船舶辅锅炉装置（一）

船舶辅锅炉装置

第一节 锅炉的性能参数和结构

（4星）知识点1：锅炉的性能参数

（5星）知识点2：燃油锅炉主要结构类型和特点 （4星）知识点3：废气锅炉的主要结构类型和特点 （1星）知识点4：燃油锅炉和废气锅炉的联系方法 （3星）知识点5：水位计

（3星）知识点6：安全阀

第二节 锅炉的燃油设备和燃油系统

（5星）知识点1：喷油器

（4星）知识点2：配风器

（1星）知识点3：电点火器及火焰感受器

（2星）知识点4：燃油器的管理

（3星）知识点5：燃油系统的组成及其工作

（4星）知识点6：燃油燃烧的过程及保证燃烧质量的条件

第三节 锅炉汽水系统及其管理

（5星）知识点1：汽、水系统的组成和管理

第四节 锅炉的管理

（3星）知识点1：锅炉自动控制的主要要求

（4星）知识点2：点火前准备和点火升汽注意事项 （4星）知识点3：运行和停用的注意事项

（5星）知识点4：锅炉水质化验与处理

（2星）知识点5：锅炉长期停用时的保养

（5星）知识点6：锅炉的清洗

第一节 锅炉的性能参数和结构

知识点1：锅炉的性能参数

1．蒸发量–每小时产生的蒸汽量（t/h或kg/h）。锅炉标注的额定蒸发量是指在额定工况下连续运行能保证的最大蒸发量。额定工况对燃油锅炉来说是指额定蒸汽工作压力和温度、规定的锅炉效率和给水温度；额定工况对废气锅炉是指额定烟气流量和进、出口温度。

2．蒸汽压力和温度。锅炉标注的是名义蒸汽压力，运行时的实际汽压可以适当超过它，但不能超过锅炉设计压力。试验压力为设计压力的150%。

锅炉供应饱和蒸汽时，蒸汽温度就是蒸汽压力所对应的饱和蒸汽温度；当供应过热蒸汽时，蒸汽温度是指过热器出口处的过热蒸汽温度。

3．效率–从给水变为蒸汽所得到的热量与供给锅炉的热量之比。锅炉的各种热损失包括：

（1）排烟热损失–排烟所带走的热量损失。这是锅炉最大的一项热损失，其值取决于排烟的数量和温度。

（2）气体不完全燃烧热损失 （亦称化学不完全燃烧热损失）–烟气中未能完全燃烧的CO、CH4、H2等气体未能发出的热量。

（3）机械不完全燃烧热损失–燃油燃烧不良时形成的炭粒未完全燃烧所引起的热损失，燃烧良好时近似为0。

（4）散热损失–锅炉向四周环境散失的热量，中小型锅炉仅次于排烟损失。 锅炉在烟道后部可以装经济器（加热给水）和空气预热器，称为尾部受热面，它们能回收排烟的余热，减少排烟热损失，提高锅炉效率。但尾部受热面会给锅炉装置的管理工作（吹灰、防止低温腐蚀等）带来很多麻烦，故现在船用锅炉一般都不设尾部受热面。

4．受热面积–除蒸发受热面积（加热水的受热面积）外，还可能包括过热器、空气预热器、经济器等附加设备的受热面积。辅锅炉通常不设上述设备，受热面积即蒸发受热面积。

5．蒸发率–单位蒸发受热面积在单位时间内产生的蒸汽量（kg/m2·h），用于评价锅炉蒸发受热面的平均传热强度。蒸发率越高，锅炉结构越紧凑。

6．炉膛容积热负荷qv–单位炉膛容积在单位时间内燃料燃烧放出的热量（kW/m3）。

是影响燃烧质量、锅炉效率、工作可靠性以及锅炉尺寸、重量的重要参数。qv值越大则

炉膛相对容积越小，即燃油在炉膛内燃烧停留时间越短，炉膛内烟气平均温度也越高，但排烟损失会变大；qv太低则炉膛温度过低，会燃烧不良。

选择锅炉的依据主要是蒸发量和蒸汽压力。

知识点2：燃油锅炉主要结构类型和特点

1．烟管锅炉

燃油在炉膛（有的老型式是炉胆和燃烧室）里燃烧，产生的烟气从许多烟管内流至烟箱，然后从烟囱排走，炉膛和烟管外面容积较大的锅壳装水。炉膛和烟管都是蒸发受热面，炉膛内火焰温度很高，其周围是传热强烈的辐射受热面；离开炉膛后烟气温度显著降低，烟管的传热方式以对流为主。

