1、第二節第二節船舶輔鍋爐的結構與附件船舶輔鍋爐的結構與附件13-2-1 燃油鍋爐w 在柴油機動力裝置的干貨船上n輔鍋爐應以結構簡單、維護操作方便n也要考慮重量和尺寸應盡可能小n立式直水管鍋爐和立式橫煙管鍋爐較常見w 在油船上n要求輔鍋爐的蒸發量較大，D型水管鍋爐采用較多w 1立式橫煙管鍋爐n圖13l所示是一種使用較普遍的立式橫煙管鍋爐n不同型號的蒸發量為14.5th，最大工作汽壓為1.01.7MPa13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 鍋爐具有一個直立的圓筒鍋殼1(D=1.52.6m)n20號鍋爐鋼板卷制焊接w 頂部和底部為橢圓形封頭2(較好地承受壓)w 鍋爐高度為3.76.3mw 下部有球形爐膽

2、3爐膛w 爐膽有一圓形出煙口4n與方形燃燒室5相通w 在燃燒室5與煙箱12之間n有管板6和7n管板間有數百根水平煙管813-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 爐膽和煙管將鍋殼內分成兩個空間n里面是煙氣，外面充滿水w 電動油泵9通過燃燒器10的噴油嘴向爐膛內噴油w 鼓風機11經風門將空氣送人爐內助燃w 油在爐膽內燃燒n通過輻射方式經爐膽壁傳給爐水13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 油氣燃燒室繼續燃燒n順煙管流至煙箱大氣n煙氣在管中流速越高和擾動越強烈，它對管壁的對流放熱能力就越強n在煙管中常設長條螺旋片w 爐膽、燃燒室和煙管都是蒸發受熱面n煙氣在管中流過l煙管鍋爐的結構特點w 水面只需比蒸發受熱面高

3、一些即可n水面上部為汽空間1313-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 爐水吸熱沸騰汽化n在水中產生大量蒸汽汽泡n自水面逸出后，聚集在汽空間中n后經頂部的集汽管14和停汽閥15輸出n由蒸汽管道送至各處使用13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 由于爐內水不斷蒸發成汽n水量會減少n當水位下降至最低工作水位時l水位自動調節器發生作用l起動給水泵，給水就經給水閥和內給水管16補人13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 給水量比鍋爐蒸發量要多n起動水泵后，水位上升w 水位到最高工作水位時n調節器停止給水泵13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 檢查門17n用于清除積存在煙管中的煙垢n更換或用堵棒堵塞損壞的煙管w 人孔門

4、18n工作人員進入鍋殼內部進行維修和清掃積存的污垢w 手孔門 13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 隔熱材料層n為減少鍋爐散熱損失和降低周圍環境溫度n防止工作人員燙傷n最外面是一層薄鐵皮外罩。冷空氣會使鍋爐受到損傷13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 傳熱特點和工作性能n在整個鍋爐受熱面中，爐膽和燃燒室僅占10左右，但由此傳給水的熱量卻占整個鍋爐的一半以上n爐膽和燃燒室內熱輻射非常強烈，蒸發率甚大13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐特點w 比較笨重，鍋爐重量達蒸發量的68倍n鍋爐工作壓力和蒸發量受到限制，工作壓力限于2MPa以下，蒸發量也不超過10thw 煙管鍋爐蓄水量大n蓄熱量也大，點火升汽的時間必

5、須較長n常需數小時，以免熱應力太大損壞鍋爐w 蓄水蓄熱多使其汽壓與水位變動較慢，自動調節容易實現w 對爐水質量要求不高 n爐膽部分的傳熱強度高，但其水垢容易清除n煙管間水垢難以清除，但該處煙氣溫度低，水垢不容易形成13-2-1-1 立式橫煙管鍋爐w 煙管鍋爐因性能指標落后n是一種日趨淘汰的形式n由于輔助鍋爐蒸發量小，重量和體積不是突出問題n煙管鍋爐具有蓄水量大、壓火后尚能較長時間繼續供汽、對水質要求不高、工作可靠和無需過于費心照料等特，所以在內燃機船的輔助鍋爐中，目前仍得到應用13-2-1-2 D型水管鍋爐w D型鍋爐形狀類似字母“D”n它的結構布置較為合理，經濟技術指標也較高w 圖132示出

