13.4锅炉的汽水系统

第四节 船舶辅锅炉的汽、水系统一、炉水的自然循环二、影响蒸汽带水的因素和汽水分离设备三、锅炉的蒸汽、给水、凝水和排污系统四、汽、水系统常见故
障13-4 船舶辅锅炉的汽、水系统水管锅炉的水循环可采用两种方式；利用泵使汽水混合物经受热面的强制循环利用水与汽水混合物的密度差而
实现的自然循环目前大多数船用锅炉采用自然循环自然循环的优点是设备简单，无需专门的循环泵。13-4-1 炉水的自然循环1.自然循环的
基本原理水管锅炉的自然循环回路由汽包、水筒(或联箱)、下降管及上升管(蒸发受热面)组成，其循环回路简图如图13—27所示。上升管由
水冷壁和蒸发管束组成，其中的炉水接受烟气传递给它的热量之后，变成汽水混合物，其平均密度为ρs。下降管位于炉墙外侧受热，其中的炉水密
度为ρw。在水筒(或联箱)中，由于下降管的水产生的静压头大于上升管中汽水混合物产生静压头，水就沿下降管向下流动，汽水混合物则沿着上
升管向上流动，进入汽包，在汽包内进行汽水分离，分离出来的蒸汽供应外界。同时向汽包内补充同蒸发量等量的水，补充进来的水和分离出来的水
又混合在一起沿下降管流向水筒，形成自然水循环。只要上升管内炉水不断地被加热，水循环就这样不断地进行着。13-4-1 炉水的自然循环
ρsρw13-4-1 炉水的自然循环2.上升管的流动状况和限制壁温过高的条件a.管外壁及管内工质温度b.管内壁对流放热系数?2c.
管内水垢和管壁金属的导热热阻d.单位受热面热负荷q(1)影响水管锅炉蒸发受热面管外壁温因素13-4-1 炉水的自然循环(2)上升管
汽水流动状态tsTb壁温Tm水温13-4-1 炉水的自然循环3.保证自然水循环良好的措施为防止蒸发受热面过热烧坏，主要是保证水循环
良好，即保证所有的上升管有足够的循环流速w0和进水流量G。这要求上升管有足够的循环倍率K。K大，出口蒸汽干度x越小(x=D/G=1
/K)，为防止上升管末端出现雾状流动或膜状流动，K至少应大于4(x<0.25) 。13-4-1 炉水的自然循环自然循环的自补偿能力
：热负荷大的上升管含汽量多，循环动力也大，故进水流量和循环流速也大。热负荷小的上升管循环流速小，换热特别弱的可能出现循环停滞(K=
1时即属循环停滞)甚至循环倒流，管子可能被烧坏。13-4-1 炉水的自然循环保证良好水循环的注意事项：(1)减少或避免下降管带汽。
(2)避免上升管受热不均匀(防止燃油在蒸发管束间燃烧，蒸发管束及时除灰)。(3)避免上升管流动阻力过大。粗、防垢(4)避免用汽量突
然改变(增加或减小，引起工作汽压急剧降低或升高)。(5)运行中不宜进行下排污，否则会破坏水循环。13-4-2蒸汽带水的因素和汽水分
离设备蒸汽带水的危害：(1) 水中盐分加快管路设备的腐蚀。(2)驱动辅机的饱和蒸汽引起水击。(3)对于装有过热器的锅炉，蒸汽带水进
入过热器，水在过热器中被加热蒸发，溶解在水中的盐分沉积在过热器内壁上，使过热器管子烧坏。13-4-2-1影响蒸汽带水的因素汽包的沸
水中存在大量汽泡使水膨胀，汽包中的实际水位比水位计指示水位高。分离高度越大，重力分离作用越强，但超过0.5~0.6m时，影响很小。
(1)分离高度由蒸发平面到集气设备的距离叫分离高度13-4-2-1影响蒸汽带水的因素临界含盐量随锅炉工作压力升高而降低，因为压力升
高时泡沫的体积变小，泡膜变厚，强度提高，泡沫寿命延长，容易产生汽水共腾。(3)炉水含盐量炉水含盐量达到一定值时，炉水表面形成很厚的
泡沫层，形成汽水共腾。即临界含盐量。13-4-2-2汽水分离设备2、汽水分离设备 (1)水下孔板 当汽水混合物由水空间引入汽
包时，可利用水下孔板来均衡蒸发平面负荷。 (2)集汽管 聚集在汽包顶部的蒸汽一般通过集汽管引出。 (3)集汽板 也可用
集汽板代替集汽管。集汽板与集汽管相比：①距页面更高；②阻力小；③开孔更多故汽流局部流速较低。13-4-2-3防止蒸汽携水的措施(2
)严格控制水质，避免含盐量高引起汽水共腾。(3)锅炉供汽量不宜增加过快，以防汽包内压力骤降，水产生“自蒸发”现象而导致汽泡急剧增多
，水位上升，分离高度减小。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统 辅锅炉和废气锅炉所产生的蒸汽，通过管道输送至各处，供驱动
蒸汽辅机和燃油、滑油加热，以及供空调装置、热水压力柜和厨房等用汽．绝大部分蒸汽在工作之后凝结成水。 由凝水系统流回热水井，
再由给水泵经给水系统送回锅炉。由于少量蒸汽被直接消牦和漏泄，流回热水井的凝结水量要少于锅炉向外的供汽量，再加上锅炉需要排污，所以经
