1、第四節(jié) 船舶輔鍋爐的汽、水系統(tǒng) 水管鍋爐的水循環(huán) 循環(huán)方式： 1、利用泵使汽水混合物經(jīng)受熱面的強(qiáng)制循環(huán)， 2、利用水與汽水混合物的密度差使汽水混合物經(jīng)蒸發(fā)受熱面流動，叫自然循環(huán)目前大多數(shù)船用鍋爐采用自然循環(huán)。自然循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，無需專門的循環(huán)泵,一、爐水的自然循環(huán) 1自燃循環(huán)的基本原理 水管鍋爐的自然循環(huán)回路由汽包、水筒(或聯(lián) 箱)、下降管及上升管(蒸發(fā)受熱面)組成，其循環(huán)回路簡圖如圖所示。,爐水循環(huán)原理演示,2上升管的流動狀況和限制壁溫過高的條件 在蒸發(fā)受熱面上進(jìn)行著水變?yōu)槠旌衔锏姆序v過程 鍋爐安全工作的重要條件之一是蒸發(fā)受熱面的管壁溫度不超過其金屬的許用溫度。 根據(jù)傳熱學(xué)，水管鍋

2、爐蒸發(fā)受熱面外壁溫度與管內(nèi)工質(zhì)溫度、管內(nèi)壁對流放熱系數(shù)a2，管內(nèi)水垢和管壁金屬的導(dǎo)熱熱阻及單位受熱面熱負(fù)荷q有關(guān)。 目前船用鍋爐工作壓力最高約為6MPa，管內(nèi)工質(zhì)的溫度(該壓力下水的飽和溫度)不超過276水垢熱阻與水質(zhì)情況有關(guān)。 目前爐水處理良好巳能作到基本上無垢運(yùn)行，而金屬的熱阻較小；因此管子外壁溫度與管內(nèi)工質(zhì)溫度差主要取決于a2及q。,3保證自燃水循環(huán)良好的措施 為了防止蒸發(fā)受熱面過熱燒壞，除了防止受熱面熱負(fù)荷過大和結(jié)垢嚴(yán)重外，主要是保證水循環(huán)良好，即保證所有的上升管有足夠的循環(huán)流速Wo(以上升管人口處計)和進(jìn)水流量G 為了保證良好的水循環(huán)，在設(shè)計和管理上應(yīng)注童以下幾個方面；,(1)盡量減

3、少或避免下降管帶汽 (2)避免上升管受熱不均現(xiàn)象加重 (3)避免上升管流動阻力過大 (4)盡量避免用汽量突然增大或減小，引起工作汽壓急劇降低或升高 (5)運(yùn)行中不宜在下鍋筒進(jìn)行下排污，這會破壞水循環(huán),由汽包引出的飽和蒸汽帶水過多，就會使蒸汽品質(zhì)下降，蒸汽攜水所帶有的鹽分可能加快汽、水管路和設(shè)備的腐蝕； 若飽和蒸汽用于驅(qū)動蒸汽輔機(jī)，帶水過多也會引起這些機(jī)械的水擊； 對于裝有過熱器的鍋爐，如蒸汽帶水進(jìn)入過熱器，則水在過熱器中被加熱蒸發(fā)，溶解在水中的鹽分就沉積在過熱器的內(nèi)壁上，使過熱器管子燒壞。,二、影響蒸汽帶水的因素和汽水分離設(shè)備,1、影響蒸汽帶水的因素 (1)分離高度分離高度越大，重力分離作用越

4、強(qiáng)然而當(dāng)分離高度超過0.50.6m時，蒸汽濕度的變化很小。 (2)鍋爐負(fù)荷(用汽量)。鍋爐耗汽量增加時，需加強(qiáng)燃燒，汽泡中水的含汽量增加，蒸發(fā)平面 升高，分離高度降低，同時上升管出來的汽水混合物沖擊水面使?fàn)t水飛濺數(shù)量增加。 (3)爐水含鹽量。當(dāng)爐水含鹽量達(dá)到某一極限值時，爐水表面就會形成很厚的泡沫層，即所謂汽水共騰這一極限值稱為臨界含鹽量汽水共騰的原因是爐水含鹽量大，爐水粘度增加，泡沫強(qiáng)度提高且不易破裂，當(dāng)含鹽量超過臨界值時泡沫壽命會顯著增長，故形成汽水共騰。,鍋爐爐水的臨界含鹽量,2、汽水分離設(shè)備,(1)水下孔板 當(dāng)汽水混合物由水空間引入汽包時，可利用水下孔板來均衡蒸發(fā)平面負(fù)荷。 (2)集汽

