提高船用輔鍋爐熱效率方法的分析

趙友

摘 要：隨著世界造船業(yè)的發(fā)展，業(yè)內(nèi)對(duì)環(huán)境和效率的要求越來(lái)越高。主要研究了提高船舶輔鍋爐熱效率的幾種方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：造船業(yè)；輔鍋爐；熱效率；熱損失

中圖分類(lèi)號(hào)：TK227 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.144

1 概述

隨著世界造船業(yè)發(fā)展，大型化、自動(dòng)化成為船舶的主要發(fā)展趨勢(shì)，大多數(shù)船舶都以柴油機(jī)為主動(dòng)力，為了保證船用燃油加熱分離、生活用水、主機(jī)備車(chē)時(shí)缸套水溫升溫、滑油加熱以及驅(qū)動(dòng)一些小型輔機(jī)，船舶上還設(shè)有輔鍋爐。

隨著我國(guó)航運(yùn)事業(yè)的不斷發(fā)展，如何降低船舶運(yùn)行成本，降低消耗，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為焦點(diǎn)，船用鍋爐燃燒問(wèn)題也是現(xiàn)今船舶研究中備受關(guān)注的課題之一。隨著船舶所需鍋爐噸位數(shù)的增加以及人們環(huán)保節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，船用輔鍋爐燃燒熱效率的研究工作日益受到重視。

2 鍋爐的主要結(jié)構(gòu)

鍋爐是利用燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能，加熱介質(zhì)并對(duì)外輸出熱能的設(shè)備。船舶輔鍋爐按結(jié)構(gòu)主要分為燃油鍋爐和廢氣鍋爐，燃油鍋爐又可按受熱面特點(diǎn)分為煙管鍋爐和水管鍋爐。廢氣鍋爐按結(jié)構(gòu)形式可分為立式煙管鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)水管廢氣鍋爐。鍋爐的附件主要有水位計(jì)、給水閥蒸汽閥、表面排污閥、底部排污閥、水樣閥、空氣閥和儀表閥等。

船舶輔鍋爐由鍋爐本體和輔助設(shè)備組成。鍋爐本體的任務(wù)是將燃料的化學(xué)能通過(guò)燃燒和傳熱轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能；輔助設(shè)備是由提供鍋爐工作所必需的設(shè)備和工作系統(tǒng)。

鍋爐本體包括有爐膛、蒸發(fā)受熱面、蒸汽過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等。

3 鍋爐的工作過(guò)程

鍋爐的工作過(guò)程基本可以概括為三個(gè)階段，分別是燃料的燃燒、煙氣與水的傳熱、蒸汽的產(chǎn)生。

燃燒過(guò)程是燃油在燃燒室內(nèi)燃燒生成高溫?zé)煔獠⑴懦鰪U氣的過(guò)程。

由于根據(jù)燃料的不同，燃燒過(guò)程也不同，我們這里主要討論船用輔鍋爐的燃燒過(guò)程。燃油加熱后通過(guò)管道輸送到燃燒器，霧化后與空氣充分混合，混合物噴入爐內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?，熱量傳?dǎo)給受熱面內(nèi)流動(dòng)水，燃燒后排出煙氣。

煙氣與水的傳熱過(guò)程：高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)熱對(duì)流把熱量傳導(dǎo)給水，提高水的溫度。

蒸汽的產(chǎn)生過(guò)程包括三個(gè)部分：①給水過(guò)程，水通過(guò)進(jìn)水管路到汽鍋里；②水循環(huán)過(guò)程，水通過(guò)汽鍋到下降管和下集箱水冷壁；③汽水分離。

4 提高鍋爐熱效率的方法

船用輔鍋爐大部分為燃油鍋爐，可以根據(jù)其燃燒特點(diǎn)和鍋爐的工作過(guò)程來(lái)分析提高其熱效率的方法。

4.1 提高燃燒效率

燃燒涉及的物質(zhì)主要包括燃料和氧氣，針對(duì)船舶輔鍋爐，其燃料主要為液體柴油。柴油的沸點(diǎn)低于自燃點(diǎn)，因此柴油的燃燒通常都是經(jīng)過(guò)加熱霧化之后再點(diǎn)燃。

