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船用锅炉系统的小知识

 翻腾的阿浪 2016-08-31
“船海人”

昨天是冬至,北方几个船人朋友去吃饺子,无奈能见度太低,正迷失方向时,忽然发现天空飘来五个字“东北饺子王”,真是踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫!

从上周末开始,北方大面积严重雾霾。当然南方也好不到哪里去,上海的船人发现陆家嘴地标东方明珠和环球金融中心不见了。

仪征金陵船厂的某散货船验船师,发现船出坞后没有到Yangtze river,直接特么穿越到银河了。

然而除此之外,每每到这个时节,南方人就想到北方的好,既可以看雪,更重要的是北方有暖气。那么暖气是怎么来的呢?燃煤烧锅炉产生蒸汽,然后蒸汽管通到各个生活处所产生的热辐射,这就是暖气。几十年的主流供暖是这个模式,现在煤改气,锅炉不都是烧煤的。

船人你如果没听过锅炉,可真是out了,不是我打击你,连乌鸦都知道锅炉!你别不信,话说麻雀和乌鸦一起摆龙门阵。麻雀说:你是啥子鸟哦?乌鸦说:我是凤凰噻! 麻雀:哪有你龟儿子这么黑的凤凰哦? 乌鸦:你晓得个铲铲,老子是烧锅炉的凤凰噻!

后台有人留言希望介绍冷藏装置的知识,你说天气这么冷,我怎么能雪上加霜!吉米哥最喜欢雪中送炭,今天这篇暖文章就专门扒一拔船用锅炉的相关知识。

群聊中有人提问,topping test是什么试验?有船人说是accumulation test,并引用了ABS的规范。后经查证,此名词虽然不是蓄压试验,但是与锅炉蓄压试验关联,其意思是验证安全阀的起跳压力topping pressure verification,适用于锅炉蒸汽安全阀,压缩空气安全阀等。与之对应的有安全阀回座压力,即re-seating pressure。

船级社规范对锅炉安全阀有什么要求呢?

安全阀数量:

加热面积超过50平方米(ABS规范为46.5㎡)的蒸汽锅炉,至少安装2个弹簧作用安全阀,小于这个面积可以至少1个安全阀。如果是带有过热器的锅炉,至少1个应该安装在汽鼓上,1个安装在过热器出口。ps,通常船上辅锅炉只需要产生饱和蒸汽,而作为推进的主锅炉为了提高热循环效率,会设置过热器。

热油锅炉只要1个安全阀(泄放阀)。但不像蒸汽锅炉那样直接通过透气管排往大气,而应该通往一个热油收集舱。今天主要讲燃油和废气锅炉相关知识,热油锅炉改天再叙。

安全阀设定值

安全阀的开启压力不能超过1.03倍的设计压力,通常厂家将锅炉内蒸汽压力升至设计起跳值,锅炉安全阀的开启压力可为大于实际允许工作压力的5%,但不超过锅炉设计压力。安全阀启闭压差一般为开启压力的4%-7%,最大不超过10%,当开启压力小于0.3MPa 时,最大启闭压差为0.03MPa。应急情况下,安全阀还可以通过钢丝绳相连的手环开启。

蓄压试验

关闭至各舱室的主蒸汽阀,在主机满负荷情况下,水位保持在安全范围内的情况下进行,并观察记录压力升高值,烟管锅炉,蓄压试验15分钟,水管锅炉,蓄压试验7分钟。试验前先将蒸汽高压报警(与停炉联锁)屏蔽,在此时间内,锅炉压力在安全阀起跳后,锅炉内压力升高值不得超过设计压力的10%,此试验的目的是为了验证安全阀的通流面积。什么是烟管锅炉(fire tube或者smoke tube)和水管锅炉(water tube)呢,顾名思义就是管子里是烟还是水?有一次试航做此实验,问服务商锅炉是水管锅炉还是烟管锅炉,服务商一脸茫然,下图分别为烟管锅炉和水管锅炉,水管锅炉最显著的特征是上面的汽包,或者汽鼓(steam dome),这个汽包相当于缓冲罐和汽水分离器,目前船用的锅炉主流是水管锅炉。

船上的经济器economiser是啥意思?和废气锅炉有什么区别?

可以这么说吧,船上所有利用废气预热的设备都可以叫经济器,因而废气锅炉可以是经济器,但经济器不一定是锅炉,下图这些东西都可以叫经济器,曾经在某全压式液化气船上,主机,辅机,锅炉全部烧柴油,没有重油系统,而且此船始终在热带地区航行,因而不需要锅炉产生蒸汽,船上起居所需的生活热水通过热水柜和环围在主机排气管上的一个“水套”提供,此水套也可以叫经济器。

用于产生蒸汽的废气经济器只能依靠主机废气,它既可以余热利用蒸汽混合物,还起到一部分消音器的作用。除非是废气燃油组合锅炉,否则船上肯定有燃油锅炉,或者在长远一点说,为了环保和满足ECA的排放需要,另外设置天然气锅炉。以下为了叙述方便仅提燃油锅炉,燃油锅炉和废气锅炉在船上的布置有三种方式:

二者独立方式

燃油锅炉和废气锅炉分别有独自的给水管系,独立产生的蒸汽汇集至总管或者分配箱,统一讲蒸汽送至用户,这种形式在船上最普遍。

废气锅炉为燃油锅炉的一个附加受热面

燃油此类锅炉在正常航行一般不使用,仅有给水系统至燃油锅炉,然后由热水循环泵将燃油锅炉的热水泵送到废气锅炉,燃油锅炉只做废气经济器的一个汽包。下图为欧宝锅炉资料上提到的此类设计示意图。

废气/燃油组合锅炉

燃油锅炉和废气锅炉二合一,此类结构比较复杂,汽水空间共用,停航时烧油,航行时则靠柴油机排气加热,产汽量不足、汽压降至调定值时燃油炉自动点火参与工作。这种锅炉必须放在机舱顶部,要求有可靠的远距离水位指示和完善的自动调节。

还有一个问题,废气锅炉蒸发量如何控制呢?

第一种是烟气旁通,锅炉的烟气进、出口间加设旁通烟道,在烟气通废气锅炉和旁通烟道的入口分别安装彼此联动的调节挡板。当汽压升高时,用伺服电机或手动转动挡板使排气经旁通烟道的流量增加;汽压降低时改变挡板开度使通过废气锅炉的排气流量增加。这种方式以前在江阴三杰供给6450dwt化学品船上见过。

另外一种是改变有效受热面积,也就是水供水多少决定蒸汽产生量,立式烟管废气锅炉可选择不同的工作水位,水平盘管的强制循环水管废气锅炉需减小蒸发量时可停止上面部分盘管供水。

另外对于锅炉系统,还可以通过多余蒸汽排放,使总管维持在稳定的工作压力范围。来自锅炉的压力信号联通至此阀,一旦超过设定压力,就通过控制空气打开蒸汽泄放阀。

说到锅炉系统,此系统的锅炉排放阀是全船唯一一个允许在舷外带凸肩加强环的舷旁阀,道理很明显,高温水在冷热界面产生热应力,所以需要额外加强。


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