为了减少锅炉的散热损失和降低周围环境温度，并防止工作人员烫伤，锅壳外面包有隔热材料层和铁皮外罩。我国海船规范规定锅炉外表面温度应≧60℃。

2．水管锅炉

上、下的圆筒形锅筒分别称为汽包和水筒（大型水管炉下部还分设有联箱作水空间），之间有许多水管相连接，其中围绕炉膛的管排称为水冷壁，水冷壁后面的管束称沸水管。炉膛里燃烧产生的烟气，从水冷壁和沸水管外流过，通往烟箱和烟囱。水冷壁是水管锅炉的辐射受热面，沸水管是对流换热面。

汽包和水筒之间还通有较粗和受热很少的水管（有的设在锅壳外），其中的水比水冷壁和沸水管中的汽水混合物的密度大，成为水自然循环的下降管。

水管锅炉相对于烟管锅炉有以下特点：

（1）蒸发率较高，单位蒸发量的相对体积和相对重量较小。

烟管锅炉换热面积中占主要部分的烟管是对流换热面，烟气在烟管内纵向流动，流速较低，水侧的自然循环也比较紊乱，换热效果不佳。水管锅炉的辐射受热面是水冷壁，面积比烟管锅炉炉膛周围的板面大得多；对流换热面是沸水管束，烟气在沸水管间流速较高，烟气侧的换热面积还容易加大（如采用肋片管、针形管等），而且水的自然循环路线明晰，故蒸发率比烟管锅炉大得多。

（2）水管锅炉不像烟管锅炉那样以较大的锅壳作为汽、水空间，而代之以更紧凑的锅筒、联箱等，更能适用高汽压。

（3）蓄水少，水循环好，结构刚性较小，故点火升汽时间短，一般为几十分钟（大的烟管炉要好多个小时）；但蓄水少也导致用汽量变化时汽压、水位变动较快。

（4）对水质要求较高。这是因为水管内的水垢比较难除，而且积垢多会影响水循环，水冷壁等热负荷大的管内积垢严重会被烧坏。

现在自动调节技术成熟，水管锅炉控制汽压、水位已不成问题；同时，现多以海水淡化所产蒸馏水作锅炉补给水，加之化学除垢法普遍使用，保证水质和除垢也不难解决。因此，在船用锅炉中典型的烟管锅炉已基本淘汰，水管锅炉成为主要型式。

知识点3：废气锅炉的主要结构类型和特点

1．废气锅炉用柴油机排气余热来产生水蒸汽，主要的结构类型有：

（1）立式烟管式–在圆筒形锅壳中贯穿着许多直立的烟管，锅筒两端的封头兼作管板。管群中有少量厚壁管（称牵条管）能更好地承受拉力，使封头不致变形。上下两端装有出口和进口烟箱，柴油机排气从下烟箱流入，流经烟管后从上烟箱排入烟囱。

（2）强制循环水管式–锅炉壳体内有多组垂直并列的盘管（旧式为水平盘香管），每根盘管的进、出口分别通进、出口联箱。柴油机排气在盘管外流过；水由专用热水循环泵从燃油锅炉水空间吸入，压送到进口联箱，分送至各盘管被加热，然后由出口联箱汇集送回燃油锅炉进行汽水分离。

旧式盘香管水平放置，烟气流过各盘管温度逐渐降低，故上、下各层盘管吸热量相差甚大，水的汽化程度不同，致使流阻相差也很大，会产生偏流（下层吸热多、进水少），甚至进水量发生脉动。因此，各盘管进口需设口径不同的节流孔板及节流阀，调成使靠上层的盘管进口节流程度大，让由下往上各层盘管进水量递减，以使各层管出口湿蒸汽干度相近。

强制循环水管锅炉蒸发率大，体积紧凑，但其循环水泵所需扬程较高。

2．废气锅炉蒸发量调节方法。废气锅炉的蒸发量随主机功率而变，而船舶对蒸汽的需要量却随着航区和季节而变，故废气锅炉的蒸发量需要调节，方法是：

（1）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。

（2）改变有效受热面积–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。

废气锅炉的换热管都是焊接的，而且柴油机排气温度通常远低于碳钢允许工作温度（450℃），清洁的废气锅炉即使没有水，柴油机排气流过也无妨。虽然如此，但还是应尽量避免“空炉”运行，以防万一受热面积灰着火烧坏管子。若因管子漏水或给水系统故障不得已要“空炉”工作，应注意以下事项：

