大连海事大学：《船舶辅机》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十三章 船舶辅助锅炉（13.4）锅炉汽水系统

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 第四节船舶辅锅炉的汽、水系统 炉水的自然循环 、影响蒸汽带水的因素和汽水分离设备 、锅炉的蒸汽、给水、凝水和排污系统 四、汽、水系统常见故障

1 第四节 船舶辅锅炉的汽、水系统 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 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

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 、炉水的自然循环 1.自然循环的基本原理 蒸汽 自然水循环动力 给水A=H(0n-p)g 到从 重 加一 上升管目下降管 水上 物升力 包升管的管加 中管内平内速 出 水均汽度 的 密度水 度 度

2 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 一、炉水的自然循环 1.自然循环的基本原理 自然水循环动力 p = H( w − s )g 从 上 升 管 出 口 中 心 到 水 包 中 心 的 高 度 下 降 管 内 水 的 密 度 上 升 管 内 汽 、 水 混 合 物 的 平 均 密 度 重 力 加 速 度

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 2.上升管的流动状况和限制壁温过高的条件 (1)影响水管锅炉蒸发受热面管外壁温因素 a.管内工质温度 b.管内壁对流放热系数α2 C.管内水垢和管壁金属的导热热阻 d.单位受热面热负荷q

3 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 2.上升管的流动状况和限制壁温过高的条件 a.管内工质温度 b.管内壁对流放热系数2 c.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

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler (2)上升管汽水流动状态 雾状流动 环状流动 an2≈1500W/m2.K 弹状流动 泡状流动 =0 C2≈18000Wm2K C2≈5000W/m2·K

4 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] (2)上升管汽水流动状态 t s tb tm 5000W/m K 2 2    弹状流动 1500W/m K 2 2    环状流动 雾状流动 18000W/m K 2 2    泡状流动

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 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w和进水流量G。这要求上升管有足够的循 环倍率K K=G/D 一出口处蒸汽流量 入口处进水流量 K大,出口蒸汽干度x越小(x=DG=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<025)

5 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 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 = G/ D 出口处蒸汽流量 入口处进水流量 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)

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 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 可能岀现循环停滞(K=时即属循环停滞)甚至循 环倒流,管子可能被烧坏

6 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 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

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 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 (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

7 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 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。 (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

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 二、蒸汽带水 Water Carry-over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 A[Corrosion] (2)驱动辅机的饱和蒸汽引起水击 Water Hamme (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

8 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 二、蒸汽带水[Water Carry-over]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[Corrosion]。 (2)驱动辅机的饱和蒸汽引起水击[Water Hammer]。 (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

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler 1.影响蒸汽带水的因素 (1)分离高度 能气多孔板 占分离高 分离高度越大,重力 木导管 茶发平面 分离作用越强,但超 下 水下孔板 过05~0.6m时,影响 很小 上升管 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。 (2)锅炉负荷(用汽量) 锅炉负荷增加,蒸汽带水量增加。锅炉超过临 界负荷时蒸汽带水量剧增

9 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 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。 蒸发平面 分离高度 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 锅炉负荷增加，蒸汽带水量增加。锅炉超过临 界负荷时蒸汽带水量剧增。 (2)锅炉负荷(用汽量)

船舶辅机-第13章船舶辅锅炉装置 MArine Auxiliary boiler (3)炉水含盐量 炉水含盐量达到一定值时,炉水表面形成很厦 的泡沫层,形成汽水共腾。 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

10 船舶辅机−第13章 船舶辅锅炉装置[Marine Auxiliary Boiler] 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