常需要由炉水舱向热水井补充给水。系统管种类1、蒸汽系统2、凝水系统3、给水系统4、排污系统系统管种类1、蒸汽系统2、凝水系统3、给
水系统4、排污系统13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统1 蒸汽系统将锅炉产生的蒸汽按需要送至各用汽设备蒸汽—停汽阀8 —沿蒸汽管
1和5 —单向阀—汇集于蒸汽总分配联箱2。一部分蒸汽送至油舱加热蒸汽分配联箱，至各油舱、油柜供汽加热。另一部分蒸汽则经减压阀3至低
压蒸汽分配联箱4，送至空调装置等供加热及供其它生活杂用13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统蒸汽压力调节阀6：装在废气锅炉与总蒸汽
分配联箱之间的蒸汽管5上，当蒸汽供大于求时，向冷凝器泄放多余蒸汽。接岸供汽管7：修船时若锅炉停炉，可由岸上或其它船舶供汽。蒸汽总分
配联箱底部装有泄水管：在刚开始供汽暖管时放出凝结水，以免通汽时在管道中产生水击。 13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统2
凝水系统回收各处的蒸汽凝水，并防止混入水中的油污进入锅炉。供各处加热的蒸汽，放出热量后凝结成水，经回水管的阻汽器流回阻汽器总会有一
部分蒸汽漏过；当凝水流出阻汽器时，因压力降低，可能产生二次蒸汽；所以凝水在进人热水井前先经大气式冷凝器冷却，使其中的蒸汽凝结，然后
才流回热水井。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统炉水中有油对锅炉很危险油会粘附在锅炉受热面上或渗入水垢中；妨碍炉水对受热面的有
效冷却，致使受热面管子变形或爆裂，使火管锅炉的炉胆变形和烧塌，为了尽量减少油污进入锅炉的可能性应使加热油舱蒸汽凝水首先进入观察柜1
0，若发现观察柜中水面有油，需将回水放入舱底，待查明原因予以消除之后，重新清洗观察柜，才允许新的干净凝水进入热水井。13-4-3蒸
气、给水、凝水、排污系统3 给水系统向锅炉供给足够数量和品质符合要求的给水；每台锅炉有二条给水管，其中一条备用；给水管紧靠锅炉处
有一个截止阀11和一个截止回阀12；截止阀必须装在锅炉与止回阀之间。以便在修理给水管路和设备时将锅炉隔断；安装方向应注意：更换阀杆
填料时炉水不溢出；不允许用此阀对给水量进行节流调节，以免阀盘遭水流冲蚀而关闭不严。装设截止止回阀的目的；防止给水泵不工作时炉水沿给
水管流出炉外；当同时向两台锅炉并联供水时，它还可以用来调节两台锅炉间的给水量分配。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统内给水管：
给水的温度较低，会使锅炉局部产生较大热应力；内给水管是一根在下半圆处开有很多小孔的水平管；位于锅炉工作水面之下，可使补水达到均匀分
布的目的。给水泵从热水井吸水，通过给水管路向燃油辅锅炉或废气锅炉供水。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统给水泵通常设有两台以上
，以供备用；货船辅锅炉的蒸发量较小，多用电动旋涡泵，采用间断供水的方式。蒸发量大的锅炉可选多级离心泵为给水泵，可节流调节，连续供水
。不论采用哪种供水方式，每小时供人锅炉内的给水量和从各处流回的凝水量也常是不平衡的，所以凝水管路和给水管之间要有热水井做为缓冲的存
水容器。热水井有过滤水中固体杂质和油污、加入补充水和投放炉水处理药剂等用途。还兼有膨胀、放气、观察等作用。13-4-3蒸气、给水、
凝水、排污系统热水井的结构见图。如图中箭头所示，水经过过滤匣1(内装丝瓜筋)、过滤篮2(内装丝瓜筋或焦炭) —裹以毛巾布的许多过滤
筒3等三道过滤吸附设备13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统各分隔空间水均是从底部流入，使油污容易漂在水面上不被带到后面去。焦碳、
丝瓜筋和毛巾布对油污的粘附能力有限，当粘附至一定量时即失去过滤吸附作用，需定期清洗和更换。 ·在蒸汽仅供加热而不驱动蒸汽辅机
的船上，由于不存在凝水经常带进油的可能，有的热水井巳取消了过滤吸附材料，但仍分隔为多部分，以供观察监视漏油事故， 13-4-
3蒸气、给水、凝水、排污系统4．排污系统锅炉工作一段时间之后底部可能聚集泥渣，投放和除垢药物后也会产生沉淀物，因此在锅炉底部需装设
底部排污阀13(见图13—31)，以便定期进行下排污将它们排除。若发现炉水碱度、含盐量过高，或者漂浮在水面上的油污、泡沫和悬浮物太
