船用辅锅炉维护保养

随着现代科学技术的不断应用，船舶辅助锅炉的自动化程度已经发生了质的变化。从 当初的完全手工式锅炉发展到手工机械式、半自动式，一直到全自动锅炉，从火筒发展到火管再发展到水管，一直到现在广泛采用的针型管等。船舶辅助锅炉在管理安全、能源节约、环境保护、自动化程度、使用的可靠性，以及对燃料的适应性等方面有了更高的要求。本集，主要针对集团应用较多的锅炉，在结构、维护保养和典型故障分析等方面做一介绍，供大家在工作中参考。

一、船用锅炉的分类与主要性能参数

1、船用锅炉的分类

船用锅炉的分类方法很多，按照不同的方法可以有不同的分类。 比如: 按蒸汽工作压力，可分为低压、中压、高压锅炉，其中低压锅炉的的压力不大 于2.5兆帕;中压锅炉的压力大于2.5兆帕，但不大于3.9 兆帕。 按结构，可分为 火管锅炉、水管锅炉和混合式锅炉 。按循环方式，可分为自然循环锅炉和强制循环锅炉。

2、锅炉的主要性能指标和工作参数

锅炉的主要性能指标包括: 蒸发量 、蒸汽压力、 受热面积、锅炉效率、蒸发率和炉膛容积热负荷等。锅炉的工作 参数是指反映其性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等。锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。

3 、 锅炉的结构

下面，我们简单介绍一下锅炉的构造。

锅炉主体

锅炉整体的结构包括锅炉主体(也称“本体”)和辅助设备两大部分。锅炉中的炉膛(又称燃烧室)、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉主体。锅炉主体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。

辅助设备

锅炉的辅助设备主要有附件、供油供风、点火控制等监测和保护设施。

附件包括 : 汽水分离和蒸汽清洗装置、供给水分配管、排污管阀等、水位表、气压表、安全阀、放气放水阀、炉水检验考克、供汽管阀、人手孔门、火焰观察器等。

供油供风、点火设备 包括 : 供电控制箱、油泵、加热器、油头、鼓风机、配风器、点火器、管路阀件、风油比例调节机构等。

监测设备 包括:压力表、水位表、安全阀(兼保护)、温度表等。

保护设备包括: 点火失败保护;熄火保护;水位保护;低风压、低油压、低油温、高油

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温、高汽压保护;安全阀保护;排烟高温保护等。当发生故障时，上述保护设备会发出声光报警，实现自动卸压、自动停止操作或自动断电等安全保护。锅炉的自动化程度越高，其保护设备也越多。

二、 锅炉在船舶上的应用

船用锅炉在用途上主要分为两大类，一类是用锅炉产生的蒸汽为船舶提供动力，这类锅炉称为主锅炉。另一类是将锅炉产生的蒸汽用于加热燃油、滑油，主机暖缸，驱动辅助机械及生活杂用等，这类锅炉称为辅助锅炉。目前大多数船舶都使用内燃机为主要动力装置，因此船上所用锅炉多为辅助锅炉。在油轮上，货油加热、驱动货油泵及诸多辅机都需要大量的蒸汽，所以一般都装有 1-2 台蒸发量约 10-50 吨 / 小时 的燃油锅炉，蒸汽压力一般都是 1.8 兆帕 以下，饱和蒸汽温度约 200 度。在集装箱轮、客轮和货轮上，为了满足加热所需蒸汽，一般都装设一台小型的低压燃油锅炉，蒸发量约 1-5 吨 / 小时 ，蒸汽压力 0.8 兆帕 以下。为了利用船舶在航行时柴油机排烟中高温废气的余热能源，船舶在烟囱中或机舱上部还装设了废气锅炉，利用柴油机的废气余热把水加热成饱和蒸汽，供船舶使用。 下面，我们将分别介绍 燃油锅炉和废气锅炉两种。

1、船舶常用锅炉的类型与特点

关于 燃油锅炉

燃油锅炉本体有多种类型，如 :立式水、火管锅炉，D型水管锅炉、立式针型管锅炉和最新技术的自振式水管锅炉等。

立式直水管锅炉 外 形上与立式火管锅炉相似，它是从立式火管锅炉改造而成，兼具了水管锅炉和火管锅炉的一些特点。

关于废气锅炉

船舶常用的废气锅炉的结构形式主要有:立式烟管废气锅炉和强制循环盘香管式废气锅炉。

立式火管废气锅炉 结构 比较简单，即在一个圆形锅壳中贯穿着大量烟管。柴油机的排气流过烟管，将热量传给炉水，从而产生蒸汽。该废气锅炉的烟管通常采用麻花管式，现在也有用螺纹管式的。使得在烟气流过时产生旋转扰动，以提高传热效率。

强制循环水管废气锅炉的 特点 是尺寸较小，传热效率高，蒸发量大。经过受热面的水通过强制循环水泵压送，受热面水管的布置可以不受水循环的限制，可以在一定的空间内装设更多的受热面，有时甚至在蛇型水管的外部加装翅片等来加强废气锅炉的受热面积，从而进一步减小废气锅炉外形尺寸。