5、管 聚集在汽包頂部的蒸汽一般通過集汽管引出。 (3)集汽板 也可用集汽板代替集汽管。,3防止蒸汽品質(zhì)惡化的措施 鍋爐運(yùn)行時為了防止供應(yīng)的蒸汽濕度過大，管理上必須注意如下幾點(diǎn)： (1)防止水位過高：尤其不宜在高負(fù)荷下高水位運(yùn)行，因為，高負(fù)荷時水位表中指示的水位要比汽包內(nèi)實際水位低得多，其次，高負(fù)荷時蒸發(fā)平面上蒸汽逸出的平均速度增大，更易攜帶出較大的水滴。 (2)嚴(yán)格控制水質(zhì)：避免含鹽量高引起汽水共騰 (3)鍋爐供汽量不宜增加過快：以防汽包內(nèi)壓力急降，爐水產(chǎn)生“自蒸發(fā)現(xiàn)象，而導(dǎo)致汽泡急劇增多，水位上升，分離高度減小,三、鍋爐的蒸汽、給水、凝水和排污系統(tǒng) 輔鍋爐和廢氣鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽，通過管道輸送至

6、各處，供驅(qū)動蒸汽輔機(jī)和燃油、滑油加熱，以及供空調(diào)裝置、熱水壓力柜和廚房等用汽絕大部分蒸汽在工作之后凝結(jié)成水。 由凝水系統(tǒng)流回?zé)崴?，再由給水泵經(jīng)給水系統(tǒng)送回鍋爐。由于少量蒸汽被直接消牦和漏泄，流回?zé)崴哪Y(jié)水量要少于鍋爐向外的供汽量，再加上鍋爐需要排污，所以經(jīng)常需要由爐水艙向熱水井補(bǔ)充給水。,鍋爐汽水系統(tǒng),1、蒸汽系統(tǒng) 2、凝水系統(tǒng) 3、給水系統(tǒng) 4、排污系統(tǒng),鍋爐汽水系統(tǒng)原理演示,因為阻汽器總會有一部分蒸汽漏過，并且當(dāng)凝水流出阻汽器時，因壓力降低，也可能產(chǎn)生二次蒸汽所以凝水在進(jìn)入熱水井前先經(jīng)大氣式冷凝器冷卻，使其中的蒸汽凝結(jié)，然后才留回?zé)崴?大氣式冷凝器,觀察柜,熱水井,上排污漏斗,底部

7、排污可定期在投放藥除垢藥物后過一段時間進(jìn)行通常要求在熄滅后半小時或鍋爐負(fù)荷較低，鍋筒壓力降至0.40.5Ma時進(jìn)行，因為此時爐水比較平靜，有更多的泥渣沉積在底部水管鍋爐為防止從底部放走大量爐水破壞正常的水循環(huán)，所以不允許在鍋爐正常工作時進(jìn)行底部污底部排污應(yīng)在水位較高時開始，并嚴(yán)密注意水位變化，謹(jǐn)防失水每次排污時間不能過長，一般閥全開時間不超過30，每次排污量可按1/312水位表高度考慮。廢氣鍋爐也要進(jìn)行排污(除強(qiáng)制循環(huán)水管鍋爐外),在排污總管上設(shè)有止回閥15，以免鍋爐中無壓力時，海水倒灌人鍋爐中排污時，應(yīng)先打開舷旁通海閥16，以防開啟排污閥時管內(nèi)發(fā)生水擊。,1失水 鍋爐水位低于最低工作水位時稱