多，则可通过锅筒上部的表面排污阀14进行上排污。在高于锅筒最低水位25mm至低于正常水位25mm范围内，设有上排污漏斗，表面排污时
，水经其沿内部接管和表面排污阀泄出。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统在进行表面排污时，先将炉水加至接近最高水位再开始排污，当
水位降至浮渣盘高度时即停止排污。如认为一次排出的水量不够，可再重复上述操作。排污时应密切注意水位的变化。表面排污可在需要时(含盐量
高、碱度太大、汽水共腾、炉水进油或大修后初次使用等)随时进行，但一般应在投药前进行，以免药物在起作用前损失。排污水量和次数视炉水化
验结果而定.当含盐量太高靠表面排污难以降到符合要求时，必须停炉换水.13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统表面排污(上排污)：清除
水面油污、泡沫等(1)先将炉水加至接近最高水位再开始排污，当水位降至浮渣盘高度时停止排污。如一次排出水量不够，可重复操作。排污时注
意水位变化。(2)表面排污可在含盐量高(>1000mg/L Nacl)、碱度太大、汽水共腾、炉水进油或大修后进行。一般在投药前进行
，以免药物在起作用前损失。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统底部排污可定期在投药后过一段时间进行；要求在熄灭后半小时或锅炉负荷
较低时进行。此时炉水比较平静，有更多的泥渣沉积在底部，水管锅炉为防止从底部放走大量炉水破坏正常的水循环。所以不允许在锅炉正常工作时
进行底部排污。底部排污应在水位较高时开始，并严密注意水位变化，谨防失水。每次排污时间不能过长，一般不超过30s。每次排污量可按1/
3—1/2水位表高度考虑。废气锅炉也要进行排污(除强制循环水管锅炉外)。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统底部排污(下排污)：
排除底部泥渣和沉淀物(1)在水位较高时开始，密切注意水位变化，谨防失水。阀全开时间不超过30s，每次排污量按1/3~1/2水位计高
度。废气锅炉也要进行排污。(2)可定期在投药后进行。在熄火后半小时或锅炉负荷较低，锅筒压力在0.4~0.5MPa时进行，此时炉水比
较平静，有更多的泥渣沉积在底部。13-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统如需调节排污流量，应在管道上另装一调节阀；在开阀时，应先全开
排污阀，后开调节阀关闭时，先关调节阀，再关排污阀以防排污阀遭水流冲蚀损害其密封性排污管汇集于排污总管，经舷旁通海阀通至舷外。在排污
总管上设有止回阀15，以免锅炉中无压力时，海水倒灌人锅炉中。排污时，应先打开舷旁通海阀16，以防开启排污阀时管内发生水击 1
3-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统如需调节排污流量，可在排污阀管路上装调节阀，后装通海阀(避免管路压力水击)(1)开启顺序：1通
海阀?2排污阀?3调节阀(2)关闭顺序：3调节阀?2排污阀?1通海阀通海阀调节阀13213-4-3蒸气、给水、凝水、排污系统(★★
★★★)13-4-4气水系统常见故障1.失水：锅炉水位低于最低工作水位，使上部受热面失去炉水冷却而烧坏。(1)如“叫水”进入水位计
，可迅速加大给水，因为水位仍在水位计通水管之上，。(2)如“叫水”不来，应立即停炉，千万不能向炉内补水，以防炽热的受热面突遇冷水而
爆裂，甚至招致锅炉爆炸。待冷却后进一步检查受热面损坏程度，查明和排除给水不足原因。13-4-4气水系统常见故障2.满水：锅炉水位高
于最高工作水位。使所供蒸汽大量携水，导致水击、腐蚀管路设备。(1)立即停止送汽，进行上排污，直到水位正常；(2)同时开启蒸汽管路和
设备上的泄水阀；(3)排除水位自动控制系统故障。13-4-4气水系统常见故障3.受热面管子破裂如不太严重，可暂时监视使用。除已严重失水外，可继续给水，保持水位。如水位下降较快，应立即停炉(不应立即放水)，在停炉尚有汽压时查明漏水部位。锅炉冷却后，即可将其中的水放尽，进入炉内堵管。结垢严重、水循环不良导致管壁过热或管路腐蚀严重。现象：①使水位、汽压迅速降低；②，烟囱冒“白烟”(水雾)；③有时能听到异常声音，有时可从烟箱的泄放考克放出水来。13-4-4气水系统常见故障(1)水管锅炉可用钢制锥塞堵住破管两端，借助蒸汽压力保证严密性。(2)烟管锅炉可用堵棒将破管堵死，但堵管数目不宜过多，堵管后应进行水压试验。堵管方法：13-4-4气水系统常见故障