋爐的高度為3．7～6．3m．

在鍋殼中的下部設(shè)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(shè)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(wú)縫鋼管制成．管與管板可采用擴(kuò)接或焊接相連。Thisdesignisatwopassdesign臥式橫煙管鍋爐Thedesignissimilar

tothescothchboilerotherthanthecombustionchamberwhichrequiresnostays.Thisdesignisathreepassdesign煙管鍋爐的受熱面蒸發(fā)率低，有一個(gè)較大的厚壁鍋殼,整個(gè)鍋爐的蕾水量多，比較笨重，煙管鍋爐結(jié)構(gòu)的剛性較大，再加上蓄水量大，因此蓄熱量也大，故點(diǎn)火升汽的時(shí)間必須較長(zhǎng)，常需數(shù)小時(shí)，以免熱應(yīng)力太大損壞鍋爐．對(duì)爐水質(zhì)量要求不高。煙管鍋爐因性能指標(biāo)落后，是一種日趨淘汰的形式。由于內(nèi)燃機(jī)干貨船的輔助鍋爐蒸發(fā)量小，重量和體積并不是突出問(wèn)題，加上煙管鍋爐具有蓄水量大、息火后尚能較長(zhǎng)時(shí)間繼續(xù)供汽、對(duì)水質(zhì)要求不高、工作可靠和無(wú)需過(guò)于費(fèi)心照料等特點(diǎn)，所以在內(nèi)燃機(jī)船的輔助鍋爐中，目前仍得到應(yīng)用；2.D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(jié)構(gòu)布置較為合理，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)也較高。圖示出了D型水管鍋爐的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。其本體由汽包l(又稱上鍋筒)，水筒2(又稱下鍋筒)、聯(lián)箱3，爐膛4、水冷壁5，蒸發(fā)管束(又稱沸水管束)6、7、過(guò)熱器11、經(jīng)濟(jì)器12及空預(yù)熱器(位于經(jīng)濟(jì)器后面的煙道中，圖中未示出)等部件組成．煙氣在D型鍋爐爐膛內(nèi)的理論燃燒溫度約可達(dá)到1700℃左右。煙氣離開(kāi)爐膛后，流到蒸發(fā)管束中去．爐膛出口煙氣溫度不宜太高，以免高于煙氣中灰分的融點(diǎn)溫度，會(huì)使灰分融解，粘附在蒸發(fā)管束的管壁上形成積渣，同時(shí)又不能太低，以免燃燒過(guò)程進(jìn)行得不充分。D型鍋爐爐膛出口煙氣溫度約為1100℃左右．爐墻或爐衣將鍋爐的各種受熱面包圍以形成爐膛和煙道，起隔熱和密封用．對(duì)不同部位和不同工作條件的爐墻和爐衣的性能和結(jié)構(gòu)的要求是不同的．我國(guó)鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定，爐墻和爐衣外表面溫度不應(yīng)大于60℃，以免燙傷工作人員，同時(shí)也可避免散熱損失過(guò)大．(1)爐膛、爐墻和爐衣?tīng)t膛是燃油燃燒的場(chǎng)所，它的作用是提供足夠的空間，使燃油得以充分燃燒．（2)水冷壁、沸水管和下降管水冷壁是垂直布置在爐盤壁面上的密集管排，組成水循環(huán)回路的上升管。它是鍋爐的主要輻射受熱面，吸收的輻射熱約占全部受熱面?zhèn)鬟f熱量的1／3，同時(shí)還起到保護(hù)爐墻不致過(guò)熱燒壞的作用。為了防止在水冷壁管子中發(fā)生汽水分層現(xiàn)象，水冷壁管子水平傾角應(yīng)大于30°，最小不得小于15°水冷壁在汽包處吊掛，可自由向下膨脹。水冷壁的結(jié)構(gòu)形式有三種：光管水冷壁、膜式水冷壁和棘形水冷壁，如圖示。低壓爐水冷壁多采用φ51X2.5mm鍋爐用無(wú)縫鋼管，中壓鍋爐多采用φ600x3mm管,沸水管是連接上、下鍋筒的管束，也稱蒸發(fā)管束，布置在爐膛出口側(cè)。(3)尾部受熱面在D型水管鍋爐煙道的后部，有的在蒸發(fā)受熱面之后安裝有經(jīng)濟(jì)器(加熱給水)和空氣預(yù)熱器，由于它們能回收鍋爐排煙的余熱，減少排煙所帶走的熱量，因而使鍋爐效率得以提高。利用尾部受熱而降低排煙溫度與提高效率之間的關(guān)系如圖1所示．此曲線取自以下條件；q5＝1．5％，燃油成分C＝87．75％，H=10．5％，S=1．2％，N=O．15％，O＝O．4％；空氣溫度為100℃，過(guò)剩空氣系數(shù)α＝1．15．