6、了D型水管鍋爐的結構簡圖n由汽包1、水筒2、聯箱3、爐膛4、水冷壁5、蒸發管束6、7、過熱器11、經濟器12及空氣預熱等部件組成n現將主要部件介紹如下： l(1)爐膛、爐墻和爐衣：w 提供足夠的空間，使燃油得以充分燃燒13-2-1-2 D型水管鍋爐w D型鍋爐爐膛內燃燒溫度約可達1700左右n爐膛出口煙氣溫度不宜太高l以免高于煙氣中灰分的融點溫度，會使灰分融解，粘附在蒸發管束的管壁上形成積渣n又不能太低，以免燃燒過程進行得不充分nD型鍋爐爐膛出口煙氣溫度約為1 100左右w 爐墻或爐衣n將鍋爐的各種受熱面包圍以形成爐膛和煙道n隔熱和密封作用n氣密作用l防止外界空氣漏人爐膛或煙氣漏至爐艙13-2

7、-1-2 D型水管鍋爐w 爐墻由耐火層、隔熱層和氣密層疊加而成，如圖示w 與火焰接觸的耐火層通常采用耐火磚w 隔熱層可用硅藻土磚或石棉板w 最外面的密封層為薄鋼板w 風口等不規則造型部位，用耐火塑料或異形耐火磚砌成w 爐底的耐火層厚度可以減半，因灰渣侵蝕嚴重，一般均由耐火磚砌成13-2-1-2 D型水管鍋爐w 我國鋼質海船建造規范規定n爐墻和爐衣外表面溫度不應大于60n以免燙傷工作人員，同時也可避免散熱損失過大w 在較新式的水管鍋爐中n采用一種雙層罩殼的爐墻結構n具有內外兩層殼板，中間通以去燃燒器助燃的空氣n由于助燃空氣壓力比爐膛內煙氣壓力大，消除了煙氣漏人艙內的可能n空氣帶走一部分熱量l減少

8、鍋爐散熱損失l提高助燃空氣溫度l降低了內、外殼板的溫度，隔熱層可以減薄13-2-1-2 D型水管鍋爐w (2)水冷壁、沸水管和下降管 n水冷壁是垂直布置在爐膛壁面上的密集管排，組成水循環回路的上升管l鍋爐的主要輻射受熱面w吸收輻射熱占全部受熱面的1/3l保護爐墻不致過熱燒壞l為防止在水冷壁管子中發生汽水分層現象w水冷壁管子水平傾角應大于30w最小不得小于15w水冷壁在汽包處吊掛，可自由向下膨脹13-2-1-2 D型水管鍋爐w 水冷壁的結構型式有三種, 如圖所示w (a)光管疏排和密排水冷壁w (b)光管和狹鋼條拼焊式膜式水冷壁w (c)棘形水冷壁(部分和全部涂上耐火材料)13-2-1-2 D型

9、水管鍋爐w 沸水管是連接上、下鍋筒的管束，稱蒸發管束n布置在爐膛出口側n前排屬輻射換熱面n后面的管束與煙氣的換熱方式主要是對流n煙氣橫向沖刷管束，設計上應避免出現煙氣沖刷不到的滯流區n前三排的管距應不小于250mm，以防結渣堵塞煙道n沸水管束受熱面積較大, 但平均蒸發率較低w 汽包與聯箱和水筒之間還連有不受熱的各自獨立的供水管8、9(見圖132)作為自然水循環的下降管13-2-1-2 D型水管鍋爐w (3)尾部受熱面 n在煙道后部，經濟器(加熱給水)和空氣預熱器n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n利用尾部受熱而降低排煙溫度與提高效率之間的關系如圖所示鍋爐效