8、為失水，這是鍋爐的一種嚴(yán)重事故 2滿水 水位高過最高工作水位稱為滿水 3、受熱面管子破裂 因結(jié)垢嚴(yán)重、水循環(huán)不良等導(dǎo)致管壁過熱，或腐蝕嚴(yán)重都可能引起受熱面管子破裂 堵塞水管鍋爐水管的鋼塞具有一定錐度，涂上白鉛油后，塞在破管的兩端，然后用手槌敲緊，再借助于工作蒸汽的壓力即可保證一定的嚴(yán)密性 堵塞煙管鍋爐煙管，可用圖示堵棒將破管堵死,第五節(jié) 船舶輔鍋爐的運(yùn)行和維護(hù)管理 鍋爐是在高溫條件下工作的壓力容 器，它的安全可靠是至關(guān)重要的對船舶鍋爐，尤其是對低壓輔鍋爐發(fā)生的事故分析表明，管理操作和維護(hù)保養(yǎng)方面的失誤往往是發(fā)生事故的主要原因因此輪機(jī)人員應(yīng)有高度的責(zé)任感，應(yīng)該熟悉鍋爐的操作程序及維護(hù)保養(yǎng)方面的規(guī)

9、定及要求，并在實際工作中認(rèn)真遵照執(zhí)行 一、鍋爐的運(yùn)行管理 1點(diǎn)火苗的準(zhǔn)備 2點(diǎn)火升汽 燃油鍋爐在開始點(diǎn)火前，一定要先預(yù)掃風(fēng)5min以上，將爐內(nèi)積存的油氣徹底吹凈 3運(yùn)行中的管理 鍋爐在運(yùn)行時，最主要的是要保證安全生產(chǎn)、燃燒質(zhì)量良好和維持蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定為此值班人員應(yīng)隨時注意水位、汽壓、油壓、油溫、風(fēng)壓、爐內(nèi)的燃燒情況和排煙的顏色，以及給水和爐水水質(zhì)的分析與處理等。同時要注意油泵、風(fēng)機(jī)和及其它附件的工作情況，保證其處于正常狀態(tài)。 4、?；鹆羝?5、停用放空,二、防止鍋爐受熱面的低溫腐蝕和積灰復(fù)燃,1、防止鍋爐受熱面的低溫腐蝕 煙氣溫度小于500 硫酸腐蝕,防止低溫腐蝕措施： (1)對裝有空氣預(yù)熱器

10、的鍋爐，可采用裝設(shè)空氣再循環(huán)管道的方法來提高空氣入口溫度，即讓一部分熱空氣與冷空氣混合后，再送入空氣預(yù)熱器，以提高管壁溫度，使之不低于水蒸氣露點(diǎn)溫度也可以采用旁通煙道或旁通空氣道的方法，當(dāng)鍋爐點(diǎn)火升汽或處于低負(fù)荷運(yùn)行時，將煙氣或空氣旁通，不經(jīng)過空氣預(yù)熱器 (2)改善燃燒工況采用低過量空氣的燃燒方式，它能減少二氧化硫的進(jìn)一步氧化，從而減少硫酸的生成有效地降低酸露點(diǎn) 當(dāng)a11512時，煙氣中三氧化硫的濃度為1525ppm，酸露點(diǎn)約為150180，當(dāng)a11時，酸露點(diǎn)約為130，當(dāng)a101102時，煙氣中三氧化硫的濃度為48ppm，酸露點(diǎn)約為60，保證良好的燃燒還能使生成的三氧化硫在離開爐膛前盡量分解

11、 (3)要及時進(jìn)行吹灰，經(jīng)常保持受熱面的清潔，盡量減少其對生成硫酸的催化作用；在停爐檢修時，要清除受熱面上的鐵銹和積灰,三、鍋爐的水質(zhì)控制 在鍋爐的管理維護(hù)工作中，定期對給水和爐水水質(zhì)進(jìn)行化驗與處理是不可忽視的水質(zhì)控制得好，可顯著減輕水垢的生成，防止腐蝕發(fā)生和汽水共騰，爐水質(zhì)量控制好壞直接影響鍋爐工作的安全，可靠，經(jīng)濟(jì)和使用年限 1鍋爐水控制的主要項目 (1) 硬度,為了減少水垢的生成，低壓鍋爐一般要求將硬度控制在0.25H以下常用的方法：是爐水 中加入磷酸鈉(Na3PO412H2O，也稱磷酸三鈉)或磷酸二鈉(Na2HPO412H2O,也稱磷酸二鈉)，它們在水中離解后生成的磷酸根與Ca2+、M