船舶鍋爐從安全角度出發(fā)，多采用非沸騰式經(jīng)濟(jì)器，，而且一般是使經(jīng)濟(jì)器中的水從下往上流，同時(shí)使出口水溫比試壓力下的飽和溫度低40～50℃，以免產(chǎn)生汽泡停留在管壁上，導(dǎo)致管壁過(guò)熱尾部受熱面水管鍋爐由于水冷壁和前排沸水管構(gòu)成的輻射受熱面所占比例大，煙氣在沸水管束中是橫向流動(dòng)，流速較大，故蒸發(fā)率較高，一般為30~50kg／m2．h，設(shè)計(jì)緊湊的輔鍋爐可超過(guò)70kg／m2．h，而強(qiáng)制循環(huán)的水管鍋爐可達(dá)90~120kg／m2．h．水管鍋爐的效率較高，一般輔鍋爐可達(dá)80％～85％，有些帶尾部受熱面的可高達(dá)92％以上。水管鍋爐沒(méi)有又厚又大的鍋殼，蓄水量小，單位蒸發(fā)量的相對(duì)體積，重量較?。舭l(fā)量最大可達(dá)10t／h，工作汽壓可高達(dá)10MPa．因?yàn)樗軤t爐水有一定的循環(huán)路線，加之蓄水量少，結(jié)構(gòu)剛性又小，故點(diǎn)火升汽時(shí)間較短，一般為幾十分鐘。目前，由于采用自動(dòng)調(diào)節(jié)解決了汽壓、水位波動(dòng)快的問(wèn)題，同時(shí)以海水淡化裝置所產(chǎn)蒸餾水作鍋爐補(bǔ)給水，加之化學(xué)除垢法巳普遍使用，故水管鍋爐對(duì)水質(zhì)和除垢要求高的問(wèn)題也不難解決．因此，性能參數(shù)比較先進(jìn)的水管鍋爐已成為船舶鍋爐的主要型式。水管鍋爐的特點(diǎn)3．立式直水管鍋爐小蒸發(fā)量的輔鍋爐希望采用蒸發(fā)率較高的水管爐而又吸取火管鍋爐蓄水量較大，維護(hù)管理簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)．我國(guó)遠(yuǎn)洋船舶上廣泛使用立式直水管鍋爐。大型低速二沖程柴油機(jī)的排氣溫度為250℃～380℃；四沖程中速柴油機(jī)可達(dá)400℃左右。水蒸汽壓力為0．5MPa時(shí)，其飽和蒸汽溫度為165℃；水蒸汽壓力為1．3MPa時(shí)，其飽和蒸汽溫度也僅194℃．所以裝設(shè)一臺(tái)用柴油機(jī)排氣的余熱來(lái)產(chǎn)生水蒸汽的廢氣鍋爐，不僅能節(jié)約燃油，還可起到柴油機(jī)排氣消音器的作用。一艘萬(wàn)噸級(jí)油船，利用廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽來(lái)加熱貨油艙，平均每月可節(jié)省燃油50t左右。圖示出廢氣鍋爐產(chǎn)汽率與工作汽壓的關(guān)系。二、廢氣鍋爐1．廢氣鍋爐的結(jié)構(gòu)型式型式：立式煙管式、強(qiáng)制循環(huán)盤香管式、熱管式立式煙管式強(qiáng)制循環(huán)盤香管式熱管式2．廢氣鍋爐蒸發(fā)量的調(diào)節(jié)廢氣鍋爐的蒸發(fā)量取決于主機(jī)的排氣量和排氣溫度，亦即主機(jī)的功率。在正常航行時(shí)，主機(jī)功率是穩(wěn)定的，而船舶對(duì)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(duì)廢氣鍋爐的蒸發(fā)量就需加以調(diào)節(jié)。(1)煙氣旁通法(2)改變有效受熱面積法3．廢氣鍋爐與燃油鍋爐的聯(lián)系燃油鍋爐與廢氣鍋爐之間的聯(lián)系方式大致有三種．