10、率排氣溫度13-2-1-2 D型水管鍋爐w 經濟器傳熱溫差大，且給水強迫流動n其受熱面積可以小一些，受熱面的管徑也小n結構簡單緊湊，占據的空間小，造價也便宜w 給水經過加熱后再送人汽包n能提高熱效率n可減少汽包因給水溫度低而產生的熱應力w 設置經濟器后，煙氣側的通風阻力增加w 給水在溫度升高的過程中，將析出一部分溶解在其中的氣體，造成金屬的腐蝕n設置經濟器的鍋爐只用于有除氧器的裝置13-2-1-2 D型水管鍋爐w 空氣預熱器位于經濟器之后n它將進入爐膛的空氣預熱，使排煙溫度進一步降低，以提高鍋爐效率n由于空氣溫度提高，使爐膛溫度上升，為改善燃燒提供了有利條件n但是由于空氣對管壁的對流放熱系數很

11、小，空氣預熱器又處于低溫煙氣區，因此所需的受熱面積很大w 由于尾部受熱面使鍋爐裝置的尺寸、造價增加，管理工作(吹灰、防腐蝕等)也增加，所以一般只用于蒸發量較大、蒸汽參數較高的大、中型鍋爐13-2-1-2 D型水管鍋爐w 蒸發率較高n水冷壁和前排沸水管構成的輻射受熱面所占比例大n煙氣在沸水管束中是橫向流動，流速較大w 水管鍋爐的效率較高n一般輔鍋爐可達8085n有些帶尾部受熱面的可高達92以上w 水管鍋爐沒有鍋殼，單位蒸發量的相對體積小13-2-1-2 D型水管鍋爐w 蒸發量可達100th，工作汽壓可達10MPaw 水管爐爐水循環好，蓄水量少，結構剛性又小n故點火升汽時間較短，一般為幾十分鐘w

12、對水質和除垢要求高13-2-1-3 立式直水管鍋爐w 小蒸發量輔鍋爐希望：n用蒸發率較高的水管爐n吸取火管鍋爐蓄水量大、維護管理簡單方便優點w 船舶上廣泛使用立式直水管鍋爐是按這種思想設計的w 蒸發量為18thw 蒸汽工作壓力0.7MPa，蒸發率32.1kgm2h，效率8013-2-1-3 立式直水管鍋爐w 鍋殼分為上、下兩個鍋筒1、2w 中間聯接著直立沸水管束3w 水管中充滿爐水w 煙氣在各管之間橫向流過w 爐膛4位于下鍋筒中n有預燃室5，燃油和空氣先在此處混合燃燒，再進入爐膛n預燃室可使燃燒過程進行得比較完善，整個爐膛的熱負荷也更為均勻，不會產生局部過熱現象n由于預燃室中工作溫度很高，在燃

13、用劣質重油或渣油時，也能獲得良好的燃燒。這種鍋爐在低負荷時，燃燒也較好 13-2-2 廢氣鍋爐w 柴油機船n裝設一臺用柴油機排氣的余熱采產生水蒸氣的廢氣鍋爐l能節約燃油l起到柴油機排氣消音器作用l一艘萬噸級油船，利用廢氣鍋爐產生的蒸汽來加熱貨油艙，平均每月可節省燃油50t左右w 圖示出廢氣鍋爐產汽率與工作壓力的關系13-2-2-1 廢氣鍋爐的結構型式 w 廢氣鍋爐有立式煙管式、強制循環盤香管式、熱管式等w (1)立式煙管廢氣鍋爐n圖138示出立式煙管廢氣鍋爐的結構簡圖，它是我國海船上普遍使用的一種型式13-2-2-1立式煙管廢氣鍋爐w 在圓筒形鍋殼中貫穿著數百根煙管w 鍋筒兩端的封頭兼作管板w

14、 為了使封頭不致凸變形和減少煙管所承受的拉力，在管群中用少量厚壁管于與封頭采取強固連接，這些管子稱為牽條管w 鍋爐上下兩端還裝有出口和進口聯箱w 柴油機排氣自下煙箱流經煙管，然后從上煙箱排出w 當主機為雙機時，一般在進口聯箱中加一隔板，有兩個進氣口，形成雙路進氣13-2-2-1 強制循環式廢氣鍋爐 w 圖139示出強制循環盤香管式廢氣鍋爐結構n鍋爐由許多水平放置的盤香管組成n每一根盤香管的進出口分別與兩個直立的聯箱相連n柴油機排氣在管子外側流過n爐水由專門的循環水泵從汽水分離筒吸人，壓送到各盤香管，水在管內被加熱，然后流回汽水分離筒進行汽水分離w 優點n盤香管中水是強迫流動，蒸發率大n可在一定