①换热管表面须先除灰；

②当循环水泵停、循环阀关，随即开启废气锅炉的空气阀和泄放阀；

③柴油机排气温度不能超过450℃；

④若是换热管漏水，到港后应尽快修复。重新运行前应检查各附件，它们的垫片可能因高温而失效；

⑤重新充水前应先让锅炉温度降至不超过给水温度50℃。

若废气锅炉蒸发量未能有效调节而超过蒸汽耗量，蒸汽压力过分升高时，蒸汽管路上的压力调节阀会开启，向大气冷凝器泄放蒸汽。

知识点4：燃油锅炉和废气锅炉的联系方法

燃油锅炉与废气锅炉之间的联系方法有三种：

（1）二者独立–有各自的给水管路，产生的蒸汽由各自的蒸汽管道输出，至总蒸汽分配阀箱处汇集。

（2）废气锅炉为燃油锅炉的附加受热面–废气锅炉是强制循环式，给水仅送至燃油锅炉，由热水循环泵将燃油锅炉的水抽送至废气锅炉使之受热蒸发，再将汽水混合物压回燃油锅炉，汽水分离后蒸汽由燃油锅炉的蒸汽管输出。航行时若废气锅炉的蒸发量满足不了需求，燃油锅炉可参与工作。这种废气锅炉不需要调节水位，但需设热水循环泵。

（3）组合式锅炉–燃油锅炉与废气锅炉合为一体，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。

知识点5：水位计

锅炉规定有最高工作水位、最低工作水位和最低危险水位。正常工作时锅炉水位应处于最高工作水位与最低工作水位之间。如水位调节失灵或给水系统发生故障，当水位降至最低水位之下的危险水位，则自动控制系统在报警的同时会使锅炉自动熄火，以防止干烧。

我国海船规范对锅炉最低工作水位的规定如下：水管锅炉应高出最高受热面≦100 mm；横烟管锅炉应高出燃烧室或烟管顶部≦75 mm，多回程的可适当减少；混合式锅炉应高出热水管≦50 mm；竖烟管锅炉应≦1/2烟管高度。船舶横倾4°时仍应符合上述要求。最高和最低工作水位都应在水位计显示范围内，水管锅炉最低显示位置应位于最低工作水位以下50 mm处。

锅炉左右两侧通常装有2只水位计。设计压力高于0.78 MPa的锅炉水位计应是在金属框盒内镶嵌耐热钢化平板玻璃。在上紧框架螺钉时，要交叉均匀拧紧。1只水位计损坏应加强水位监视，并尽快伺机换新；2只水位计损坏应立即熄火。

检修完毕点火生汽后，或在运行中发现水位长期静止不动，或船无横倾时2只水位计水位不一致，应冲洗水位计，以免通水或通汽管道堵塞。有专人监管的油轮锅炉通常每4 h冲洗一次水位计。冲洗步骤如下：

（1）冲洗水通道–关通汽阀，开冲洗阀几秒钟即关，应听到水冲出的响声。

（2）冲洗汽通道–关通水阀，开通汽阀几秒钟即关，应听到汽吹出的响声。

（3）“叫水”–关冲洗阀，慢慢开通水阀，水位应升至水位计顶部。如无水出现，则锅水已位于水连通管以下，已严重“失水”。

（4）恢复正常–开通汽阀，水位降至水位计中段表明情况正常。若水位在顶部不降，即表明已“满水”；若水位消失即表明“失水”，但水位仍在通水阀之上。

冲洗水位计时通水阀和通汽阀同时关闭的时间要短，以防玻璃冷却后再骤然通入汽、水时玻璃破裂。换新玻璃后应先稍开通汽阀让玻璃暖一下，再开大通水阀和通汽阀。

知识点6：安全阀

1．对锅炉安全阀的要求

（1）每台锅炉本体通常应设2个安全阀；蒸发量小于1 t/h的辅锅炉可仅装1只。装有过热器的锅炉，过热器上亦应至少装1只安全阀。

（2）锅炉安全阀的开启压力可大于实际许用工作压力5%，但不应超过锅炉设计压力。过热器安全阀的开启压力应低于锅炉安全阀的开启压力。

（3）安全阀开启后应能通畅地排出蒸汽，以保证在停气阀关闭和炉内充分燃烧的情况下，烟管锅炉在15 min内，水管锅炉在7 min内汽压所能达到的最高值应不超过锅炉设计压力的110%。所以安全阀不但应有足够大的直径，而且开启后应该稳定且具有较大的提升量。安全阀排气管的通路面积对升程在安全阀直径的1/4以上者，应≦安全阀总面积的2倍，对其他安全阀应≦1.1倍。