废气锅炉一般不宜完全无水“空炉”工作，以防万一烟管受热面上积存的烟灰着火烧坏管子。如果因给水系统故障不得已“空炉”工作，应注意以下事项:(1)开启废气锅炉的泄放阀和空气阀;(2)用吹灰器将烟管表面的积灰吹除干净;(3)烟气温度必须低于 350 ? ;(4)重新通水时应避免“热冲击”:即先降低主机负荷以减小传热温差，循环水必须逐渐引入。

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关于燃油 锅炉与废气锅炉之间的联系与应用

燃油锅炉与废气锅炉大致有三种联系方式。

一 是 两者独立 : 燃油锅炉与废气锅炉均有各自给水管路，由给水泵分别从共用热水井中吸水，所产生的蒸汽也有各自的蒸汽管道输出，至总蒸汽输出阀箱处汇集在一起向外供汽。这种方式运行管理比较简单，应用较多。但各自配置锅炉给水系统的自动控制等辅助设备，费用较大。

二是 废气锅炉作为燃油锅炉的一个附加受热面 : 这种情况下，锅炉的给水仅供至燃油锅炉。设置废气锅炉强制循环泵，将燃油锅炉的炉水抽送至废气锅炉，使之加热蒸发，并将汽水混合物压回燃油锅炉，经过汽水分离后的蒸汽从燃油锅炉的蒸汽管道输出。这样的配置可以省去一些废气锅炉的附件，比较经济，但由于燃油锅炉始终无法停止使用，对于燃油锅炉的水质和管理要求就比较严格，不利于营运船舶对燃油辅助锅炉的常规保养。

三是组合锅炉: 燃油锅炉和废气锅炉两者合为一体，此方式虽然简单，但整个锅炉只能放在机舱的上部或假烟囱内，对远距离水位指示和完善的自动调节 要求比较高。目前小型船上使用较多的是组合锅炉。

2、锅炉的燃烧设备与燃油系统

燃烧设备

燃烧设备主要由喷油器、配风器及电点火器等部件组成。

燃烧设备的作用是:通过喷油器将燃油雾化，喷入炉膛中， 再加上由风机和配风器供给的空气，与雾化燃油在炉膛中混合进行燃烧放热。随着自动化程度的提高，燃油设备还有加热器、电磁阀、温度继电器等自动控制部分。

喷油器

喷油器的作用是控制喷入炉内燃油的数量，并将燃油雾化，保证燃油在炉膛中的燃烧质量。一般要求它从最大到最小的喷油量要有较大的调节范围，喷出燃油的油滴尽可能细，喷油的雾化角应稍 大于配风器空 气流的扩张角，油雾流的流量密度分布合适。另外还要求喷油器的结构简单、运行可靠、操作调节方便、检修和清洗容易、易于实现自动控制。

目前辅助锅炉上常用的喷油器形式主要有压力式机械喷油器、气流式喷油器和转杯式喷油器等。

压力式机械喷油器 的喷油嘴雾化片上有切向槽、漩涡室和喷孔，雾化片的喷孔大小决定喷油量大小。影响雾化质量的主要因素:油压 、 喷孔直径 、 油流旋转的速度 、 油的粘度 等 。喷油器的喷油量与油压的平方根和喷孔的截面积成正比，一台锅炉一般配备不同规格的雾化片，喷孔直径从 0.5 , 1.2 毫米 分为几档。雾化片的性能用型号来表示:如 25—60 号雾化片，其中 25 是喷油量为 25 千克 / 小时 ， 60 是雾化角为 60 o 。压力式喷

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油器喷油量调节方法是改变油压，变换使用喷孔直径不同的喷嘴，或改变投入工作的喷嘴数目。喷油量调节范围小也是压力式喷油器的主要缺点。

气流式喷油器 是利用蒸汽或压缩空气来雾化燃油，它的工作原理就是蒸汽通过内管通向喷嘴头部的气孔高速喷出，燃油通过外管从油孔流出时被“吹”碎，两者通过混合孔同时被喷入炉内，油即被雾化成细滴。 Y 型气流式喷油嘴具有下列特点:油压和汽压都不高;喷油嘴单个喷油量大;雾化质量比较好，平均雾化粒度可达 50 微米，比压力式机械喷油器更细，尤其是在锅炉负荷变化时也能保证任何喷油量下保持良好的雾化质量和雾化角，冷炉点火时，可用压缩空气代替蒸汽帮助雾化;蒸汽耗量小，不超过燃油量的 2% ;喷油器喷油量调节比例大;喷油的雾化角固定，不会随着油压的变化而变化，有利于锅炉低负荷时的燃烧等等，有的还可以燃用舱底污油。