15、空間內布置較多的受熱面，因而體積緊湊n但是其受熱面管內的水垢清除比較困難，循環水泵因水的溫度較高，因而工作可靠性較差13-2-2-1 強制循環式廢氣鍋爐 w 盤香管式廢氣鍋爐煙氣流過時溫度逐漸降低n故上、下各層盤香管的吸熱量相差甚大n爐水的汽化程度不同，致使流阻相差很大n會產生偏流(下層吸熱多的進水少)n甚至發生水力脈動(進水量脈動)w 故各盤香管進口設有口徑分幾檔的節流孔板5及節流閥6n使靠上層的盤管進口節流程度大，進水量少n調節各層進水量至出口濕蒸汽干度均為0.1左右為宜w 圖中上層盤香管2采用雙層以增加長度，也是為均衡上、下層流動阻力和出口蒸汽干度13-2-2-1 熱管式廢氣鍋爐w 圖1

16、310所示為熱管式廢氣鍋爐的示意圖n熱管元件l一端置于柴油機的排氣通道內l另一端插入鍋筒中n由于煙氣側和水側的對流放熱強度相差很懸殊，因而熱管的加熱段較長，并加裝肋片，而冷卻段則較短，并為光管n工作時排氣放出的熱量經熱管傳給鍋筒中的水，產生的飽和蒸氣由鍋筒頂部引出供加熱和生活使用13-2-2-1 熱管式廢氣鍋爐w 優點：n不存在水管鍋爐因受熱面負荷變化而引起的水循環不穩定n傳熱強度高，這是由于在熱管的加熱段外側可以充分的肋片化并受煙氣橫向沖刷n每根熱管均為獨立的小換熱面，不存在管束與鍋殼或聯箱連接的麻煩，且熱管元件在安裝時，只有一個固定連接點，兩端可以自由膨脹，因而有效的減小了熱應力n蒸汽與煙

17、氣雙重管壁隔離，如果某一熱管漏泄，僅此元件失效，整臺鍋爐仍可正常運行，并可單管撤換進行檢修n裝置緊湊性好，煙側阻力小，并便于吹灰w 蒸發量取決于主機的排氣量和排氣溫度n亦即主機的功率w 在正常航行時，主機功率穩定n船舶對蒸汽的需要量卻隨著航區和季節不同而變化n因此對廢氣鍋爐的蒸發量就需加以調節w (1)煙氣旁通法w 在遠洋船舶上普遍應用的煙氣旁通調節方法如圖1311所示13-2-2-2 廢氣鍋爐蒸發量的調節w 在鍋爐進出口間設旁通煙道n在鍋爐人口和旁通煙道人口處安裝開、閉相互聯動的兩個調節檔板w 當汽壓升高時n手動或用伺服電機轉動檔板使排氣經旁通煙道的流量增加n限制汽壓上升w 當汽壓降低時n改

18、變檔板開度使通過廢氣鍋爐的排氣流量增加n限制氣壓下降13-2-2-2 廢氣鍋爐蒸發量的調節13-2-2-2 廢氣鍋爐蒸發量的調節w (2)改變有效受熱面積法n為適應不同蒸發量的需要n立式煙管廢氣鍋爐l選擇不同的工作水位以改變有效受熱面積n盤香管式l在進口聯箱上將盤香管分為23組l需減小蒸發量時可停止向上面12組供水，只讓下盤香管工作l由于盤香管彈性大，且煙氣溫度一般都低于碳鋼允許工作溫度(450)，故管中無水流過也不致損壞管子w 廢氣鍋爐不宜完全無水“空爐”工作，以防萬一引起局部過熱而造成損壞w 如果不得已“空爐”工作，應注意：n 開啟廢氣爐的泄放閥和空氣閥n 用吹灰器將煙管表面積灰吹除干凈n