（4）安全阀要动作准确，并保持严密不漏。

（5）任何安全阀的直径应≧100 mm，并且≦25 mm。

安全阀都是经过船舶检验局调定后铅封的，除非经过船检局特许，船员不能随意重调。

2．安全阀的结构

辅锅炉都用直接作用式安全阀。阀盘外缘装有提升盘，当作用在阀盘上的汽压达到开启压力将阀抬起，蒸汽从阀盘周围溢出，有提升盘则阀开后蒸汽作用面积大于开启前，只有汽压降至开启压力以下若干值、作用在阀盘和提升盘上的蒸汽压力小于弹簧张力时，安全阀才关闭，这就保证了阀开后不会跳动。安全阀关闭汽压低于开启汽压的差值称为启闭压差，可根据锅炉设定的安全阀开启压力选定，然后选配底面积合适的提升盘。 旧的国产安全阀双阀共用一个阀体，阀盘外缘带“唇边”（相当于底面积不可改换的提升盘），阀座上装有调节圈。调节圈调高则阀开启后唇边外沿的蒸汽通流面积缩小，作用在唇边上的附加上顶力增大，从而阀的升程和启闭压差加大；调节圈调低则唇边外沿蒸汽流通面积加大，阀的升程和启闭压差减小。

安全阀顶部有手动强开杠杆，并有钢丝绳通至机舱底层和上甲板，必要时可强开安全阀（为便于开启，汽压应≦85%调定开阀压力）。安全阀与逸汽管之间应设膨胀装置和泄水口。

平时每月检查一次安全阀阀盘漏汽否：查逸汽管有否发热，松开泄放螺塞看是否有水流出；同时清洁手动强开装置所有活动部位并加润滑脂。安全阀每年应升高汽压做开启试验一次。两个安全阀开启试验应逐个进行，故另一个安全阀应先锁闭（应设法顶紧阀杆顶部，而不应过度压缩弹簧）。

每台锅炉除了设2组水位计、2个安全阀外，一般还装有以下附件：2组给水阀（蒸发量小于1 t/h的辅锅炉可仅装1组）、1个蒸汽阀（亦称停汽阀）、1个表面排污阀、1～2个底部排污阀、1个水样阀、1个空气阀（设在最高处通大气用）以及测取蒸汽压力的仪表阀等。有的在汽、水空间还分别设有可接通强制循环水管废气锅炉的循环阀。

第二节 锅炉的燃油设备和燃油系统

知识点1：喷油器

1．对喷油器的主要要求

（1）有较大的调节比（最大喷油量与最小喷油量之比），以适应不同蒸发量（船舶对蒸汽的需要量变化幅度可从100%至10%）。

（2）获得尽可能细和均匀的油雾。希望直径50 μm左右的油滴能占85%以上，不要出现200 μm以上的大油滴。

（3）油雾要有适当的雾化角。油雾离开喷油器后，旋转向前扩张成空心的圆锥体，雾化角（圆锥体顶角）应稍大于配风器出口气流扩张角，使油雾能与空气均匀混合；同时雾化角也应与喷火口相切，过大会喷在喷火口上产生结炭，过小则从油雾锥体外漏入的空气不能和油雾很好混合。

（4）油雾流的流量密度（单位时间通过单位横截面积的燃油体积）沿圆周分布应均匀，中心部分（回流区）流量密度要小，过多不利于高温烟气回流。

2．喷油器的主要类型

（1）压力式–靠较高的油压使油从喷孔中喷出而雾化，雾化粒度一般≧180～200 μm。压力式喷油器前端的喷嘴如图13-1所示。油泵把燃油压入喷油器，经喷嘴体上6～8个通孔到达前端面的环形槽，然后沿雾化片的4条切向槽进入锥形的旋涡室，产生强烈的旋转。随着旋转半径不断缩小，切向速度迅速增加，最后油从前端喷孔喷出，呈空心圆锥体。油喷出后由于油流本身的紊流脉动以及与空气的相互撞击，雾化成细小的油滴。