旋杯式喷油器 由 中央传动轴、转杯、雾化风机、电动机、传动装置、燃油电磁阀、供油软管、中央油管、出油口、一次风进口、一次风道、二次风道、二次风出口、二次风调节门、一次风调节门组成。旋杯式喷油器现在远洋船舶的辅助锅炉中已得到了较广泛的应用。它的主要优点是:调节方便(只需改变进油量)，减少油量，转杯内油膜变薄，雾化更好，调节比可达20以上;油不通过喷孔之类狭窄流道，对杂质不敏感，适用劣质燃油，即使燃油温度仅为30 -40 ? ，同样可得到良好的雾化效果，甚至可以将舱底污油渣与燃油混合后使用;所需油压也低。它的缺点就是结构比较复杂，价格较高。

配风器

配风器的作用是控制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，促使油雾迅速气化和受热分解，以利于燃烧稳定和充分的燃烧。辅助锅炉 对配风器也有一定的要求，比如: 调节风量;分配一次、二次风;在燃烧室前方产生适当的回流区;保证及时着火和火焰稳定;油雾在燃烧室出口与空气的早期混合必须良好;气流扩张角小于雾化角;空气与油雾的旋转方向相反;喷火口的位置合适;足够大的风速，使燃烧后期也良好混合等。

电点火器

在全自动的船舶辅助锅炉中，油的点燃是用电点火器来实现的。电点火器是一个电火花发生器，它是由两根耐热铬镁金属丝电极组成，两极丝端部保持 3.5 -4 毫米 的距离。点火喷油器喷油时，在电极两端同时加上 5,000 , 10,000 伏特 的高电压，两电极的间隙处产生电火花，点燃喷油器喷出的雾化油。电点火器顶端发火部分应伸至喷油器前方稍偏中心 2 , 4 毫米 ，并注意防止油雾喷到点火电极上，也应防止电火花跳到喷油器和挡风罩上。由于两端电极之间电压 5,000 , 10,000 伏特 ，一定要注意安全。 试验电点火器时，可按下 “ 手动点火 ” ，但喷油器千万不能供油。

辅助锅炉的燃油系统

辅助锅炉的燃油系统在各条船舶上基本大同小异，不同之处是根据燃烧设备、燃用油种和自动化程度不同有所区别，船舶出厂时均提供详尽的燃油系统图，大部分锅炉使用与主机相同的重质油。

3、辅助锅炉的水、汽系统

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辅助锅炉的水、汽系统是指锅炉中的炉水，高温加热后形成蒸汽，经过汽水分离后排出到蒸汽管路设备，最后经过凝水系统流回热水井，再由锅炉的给水泵经过给水管路送回锅炉这么一个闭式的循环系统。具体的情况，在各船舶上都有详细的说明。

锅炉水的循环

炉水在锅炉中的循环，其实质是水受热后，水和汽水混合物的密度差而引起的对流作用。为了冷却受热面管壁，使之不因过热而损坏，把水管分为了上升管和下降管。上升管中的炉水因吸热较多，水温较高比重小。与此相反，下降管中吸热较少或者不吸热，所以水温较低，比重大。由于上升管和下降管是通过汽、水鼓连通的，锅炉水就是靠这个比重差来进行自然循环的。实践表明，自然循环船舶锅炉的最大压力是 14.5 兆帕 ，压力再高就需要使用循环水泵，使水和汽水混合物经受热面强制循环。如果水循环出现障碍，会导致炉水中的盐类或其它悬浮物结垢严重，造成传热效率下降，蒸发受热面过热烧坏 。

蒸汽和凝水系统

蒸汽系统的任务是将锅炉产生的蒸汽按不同压力的需要，分别 输送至各用汽设备。一般油轮的辅助锅炉蒸汽压力较高，约 1.6 兆帕 ，废气锅炉的压力较低，约 0.8 兆帕 ，生活用汽及部分要求不高的加温设备使用蒸汽压力约 0.4 兆帕 左右。为满足设备的不同用汽要求，通过蒸汽压力调节阀来实现。

凝水系统的任务在于回收各处的蒸汽冷凝水，防止因油舱加温管漏泄而混入凝水中的油污进入锅炉。该系统上的主要设备是阻水器、大气冷凝器和检漏箱。

给水系统

给水系统的任务是向锅炉中提供足够数量和品质符合要求的给水。由于锅炉的失水会导致严重事故，为了保证安全，每台锅炉均配备主副两套给水管路。每个给水管路在进锅炉前，靠近锅炉处都装有截止阀和止回阀。给水系统上另一重要设备是热水井，它的作用是缓冲凝水、补充新水、过滤油污和添加锅炉处理药剂等。当然，它还需要设置两台水泵从热水井中抽水，通过给水管路向锅炉中补水以满足锅炉的需要。

4.水位计、安全阀的操作

水位计

每台锅炉都规定有最高工作水位、最低工作水位和最低危险水位。对于有人监管的油轮锅炉，通常每4小时冲洗水位计一次，冲洗步骤如下:

(1)冲洗水通道-----关通汽阀，开冲洗阀几秒即关，应听到有水冲出的声音。

(2)冲洗汽通道-----关通水阀，开通汽阀几秒即关，应听到有汽冲出的声音。

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