通過(guò)分析霧狀柴油燃燒過(guò)程，可以從以下幾點(diǎn)著手提高其燃燒效率：①增加燃燒室壓力，因?yàn)閴毫υ礁撸匀键c(diǎn)越低；②采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，活性催化劑能夠降低自燃點(diǎn)；③提高霧化質(zhì)量，減小油粒直徑，使燃燒更加充分；④提高混合氣體中氧氣的含量，提高燃燒效率。

4.2 減少鍋爐排煙熱損失

由鍋爐燃燒效率統(tǒng)計(jì)可知，鍋爐熱損失中最主要的為排煙熱損失，一般占鍋爐熱總體損失的60%～80%，不僅大量浪費(fèi)了能源，還造成了嚴(yán)重的環(huán)境熱污染。因此，在鍋爐燃燒率一定的情況下，合理利用鍋爐排煙熱損失也是另一種提高鍋爐熱量使用效率的方法。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)排煙溫度為200 ℃時(shí)，經(jīng)過(guò)高效換熱器進(jìn)行熱交換，大幅降低了煙氣溫度，利用交換的熱量可將20 ℃的鍋爐水溫度提高到85 ℃，大量節(jié)約了能源，提高了鍋爐熱量的利用率。同時(shí)，由于油氣含硫量很少，煙氣中SO2含量很低，絕大部分都溶解到了煙氣冷凝水中排放了，減少了環(huán)境污染，也延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

4.3 提高空氣與燃料的配比

提高空氣與燃料的配比，就是讓適量的燃料與適量的空氣組成最佳比例進(jìn)行燃燒，因?yàn)榭諝庵杏?9%的氮?dú)馐遣粎⑴c燃燒的，而這些氮?dú)庠谌紵^(guò)程中被加熱，吸收熱量后從煙道排到大氣中去。這些熱量的損失是不可避免的，但卻可以人為地降低這些損失，即在保證燃料充分燃燒的情況下最大程度地減少空氣的輸入量，因?yàn)檫^(guò)量的空氣既不利于鍋爐燃燒，又會(huì)增加排煙量，降低鍋爐的效率。

4.4 減少鍋爐的汽水損失

減少鍋爐汽水損失也是提高鍋爐燃燒效率的有效方法。鍋爐的汽水損失除了由于爐體制造與檢修質(zhì)量不高造成的跑、冒、滴、漏外，主要是鍋爐運(yùn)行中排污和疏水造成的。針對(duì)這些問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面減小汽水損失：①提高鍋爐進(jìn)水的品質(zhì)，品質(zhì)越高的水，排污率越??；②提高汽水分離裝置的安裝和檢修質(zhì)量，保證汽水分離效果；③保證鍋爐運(yùn)行過(guò)程中各參數(shù)的穩(wěn)定，使鍋爐各部分正常工作；④在鍋爐啟停和異常情況下，及時(shí)檢查各疏水口，確定有無(wú)泄漏，如果有，及時(shí)處理，減少不必要的熱量損失。

4.5 加裝輔助器件，提高熱量利用

基于現(xiàn)在對(duì)輔鍋爐熱量的利用研究，可以加裝多種輔助器件，提高熱量的使用效果，比如熱量回收轉(zhuǎn)換器、助燃器、進(jìn)風(fēng)進(jìn)水預(yù)熱器等，還可以增加管路，將熱量用于房間取暖等，充分利用鍋爐產(chǎn)生的熱量。

5 結(jié)束語(yǔ)

船舶鍋爐燃燒控制一直是廣大科技工作者關(guān)注的重要課題。由于目前人們環(huán)保節(jié)能意識(shí)大大加強(qiáng)，因此十分重視鍋爐燃燒效果和熱效率的研究。本文分析了提高熱效率的方法，希望能夠?yàn)橥刑峁﹨⒖肌?/p>

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〔編輯：王霞〕