图13-1 压力式喷油器的喷嘴

影响压力式喷油器雾化质量的主要因素有：

①油压越高则油喷出速度越快，紊流脉动越强烈，雾化质量越好。

②喷孔直径小则喷油量少，形成的油膜就薄，雾化质量就好。

③油在旋涡室旋转速度快，喷出的圆锥体可达到的直径就大，能形成的油膜也薄，同时油流中的紊流脉动也强烈，有利于雾化。

④油的黏度越小，油膜越容易破碎，雾化质量就好。

压力式喷油器调节喷油量的方法：

①改变喷油压力–喷油量与喷孔前的油压的平方根成正比，压力式喷油器目前最高进油压力为2～5 MPa，保证雾化质量的最低油压为0.8～1.0 MPa，调节比不超过2，这不能适应锅炉负荷的变化幅度，喷油启停会较频繁；而且改变喷油量会改变雾化角和影响雾化质量，如今自动锅炉一般很少用这种方法。

②改变工作的喷嘴（或喷油器）数目，或切换喷孔直径不同的喷嘴（或喷油器）。 现在所用的压力式喷油器一般都带有喷油阀，只有达到足够的油压才喷油。图13-2所示为双喷嘴压力式喷油器。锅炉燃油泵的排油经过加热器后，送至喷油器的进油管接头。在喷油器的回油管上装有电磁阀，该阀开启时燃油压力较低，不能顶开喷油阀4，燃油从回油管接头9回至燃油泵进口，燃油空载循环，使喷油器始终保持合适的温度。

当回油电磁阀关闭时，油压迅速升高，作用在喷油阀4上，克服弹簧6的张力将阀顶开，油即经喷嘴10喷出。O型密封圈7后的漏油可通过喷油器尾部的泄油管13引回油泵进口。

图13-2 带喷油阀的双喷嘴压力式喷油器

1-喷嘴接头；2-喷油器体；3-喷油器盖；4-喷油阀；5-弹簧座；6-弹簧；7-O型密封圈；8-调节螺丝；9-回油管接头；10-1号喷嘴；11-2号喷嘴；12-2号喷嘴供油管接口；13-

泄油管

这种喷油器使用时应注意检查和保持喷油阀的密封性能。冷炉启动时油温不足，油黏度太大，这时若启动油泵，即使电磁阀瞬时开启也会产生高油压，可能顶开喷油阀。正确的做法是在启动油泵前先使油加热器通电加热，然后瞬时启动油泵，使油在管内稍作移动，重复数次后再使油泵连续工作，则油压可以正常。

（2）回油式–由上述压力式喷油器改进而来，它们的雾化原理基本一样，许多资料将它也归类为压力式喷油器。图13-3示出一种回油式喷油器的喷嘴，它将前述压力式喷油器的雾化片分成了旋流片3和雾化片2两部分。

图13-3 回油式喷油器的喷嘴

1-喷嘴帽；2-雾化片；3-旋流片；4-分油嘴

燃油泵出口有溢流阀，供油压力变化不大。从双层套管的外层进油管供入的燃油经分油嘴4由旋流片的切向槽流至雾化片的旋涡室，其中一部分油从中间的回油管流出，经回油阀引回油柜，另一部分喷入炉内。回油阀开大则回油压力变低，回油量增加，喷

油量减少；但这时因喷油器（分两路）总的阻力减少，进油量略有增加（油泵出口的溢油量略少），油在切向槽内的速度和雾化质量反而有所提高。回油式喷油器的调节比一般不超过3～4。

以上两种用的都是压力喷射原理，喷孔直径和喷油量都不宜过大，一般用于蒸发量不超过6.5 t/h的小容量锅炉。

（3）转杯式–图13-4是转杯式喷油器的结构简图。电动机5通过传动装置6带动中央轴2高速旋转，燃油靠重力流入装在中央轴上与之一起高速旋转的圆锥形转杯1中，在离心力的作用下在转杯内壁形成油膜，向炉膛甩出。转杯有不同的锥度，可控制火焰形状，以适应不同的炉膛。中央轴上还装有雾化风机的叶轮3，它排出的雾化风（一次风）从转杯的外缘吹出，将甩出的油膜撕碎成油雾。一次风量约占全部风量的15%～20%，可由风门7调节。保证燃烧所需氧气的二次风由另外的风机供给。