(1)二者獨(dú)立(2)廢氣鍋爐為燃油鍋爐的一個(gè)附加受熱面(3)組合式三、鍋爐附件1、水位計(jì)類型：玻璃管式、平板玻璃式水位計(jì)、安全閥通氣閥通水閥沖洗閥“叫水”－檢查鍋爐的真實(shí)水位步驟：P344表13-11、關(guān)通水閥、開(kāi)沖洗閥、沖洗通汽閥－聽(tīng)聲音；2、關(guān)通汽閥、開(kāi)通水閥、沖洗通水閥－聽(tīng)聲音；3、關(guān)沖洗閥、慢慢開(kāi)通水閥－叫水：1）水位升至頂部－見(jiàn)第4步；2）無(wú)水－處于失水危險(xiǎn)狀態(tài)。時(shí)間長(zhǎng)，停爐、停汽。4、開(kāi)通汽閥：1）水位在正常位置－正常；2）水位降至水位計(jì)玻璃以下－少水，加大給水；3）水位仍在頂部－滿水，停汽排污。通氣閥通水閥沖洗閥2、安全閥對(duì)安全閥的要求根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》，對(duì)鍋爐安全閥的要求主要是：①每臺(tái)鍋爐本體上應(yīng)裝設(shè)兩個(gè)安全閥，通常組裝在一個(gè)閥體內(nèi)，蒸發(fā)量小于1t／h的輔鍋爐可僅裝一只，裝有過(guò)熱器的鍋爐，過(guò)熱器上亦應(yīng)至少裝一只安全閥．②鍋爐安全閥的開(kāi)啟壓力可為大于實(shí)際允許工作壓力5％，但不應(yīng)超過(guò)鍋爐設(shè)計(jì)壓力，過(guò)熱器安全閥的開(kāi)啟壓力應(yīng)低于鍋爐安全閥的開(kāi)啟壓力．③安全閥開(kāi)啟后應(yīng)能通暢地排出蒸汽，以保證在蒸汽閥關(guān)閉和爐內(nèi)充分燃燒的情況下，煙管鍋爐在15min內(nèi)，水管鍋爐在7min內(nèi)汽壓的升高值應(yīng)不超過(guò)鍋爐設(shè)計(jì)壓力的10％。所以安全閥不但應(yīng)有足夠大的直徑，而且開(kāi)啟后應(yīng)該穩(wěn)定且具有較大的提升量．安全閥排汽管的通路面積對(duì)升程在安全閥直徑1／4以上者應(yīng)不小于安全閥總面積的2倍，對(duì)其它安全閥應(yīng)不小于1．1倍。④安全閥要?jiǎng)幼鳒?zhǔn)確，并保持嚴(yán)密不漏．安全閥都是經(jīng)過(guò)船舶檢驗(yàn)局調(diào)定后鉛封的，除非經(jīng)過(guò)船檢局特許，船員不能隨意重調(diào)．原理演示安全閥的閥盤2帶有唇邊5，它的作用是使閥在開(kāi)啟后能迅速達(dá)到較大的升程而且工作穩(wěn)定。解決了開(kāi)啟穩(wěn)定問(wèn)題，但因?yàn)殚_(kāi)啟后閥盤的蒸汽作用面積已大于開(kāi)啟前的面積，所以即使當(dāng)鍋爐汽壓恢復(fù)至額定汽壓時(shí)，閥盤也不能立即關(guān)閉，只有當(dāng)汽壓繼續(xù)下降，直到作用在閥盤和唇邊上的蒸汽上頂力小于彈簧向下的作用力時(shí)，安全閥才能自動(dòng)關(guān)閉．亦即安全閥的關(guān)閉汽壓要低于開(kāi)啟汽壓，這一壓力差值稱為降低量．閥座上裝有調(diào)節(jié)圈7，調(diào)節(jié)圈升高時(shí)，閥開(kāi)啟后唇邊外沿蒸汽通過(guò)面積縮小，作用在唇邊上的附加上頂力就大，從而使閥的升程和關(guān)閉時(shí)的壓力降低量加大，反之，調(diào)節(jié)圈下移時(shí)，唇邊外沿蒸汽流通面積加大，則閥開(kāi)啟的升程和關(guān)閉時(shí)的壓力降低量減小．所以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)圈，改變其位置，可獲得開(kāi)啟既穩(wěn)定、降低量又不太大的工況。安全閥的壓力降低量可參照下表。安全閥調(diào)節(jié)圈的作用：四、鍋爐的通風(fēng)通風(fēng)：連續(xù)不斷地將燃燒所需空氣送人爐膛，并將燃燒產(chǎn)物(煙氣)排出鍋爐，這個(gè)過(guò)程稱為鍋爐的通風(fēng)。自然通風(fēng)：利用煙囪產(chǎn)生的自然通風(fēng)力克服空氣