12、g2+離子結(jié)合生成分散的膠狀沉淀，當(dāng)爐水pH值為10一12，過剩PO43-在要求范圍內(nèi)時，能生成松軟而無附著性的泥渣，可通過底部排污而除去因此現(xiàn)在有 的爐水處理方法只測量和控制水中過剩PO43-的濃度，而不再直接控制硬度。,(2) 堿度 水的堿度是使水帶堿性的OH、CO2-2、HCO-、PO3-4等離子的濃度(毫克當(dāng)量升)控制在適當(dāng)?shù)膲A度范圍內(nèi)(相當(dāng)pHl012)，有利于抑制電化學(xué)腐蝕堿性不足，且溶有較多 O2、CO2并含有大量鹽和Cl-，將會促進(jìn)鍋爐受熱面發(fā)生電化學(xué)腐蝕但是當(dāng)爐水的堿性太強(qiáng)，也會破壞金屬表面氧化層保護(hù)膜，反而腐蝕加劇。 鍋爐水處理常以磷酸鈉在降低爐水硬度的同時，提高爐水堿度

13、有時為了迅速提高爐水堿度，也使用Na2CO3，它提高堿度的效果1kg大約可抵4kg磷酸鈉。萬一投藥不當(dāng)使堿度太大，則須上排污并補(bǔ)充淡水，使堿度下降。 (3) 含鹽量 含鹽量太大會引起汽水共騰，惡化蒸汽品質(zhì)，加劇管路設(shè)備腐蝕海船爐水的含鹽量以氯鹽居多，故通?；灺入x子濃度來反映含鹽量的多少，單位用mg/L(NaCl)工作壓力較低的輔助鍋爐可23天化驗一次。,我國海運(yùn)部門尚未制定統(tǒng)一的鍋爐用水的水質(zhì)指標(biāo)。 1981年交通部頒布的“交通部直屬水運(yùn)船舶鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及 處理規(guī)程(試行)”中規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表134和表135所示。,2鍋爐水質(zhì)的測定方法 (1) 水樣的采取 (2) 堿度的測定 (3) 硬度

14、的測定 (4) 含鹽量的測定 3. 鍋爐水處理藥劑 目前世界各船公司采用的控制標(biāo)準(zhǔn)、化驗方法和處理藥劑不盡一致，但大同小異。,化學(xué)品公司提供的船用低壓鍋爐水處理方法大多采用單的混合藥劑，主要成分亦多為磷酸鈉，根據(jù)酚酞堿度決定投放量，可同時起提高堿度、降低硬度、增加泥渣流動性面防止其生成二次水垢等作用。 我國海運(yùn)公司采用磷酸三鈉或磷酸二鈉(后者在堿度巳夠時使用)為主要藥劑，摻配拷膠使用 拷膠外觀呈黃棕色，是粉狀或塊狀的弱酸性天然有機(jī)物，可溶，毒性很低，其主要成分是單寧(約占6570) 單寧可吸附和凝聚爐水中鈣、鎂離子，阻止?fàn)t水中鈣、鎂離子以水垢的形式沉析出來，使它們變成流動性好的泥渣而隨排污排出

15、爐外；同時單寧在堿性介質(zhì)中能吸附水中氧以及與過剩PO43-一起組成一層中性保護(hù)膜，防止了金屬表面的腐蝕 拷膠用量按要求投放：初次投放量為每噸水80g，日常補(bǔ)給水投放量為每噸水加100g。,四、鍋爐停用時的保養(yǎng) 鍋爐在較長時間停用時需要加以保養(yǎng)，否則其腐蝕程度甚至比工作時要嚴(yán)重，輔鍋爐與廢氣鍋爐停爐時的保養(yǎng)方法，可根據(jù)停用的時間長短分為滿水保養(yǎng)法(一般不超過一個月)和干燥保養(yǎng)法。 1滿水保養(yǎng)法 滿水保養(yǎng)法就是將鍋爐的汽、水空間全部充滿不含氧的堿性水，以防腐蝕它的操作要點(diǎn)是徹底排除鍋爐中的空氣和保持爐水含有合適的堿度。 如果滿水保養(yǎng)已超過一個月仍需繼續(xù)保持，可放掉部分水再加熱驅(qū)氧，然后化驗堿度或磷