图13-4 转杯式喷油器结构简图

1-转杯；2-中央轴；3-雾化风机叶轮；4-外壳；5-电动机；6-传动装置；7-一次风风门 转杯式喷油器的优点是：

①雾化质量好，油雾粒径为30～60 μm。

②油不通过喷孔之类狭窄流道，对杂质不敏感，可适用劣质燃油和污油。 ③所需油压低，通常≧0.2 MPa。

④改变进油量即可改变喷油量，不会影响雾化角，而且减少进油量则转杯内油膜变薄，雾化更好，调节比可高达5～10。

缺点是结构比较复杂，价格较高。这种喷油器喷油量可选范围大，可用于中、小容量锅炉和废油焚烧炉。

（4）蒸汽式–也叫气流式，工作时蒸汽从气孔中高速喷出，与从油孔中流出的燃油高速撞击，将油粉碎成细小的油滴；冷炉点火时可用压缩空气代替蒸汽。其工作气压为0.6～1.0 MPa，耗气量仅为燃油量的2%左右。

这种喷油器优点很多：

①结构简单；

②雾化质量好，平均油滴雾化粒径为50 μm；

③改变进油量即可改变喷油量，不影响雾化质量和雾化角，低负荷也能适应低氧燃烧，分段供风（可配置二次风、三次风）调节比可高达10～20；

④所需油压不高，一般为0.7～2.1 MPa。

蒸汽式喷油器喷油量大，主要用于大、中容量锅炉，通常同时配用压力式点火喷油器。因雾化质量好，且不受油量调节影响，低负荷也可采用较低的过剩空气系数，特别适合要求由烟气提供低氧惰性气体的油船。它对气体和液体燃料都可适用，很适合天然气船和液化气船。

知识点2：配风器

1．配风器的作用–调节和分配一次风和二次风的风量，创造条件使助燃空气与油雾充分混合，保持燃烧稳定和充分。它应具备下述能力：

（1）靠合理设计和适当风速保证在燃烧器前方产生适当的回流区，以保证着火前沿位置合适和火焰稳定。回流区离喷油器太近容易烧坏喷火口和燃烧器，而且燃烧预备期太短，油雾未来得及与一次风充分混合，会使燃烧恶化；太远又会使着火前沿后移，同样会燃烧不良。

（2）应使空气与油雾的旋转方向相反（或空气不转），还必须使气流扩张角小于燃油雾化角，才能使油雾在燃烧器出口与空气的早期混合良好。

喷油器在喷火口的位置必须合适，太靠前则气流出喷火口未与油雾接触即开始扩散，会使火焰拉长；太靠后则油雾会喷在喷火口上结炭。油雾的外缘应与喷火口相切，这样气流一出喷火口就与油雾相交，此时气流速度高，混合较充分。

（3）要有足够大的风速，使燃烧后期风、油也能很好混合，否则火焰尾部缺氧会使未完全燃烧的气体和炭黑不能继续燃烧。大、中型锅炉轴向风速要求提高到35～60 m/s。

2．配风器的类型–根据二次风旋转与否分为旋流式和直流式。直流式配风器结构简单，阻力小，在既定风压下二次风的轴向风速更高。

（1）旋流式。图13-5所示为叶片固定型旋流式配风器的结构示意图。这种配风器的特点是二次风经固定的斜向叶片1旋转供入，少量的一次风则是经挡风罩3上的风孔供入。用拉杆7移动挡风罩的轴向位置则可调节一次风的风量。

旋流式配风器也可设计成叶片可调式，其二次风经可调叶片切向旋转供入，调节叶片角度改变通流面积即可改变二次风量。而一次风却是经固定叶片轴向旋转供入。

图13-5 叶片固定型旋流式配风器

1-斜向叶片；2-喷油器管架；3-挡风罩；4-电点火器；5-火焰感受器；6-看火口（人工

点火孔）；7-拉杆

（2）直流式–二次风不旋转直接送入燃烧室。图13-6示出小型直流式配风器。由通风机送入风道的空气，少部分从挡风板7中央的圆孔吹出，形成一次风；其余大部分从挡风板外缘与调风器罩筒之间的缝隙吹出，形成二次风。挡风板后的低压区形成回流，使着火前沿位置合适。挡风板上开有小孔和径向的缝隙，允许少量空气漏入。大、中型锅炉的布风器一次风旋转、二次风不转，以提高轴向风速。

图13-6 小型直流式配风器

1-燃烧器端板；2-点火电极；3-漏油管；4-喷油器；5-整流格栅；6-喷油嘴；7-挡风板；8、13-直通接头；9-高压供油管；10、11-L形接头；12-循环油管；14-弯头