19、 煙氣溫度必須低于350n 重新通水時應避免“熱沖擊”l即主機負荷應先降低以減小傳熱溫差l循環水必須逐漸引入l并檢查閥和接頭的聯接有否松動w 當蒸汽壓力仍然偏高時，廢氣鍋爐的多余蒸氣可通過蒸汽壓力調節閥向冷凝器泄放13-2-2-2 廢氣鍋爐蒸發量的調節13-2-2-3廢氣鍋爐與燃油鍋爐的聯系w 有三種:w (1)二者獨立n燃油鍋爐與廢氣鍋爐有各自的給水管路l由給水泵分別從熱水井供水l所產生的蒸汽由各自的蒸汽管道輸出，至總蒸汽分配閥箱處才匯集一處n這種方式運行管理比較方便，應用較多n不過當廢氣鍋爐水位調節系統失靈時，因其位置較高，航行時的管理就比較麻煩w (2)廢氣鍋爐為燃油鍋爐的一個附加受熱面

20、n給水送至燃油鍋爐，由強制循環水泵將燃油鍋爐的爐水抽送至廢氣鍋爐使之加熱蒸發，并將汽水混合物壓回燃油鍋爐n經汽水分離后，蒸汽由燃油鍋爐的蒸汽管輸出n強制循環式n當廢氣鍋爐的蒸發量滿足不了航行用汽需求時，可與燃油鍋爐合作向外供汽n廢氣鍋爐的水位不需調節，但須多設一臺或兩臺熱水循環泵13-2-2-3廢氣鍋爐與燃油鍋爐的聯系13-2-2-3 組合式鍋爐w 燃油鍋爐與廢氣鍋爐合為一體，放在機艙頂部n因此要求有可靠的遠距離水位指示和完善的自動調節設備w 圖為聯合式n它既可在航行或停泊時分別用廢氣或燃油作熱源，又可在航行中僅靠排氣余熱蒸發量不足時同時以燃油和廢氣作熱源。13-2-2-3 組合式鍋爐w 燃油

21、鍋爐與廢氣鍋爐合為一體，放在機艙頂部n因此要求有可靠的遠距離水位指示和完善的自動調節設備w 圖為交替式n它不能同時以燃油和廢氣作熱源使用13-2-3 鍋爐附件w 1水位計n每臺鍋爐都規定有：n最高工作水位n最低工作水位n最低危險水位n正常工作時，鍋爐水位應處于最高工作水位與最低工作水位之間n如水位調節失靈或給水系統發生故障，當水位降至最低水位之下的危險水位，則自動控制系統的危險水位警報器會發出信號，并使鍋爐自動熄火，以防發生鍋爐干燒事故13-2-3-1 水位計w 最低工作水位一般應符合如下規定：n水管鍋爐最低工作水位應高出最高受熱面不少于100mm(汽包下降管應視為受熱面)n橫煙管鍋爐應高出燃

22、燒室或煙管頂部不少于75mmn混合式鍋爐應高出熱水管不小于50mmw 當船舶橫傾4時n最低工作水位應仍能符合上述要求鍋爐隔熱層外表面在與水位表相鄰處應設置最高受熱面標志13-2-3-1 水位計w 鍋爐上一般裝有玻璃水位計n最高和最低工作水位都在水位計顯示范圍內l水管鍋爐最低顯示位置應位于最低工作水位以下50mm處n工作水位一般位于水位計中段為宜n每臺鍋爐裝有兩只水位計，布置在左、右兩側n在船舶搖擺和傾斜時l可比較兩只水位計中水位來判斷爐內水位n若兩只水位計均已損壞，鍋爐應立即熄火w 水位計有玻璃管式和平板玻璃式。13-2-3-1 水位計w 玻璃管水位計如圖所示w 水連通管和汽連通管n分別與鍋筒

23、的水空間間相通n兩個連通管之間裝有耐熱鋼化玻璃管1n玻璃管填料函保證汽密和水密n為防玻璃管破裂時爐水大量漏出l在水連通管連接處裝有止回閥3n水連通管和汽連通管上分別裝有:l常開的通水閥4和通汽閥2l底部裝有常閉的沖洗閥513-2-3-1 水位計w 玻璃管水位計結構簡單，價格便宜，使用方便n但水位顯示不夠清晰n且玻璃管的承壓能力較低w 為了提高水位計的承壓能力n可用平板玻璃來代替玻璃管l為能清晰顯示水位，玻璃靠水一側刻有溝槽l有水部分會因光的折射作用顯得發暗w 主鍋爐或有專人監管的油輪鍋爐n通常每4h至少沖洗一次水位計n沖洗水位計的操作步驟和判斷水位的方法可以用表131加以說明操 作 順 序 結