16、酸根含量，決定補(bǔ)水時是否要加藥。,2、干燥保養(yǎng)法 如果鍋爐停用時間較長或需內(nèi)部檢修，可以用干燥保養(yǎng)法來代替滿水保養(yǎng)法，以減少維護(hù)管理的工作量干燥保養(yǎng)法的要點(diǎn)是保持鍋爐內(nèi)部干燥，防止潮氣造成鍋爐腐蝕,五、鍋爐的清洗 1水垢的清洗 如果爐水處理良好，金屬表面僅附有一層薄而稀松的水垢，用鋼絲刷可刷掉。 如果水垢厚度超過2mm，呈結(jié)晶狀態(tài)，并牢牢地附在金屬表面上，則說明爐水硬度太高，過剩磷酸根不足，鈣、鎂離于沒有完全轉(zhuǎn)變?yōu)槟嘣?如果水垢厚而不緊密，且略帶半透明的大晶粒，放在淡水中23h后極易破碎，則說明是易溶鹽構(gòu)成的，是因為爐水含鹽量過大所致，這可能是由于排污不夠或海水漏人給水系統(tǒng)所造成的， 如果水

17、垢是光滑薄瓷片狀的堅硬水垢，則說明爐水中含有硅鹽，這種水垢的導(dǎo)熱性根低，是最危險的。 如果鍋筒水位線附近壁上粘附有油污，則由油污區(qū)的寬度和油污層的厚度可以判斷出進(jìn)入鍋爐的油污量如果油污量較多，應(yīng)予清洗，并查明原因予解決。 如果在鍋筒水位線以上壁面粘附有泥渣，則說明爐水在沸騰時有很多泡沫，應(yīng)加強(qiáng)表面排污，降低爐水的含鹽量若底部堆積泥渣很多，可能是下排污不足或下排污管布置不合理,水垢的清洗方法有以下幾種： (1)機(jī)械清洗法 如爐內(nèi)水垢較薄，可用工具(人工或電動)清除之，常用的工具是刮刀、鋼絲劇、管刷和電動(氣動)銑刀等。 (2)堿洗法 當(dāng)水垢質(zhì)地堅硬不易刮除時，可先用堿煮，然后再用機(jī)械清洗堿液對銅

18、有腐蝕作用，故應(yīng)在堿洗前將接觸液體的銅閥等換下。 (3)酸洗法 清除水垢最徹底的辦法是酸洗，因為酸對金屬有腐蝕作用，一般都由掌握化學(xué)清洗知識和技術(shù)的專業(yè)人員進(jìn)行。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和帶過熱器，經(jīng)濟(jì)器的鍋爐，只能酸洗才能解決問題。,2煙灰的清洗 燃油鍋爐經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，在爐墻和受熱面上會結(jié)灰渣。這些灰渣不僅影響受熱面?zhèn)鳠?，降低鍋爐效率，同時對受熱面有腐蝕作用，而且會引起煙道堵塞，甚至有復(fù)燃而燒壞受熱面 的危險，故必須定期清除。 煙灰積存速度取決于燃油的灰分多少、鍋爐負(fù)荷及燃燒器質(zhì)量，故除灰周期無法硬性規(guī)定，一般是在排煙溫度比煙灰巳清除時高1020時，或風(fēng)壓損失明顯增大時(小型鍋爐增加1020mmH