知识点3：电点火器及火焰感受器

电点火器由两根耐热铬镁金属丝电极组成，两电极端部距离为3.5～4 mm。由点火变压器供给5 000～10 000 V的高压电，电极间产生电火花能将油点燃。电极顶端伸至喷油器前方偏离中心约为2～4 mm，应防止油雾喷到电极上，同时也应防止电火花跳到喷油器和挡风罩上。

燃烧器上所设火焰感受器是一个光电元件，在火焰照射下能给出电信号，据此在点火失败或工作中熄火时能报警并启动停炉程序。

知识点4：燃油器的管理

燃烧器使用管理要点如下：

（1）防止喷油器漏油–可根据炉膛底部积油来判断。压力式喷油器漏油可能是因为喷油阀关闭不严，也可能是雾化片平面精度不够或喷嘴帽未拧紧，工作时部分燃油未经过雾化片而直接流出；回油式喷油器还可能是停用时回油阀漏油。

（2）防止喷孔结焦–可从燃烧火焰不对称或其中有黑色条纹来发现，这时应将喷油器取下，拆出雾化片浸在轻柴油内，待结焦泡软后用硬木片或竹片刮去。不能用刮刀、锯条、钢丝刷等工具清除雾化片上的结焦。

（3）修复或更换磨损的雾化片。喷油器使用久了应拆下在试验台上检查其喷油量、油雾的雾化角和圆锥变形否。喷油量超过额定值约10%时，应将雾化片更换或研磨减薄，减少其切向槽的深度，使喷油量减少。各槽磨损不均匀会使喷出的油雾圆锥形状歪斜。雾化片磨损严重时应予更换。雾化片大多用耐高温、耐磨的合金钢做成，加工要求很高，应备足备件。

（4）大型锅炉可装备多个燃烧器，若暂时停用个别燃烧器，为使其配风器导向叶片不致被炉内火焰烤坏变形，风门关闭时应留有一定的间隙，以便漏入少量空气起冷却作用。

知识点5：燃油系统的组成及其工作

图13-7所示燃油系统采用带回油式喷油器的整装式燃烧器，以此为例介绍燃油系统的组成及其工作。船用辅锅炉日常工作一般采用与主柴油机相同的重油，只有冷炉启动或停炉前才用柴油。日用油柜底部有泄放水和杂质的口，重油日用油柜有蒸汽加热管。两台互为备用的燃油供给泵（螺杆泵）3经滤器2从日用油柜吸油，可手控联动的三通阀1、7选择与柴油或重油的日用柜相通。供油管路通过速闭阀6后，以软管连接燃烧器。燃油经滤油器和气体分离器8进入燃油喷射泵（齿轮泵）9，再经电加热器11供往喷油器

21。油温由温度调节器12控制。烧重油则燃油管路需设蒸汽管或电热线伴行，并加隔热层。

图13-7 整装回油式喷油器及其燃油系统图

1-吸入三通阀；2-粗滤器；3-燃油供给泵；4-压力调节阀；5-压力开关；6-速闭阀；7-回油三通阀；8 -空气分离器；9-燃油喷射泵；10-压力调节阀；11-燃油电加热器；12-温度调节器；13-压力表；14-止回阀；15-回油调节阀；16-伺服马达；17-电动机；18-风机；19-风门；20-差压开关；21-喷油器；22、23、24-电磁阀；25-温度计；26-温度

传感器；27-温度控制器

工作步骤是：

（1）预扫风：燃烧器启动，电动机17带燃油泵9和风机18同时运转。这时风门19和回油调节阀15全开，电磁阀22、24开启，23关闭，喷油器控制活塞没有控制油压，喷油阀在弹簧作用下关闭，燃油流过喷油器使之预热。

（2）点火：预扫风结束电磁阀23开启，24关闭，控制油压升高使控制活塞克服弹簧张力开启喷油阀，油喷入炉膛，点火电极将油雾点着。

（3）正常工作：根据汽压信号控制伺服马达16，按合适的风、油比调节回油调节阀15和风门19的开度。

（4）停用燃烧器：电磁阀22、23关闭，24开启，控制活塞泄压关闭喷油阀，喷油停止，经后扫风后，电动机17及所带的油泵和风机停。

其他型式燃烧器的燃油系统略有不同：

（1）压力式喷油器通常是控制喷油器回油电磁阀关或开，使喷油器喷油或停喷，进行位式调节。

（2）转杯式或蒸汽式喷油器是在喷油器进油管路上设调节阀，根据汽压信号由伺服马达联动控制进油阀和风门，调节风、油比，进行连续的比例调节。

（3）喷油量大的转杯式或蒸汽式喷油器常另设烧柴油的压力式点火喷油器，在点火和低负荷时工作；主喷油器在汽压较低时由点火喷油器点着。

锅炉除熄火、危险水位、油温过高或过低等自动停炉保护外，工作时如果将燃烧器转出，一个微动开关即会使燃烧器停止工作。此外，油压开关若发现燃油雾化压力低于设定值，或一次风和雾化压力差低于压差开关20的设定值，也会自动关闭燃烧器。