24、 果 處 理 意 見(1)開沖洗閥，關通水閥，沖洗后關閉遺汽閥 聽見汽流聲甚大，表明汽路通暢如不通暢，可連續開、關通汽閥或遏水閥(2)開通水閥，沖洗后關閉 聽見水流聲甚大，表明水路暢通(3)關沖洗閥，慢慢開啟通水閥予以“叫水” 因此時通汽閥關閉，所以如水位高于水連通管，則水位一直升到水位計頂部 可繼續進行第4步操作如無水出現，則爐水已位于水連通管以下，鍋爐已處于失水危險狀態 如明確知道數分鐘前水位仍處于正常位置，則可加大給水量，迅速恢復水位，如失水時(4)開通汽閥 水位下降至水位計中段表明情況正常可投入工作如水位下降至水位計玻璃以下表明爐水少，但水位仍在水連通管以上 加大給水量，迅速恢復正常水

25、位如水位仍在頂部不降下來，表明鍋爐已處于滿水狀態 首先停止供汽，并開啟上捧污閥放水，使水位恢復正常13-2-3-1 水位計w 沖洗水位計時應注意:n通水閥和通汽閥同時關閉時間要盡量短l以防周圍空氣使玻璃冷卻，在隨后通人汽、水時，玻璃驟然變熱而破裂n在換新玻璃時l應先稍開一點通汽閥l讓玻璃暖一下l再開大通水閥和通汽閥13-2-3-2 安全閥w 當蒸汽需要量突然減少或爐內燃燒過于強烈時n鍋爐汽壓會上升n為防壓力過高對鍋爐造成損傷甚至發生爆炸l鍋爐要裝設安全閥l在汽壓超過一定限度時開啟，使大量蒸汽排人大氣，以免汽壓繼續上升l當汽壓降至一定程度時，安全閥自動關閉13-2-3-2 對安全閥的要求w 每鍋

26、爐應裝設兩個安全閥，在一個閥體內n蒸發量小于1th的輔鍋爐可僅裝一只w 安全閥開啟壓力n可大于實際允許工作壓力5n不應超過鍋爐設計壓力w 安全閥開啟后應能通暢地排出蒸汽n以保證在蒸汽閥關閉和爐內充分燃燒的情況下l煙管鍋爐在15min內l水管鍋爐在7min內汽壓升高值不超過鍋爐設計壓力的10w 安全閥要動作準確，并保持嚴密不漏w 安全閥經過檢驗后鉛封，船員不能隨意重調13-2-3-2 安全閥的結構w 有直接作用式和先導式兩種n輔鍋爐用直接作用式w 圖為直接作用式安全閥n兩只安全閥組裝在一個閥體內n彈簧1壓緊閥盤2n轉動調節螺絲3可調整安全閥的開啟汽壓13-2-3-2 安全閥的結構w 安全閥閥盤2帶有唇邊5n使閥開啟后迅速達到較大升程n如果沒有唇邊l汽壓一降低，閥盤很快關閉l汽壓回升閥又開啟l這樣閥盤將上下不停地跳動n當閥盤外周緣加上唇邊后l可使閥盤在開啟后得到一個附加的上頂力l增加了閥盤升程，閥也不會很快關閉n閥盤上有帶密封圈的套筒6l閥開啟后閥上方不會受蒸汽壓力作用13-2-3-2 安全閥的結構w 壓力降低量(閥的關閉汽壓低于開啟汽壓)n開啟后閥盤的蒸汽作用面積大于開啟前的面積l汽壓恢復至額定汽壓時，閥盤不能立即關閉l汽壓繼續下降，直到蒸汽上頂力小于彈簧力時，閥才關閉n閥座上裝有調節圈7l調節圈升高時w閥開啟后唇邊外沿蒸汽通