19、g)應(yīng)該除灰。 輔鍋爐連續(xù)工作34周往往需要除灰； 廢氣鍋爐在航行中連續(xù)使用除灰周期更短。,(1)吹灰器除灰 吹灰器的結(jié)構(gòu)型式基本上可分多噴嘴式和單噴嘴式兩種，它們布置的區(qū)域不同多噴嘴吹灰器多用在煙氣溫度較低的蒸發(fā)受熱面煙道中它通常固定在煙道中的受熱面管束間，其噴嘴是沿著管束的寬度均勻分布，噴出的蒸汽可以吹掃整個管束，并能用爐外的手輪控制旋轉(zhuǎn)360，經(jīng)濟(jì)器和空氣預(yù)熱器的吹灰也用多噴嘴吹灰器。吹灰器的數(shù)量和在管束中的布置可由鍋爐的大小及受熱面管子數(shù)目的多少而定。 (2)機(jī)械法除灰 機(jī)械法除灰包括用小錘、鑿子、刮刀等工具來清除，也可以用壓縮空氣噴槍將吹灰器吹掃不到的地區(qū)的浮灰吹掉 (3)水洗法除灰

20、 燃油鍋爐灰渣的表面物質(zhì)是溶于水的，所以當(dāng)用溫水沖洗時，在水流的沖擊下，灰渣有可能剝落，或者借助吹灰器。水洗的水溫可控制在6590，水壓為0.20.3MPa。,六、鍋爐的檢驗 鍋爐檢驗的內(nèi)容不但包括鍋爐本體及其主要部件，而且還有主要的附件和指示儀表，例如水位計、安全閥、壓力表等檢驗的目的不僅是找出腐蝕、變形、損壞的存在，而且還要研究其產(chǎn)生的原因和以后如何妥善地維護(hù)管理，同時還要確定是否要修理和修理的范圍船齡在8年以內(nèi)者，每兩年要進(jìn)行一次檢驗，超過8年時，每年檢驗一次。,測量局部腐蝕麻點(diǎn)深度的方法常用的有兩種： (1) 壓鉛法：將軟鉛合金壓人麻點(diǎn)內(nèi)，用手錘敲平，然后取出測量其厚度， (2) 金屬

21、澆鑄法：將低熔點(diǎn)的金屬(如焊錫)熔化后注入麻點(diǎn)中，凝 固后取出，并測量其厚度大面積的均勻腐蝕可用測厚儀測定受熱面現(xiàn)存的壁厚 裂紋有表面裂紋和穿透裂紋兩種 水垢的顏色可從間接地顯示裂紋的位置，還可用兩種方法判斷是否有裂紋： (1 )煤油白粉法：先用14的硫酸溶液浸蝕需要檢查處，然后用煤油浸濕，待25min后擦干，再涂上白粉，如有裂紋，則煤油會透過白粉顯示出裂紋的輪廊。 (2) 超聲波探傷法：超聲波探傷儀用來發(fā)現(xiàn)平行于鍋筒表面的內(nèi)在裂紋 鍋爐水壓試驗壓力為125倍鍋爐設(shè)計壓力； 鍋爐損壞經(jīng)過重大修理要進(jìn)行水壓試驗，試驗壓力為1.5倍鍋爐設(shè)計壓力,A. Combustion Chamber B. F

22、urnace Tube Sheet C. Flue Gas Path D. Fire tube Heating Surface E. ASME Section IV Water Storage Vessel F. Integral Circulator (operates only when burner is firing) G. Condensate Drain Connection H. Induced-Draft Blower,A. Economizer section Preheats the circulating water before it enters the evapor

23、ator tubes. B. Evaporator section Water evaporates and emulsion of steam and water flows back to the boiler. C. Superheater section Superheats the steam for the turbine. D. Heat exchanger Preheats the boiler feed water. E. Condenser The exhaust steam from the turbine and excess steam from the steam

24、system condense and recycle. F. Condensate pump G. Cooling water pump Seawater. H. Make-up water pump From softener unit. I. Boiler feed water pump,1.Steam pressure control The pressure control loop adjusts the burner load according the steam demand. 2.Water level control A simple control loop will

25、do for a boiler with large amount of water and relatively small steam output. To minimize shrink and swell at start and stop of the burner it would be wise to have two set points for the water level. A lower level (abt. 40%) when the burner is stop and a higher (abt. 50%) when its firing. 3.Economizer inlet temperature control The feed water is pre-heated in order to increase the efficiency of the plant. The circulating water to the exhaust gas boiler heats the feed water and the three-way valve on the inlet to the heat-exchanger contr