知识点6：燃油燃烧的过程及保证燃烧质量的条件

1．燃油在锅炉中燃烧的机理

油燃烧时不是直接烧液态油，烧的是油蒸气与空气混合后形成的可燃气。燃烧过程分两个阶段：

（1）准备阶段–雾化的油滴被迅速加热、气化、与空气混合，油气的高分子碳氢化合物发生热分解。

（2）燃烧阶段–油气与空气的混合气体的浓度达到合适范围并被加热到一定温度，遇明火着火燃烧。

油在炉内燃烧的速度取决于油滴的蒸发速度、油气和空气相互扩散的速度及油气热分解、氧化的速度。重油蒸发速度慢，油滴在缺氧时热分解会产生由碳构成的油焦。为使油焦完全燃烧，应当保证火焰尾部有足够的氧气和高温，低负荷时炉膛出口烟气温度也应≦1 000℃。

空气经配风器进入炉膛，被挡风罩或挡风板分为两部分。一部分紧贴着喷油器吹出，称为一次风（根部风），它的作用是保证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合，以减少缺氧热分解产生炭黑的可能性，并使喷油器得到冷却；另一部分风从喷油器外围进入炉膛，称为二次风，其作用主要是供给燃烧所需的大部分空气。

空气可经配风器的斜向叶片形成与油雾反向旋转的气流，以利于油的蒸发和与空气的混合。旋转气流在离心力作用下向外扩张，形成一定的扩张角。气流旋转越强烈，扩张角越大。这样气流中心便形成低压，吸引炉膛内高温烟气回流，形成回流区。有的小型燃烧器采用圆环形挡风板分隔一、二次风，气流并不旋转，只靠挡风板后形成的低压区造成回流。回流的高温烟气加速了油雾的升温、蒸发、分解和与空气混合，进而着火燃烧。

油气和空气混合形成的可燃气被点燃后形成的燃烧带称为着火前沿。它一方面要向燃烧器方向扩展，另一方面又随气流向炉膛内流动，当两者速度相等时，着火前沿便稳定在喷油器前方的一定位置。着火前沿如离燃烧器太近，则可能使喷火口和燃烧器过热烧坏；太远又会因气流速度衰减，与油气混合的强烈程度减弱，以致火焰拖长，燃烧不良。

2．空气过剩系数

燃油在炉膛内燃烧时与空气混合不可能完全均匀，为了使燃油完全燃烧就要向炉膛内多送些空气。平均的实际空气量与理论所需空气量之比称为空气过剩系数，用?表示。?越大则风机的耗能越多，锅炉的排烟损失也越大；但?太小则锅炉的不完全燃烧损失又可能太大。燃油锅炉合适的空气过剩系数一般为 1.05～1.2。

3．燃油在炉内燃烧良好的主要条件

（1）油雾化质量好。油液雾化得越细，分布越均匀，则油滴蒸发速度快，与空气混合得好，就越能保证燃烧速度快和完全、充分。油滴过大会来不及烧完而残留焦粒，烟色变深，机械不完全燃烧损失显著增加。

（2）有适量的一次风和二次风。一次风约占总风量的10%～30%，太多则火焰根部风速过高着火困难，甚至被吹灭；太少则油雾着火前会高温缺氧裂解产生炭黑，机械不完全燃烧热损失增大。二次风量关系到过剩空气系数合适否，影响气体不完全燃烧损失和排烟损失。

（3）油雾和空气的相对速度和扰动大，则油滴蒸发快，燃烧也快；同时混合均匀，能在较低过剩空气系数下完全燃烧。如果燃烧器出口风速过低，火焰尾部未烧完的炭粒继续燃烧，会有大量火星。

（4）炉膛容积热负荷适当。qv太高会使油在炉膛停留的时间太短，来不及完全燃

烧；qv太低不能保证足够高的炉膛烟气温度，也不利于完全燃烧，甚至可能熄火。烧重

油的辅锅炉qv通常不超过1 200 kW/m3。