提高船用辅锅炉热效率方法的分析

赵友

摘 要：随着世界造船业的发展，业内对环境和效率的要求越来越高。主要研究了提高船舶辅锅炉热效率的几种方法，以供参考。

关键词：造船业；辅锅炉；热效率；热损失

中图分类号：TK227 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.144

1 概述

随着世界造船业发展，大型化、自动化成为船舶的主要发展趋势，大多数船舶都以柴油机为主动力，为了保证船用燃油加热分离、生活用水、主机备车时缸套水温升温、滑油加热以及驱动一些小型辅机，船舶上还设有辅锅炉。

随着我国航运事业的不断发展，如何降低船舶运行成本，降低消耗，节能环保已经成为焦点，船用锅炉燃烧问题也是现今船舶研究中备受关注的课题之一。随着船舶所需锅炉吨位数的增加以及人们环保节能意识的增强，船用辅锅炉燃烧热效率的研究工作日益受到重视。

2 锅炉的主要结构

锅炉是利用燃料燃烧所产生的热能，加热介质并对外输出热能的设备。船舶辅锅炉按结构主要分为燃油锅炉和废气锅炉，燃油锅炉又可按受热面特点分为烟管锅炉和水管锅炉。废气锅炉按结构形式可分为立式烟管锅炉、强制循环水管废气锅炉。锅炉的附件主要有水位计、给水阀蒸汽阀、表面排污阀、底部排污阀、水样阀、空气阀和仪表阀等。

船舶辅锅炉由锅炉本体和辅助设备组成。锅炉本体的任务是将燃料的化学能通过燃烧和传热转换为蒸汽的热能；辅助设备是由提供锅炉工作所必需的设备和工作系统。

锅炉本体包括有炉膛、蒸发受热面、蒸汽过热器、省煤器、空气预热器等。

3 锅炉的工作过程

锅炉的工作过程基本可以概括为三个阶段，分别是燃料的燃烧、烟气与水的传热、蒸汽的产生。

燃烧过程是燃油在燃烧室内燃烧生成高温烟气并排出废气的过程。

由于根据燃料的不同，燃烧过程也不同，我们这里主要讨论船用辅锅炉的燃烧过程。燃油加热后通过管道输送到燃烧器，雾化后与空气充分混合，混合物喷入炉内燃烧，产生高温烟气，热量传导给受热面内流动水，燃烧后排出烟气。

烟气与水的传热过程：高温烟气通过热对流把热量传导给水，提高水的温度。

蒸汽的产生过程包括三个部分：①给水过程，水通过进水管路到汽锅里；②水循环过程，水通过汽锅到下降管和下集箱水冷壁；③汽水分离。

4 提高锅炉热效率的方法

船用辅锅炉大部分为燃油锅炉，可以根据其燃烧特点和锅炉的工作过程来分析提高其热效率的方法。

4.1 提高燃烧效率

燃烧涉及的物质主要包括燃料和氧气，针对船舶辅锅炉，其燃料主要为液体柴油。柴油的沸点低于自燃点，因此柴油的燃烧通常都是经过加热雾化之后再点燃。

通过分析雾状柴油燃烧过程，可以从以下几点着手提高其燃烧效率：①增加燃烧室压力，因为压力越高，自燃点越低；②采用适当的催化剂，活性催化剂能够降低自燃点；③提高雾化质量，减小油粒直径，使燃烧更加充分；④提高混合气体中氧气的含量，提高燃烧效率。

4.2 减少锅炉排烟热损失

由锅炉燃烧效率统计可知，锅炉热损失中最主要的为排烟热损失，一般占锅炉热总体损失的60%～80%，不仅大量浪费了能源，还造成了严重的环境热污染。因此，在锅炉燃烧率一定的情况下，合理利用锅炉排烟热损失也是另一种提高锅炉热量使用效率的方法。

经计算，当排烟温度为200 ℃时，经过高效换热器进行热交换，大幅降低了烟气温度，利用交换的热量可将20 ℃的锅炉水温度提高到85 ℃，大量节约了能源，提高了锅炉热量的利用率。同时，由于油气含硫量很少，烟气中SO2含量很低，绝大部分都溶解到了烟气冷凝水中排放了，减少了环境污染，也延长了设备的使用寿命。

4.3 提高空气与燃料的配比

提高空气与燃料的配比，就是让适量的燃料与适量的空气组成最佳比例进行燃烧，因为空气中有79%的氮气是不参与燃烧的，而这些氮气在燃烧过程中被加热，吸收热量后从烟道排到大气中去。这些热量的损失是不可避免的，但却可以人为地降低这些损失，即在保证燃料充分燃烧的情况下最大程度地减少空气的输入量，因为过量的空气既不利于锅炉燃烧，又会增加排烟量，降低锅炉的效率。

4.4 减少锅炉的汽水损失

减少锅炉汽水损失也是提高锅炉燃烧效率的有效方法。锅炉的汽水损失除了由于炉体制造与检修质量不高造成的跑、冒、滴、漏外，主要是锅炉运行中排污和疏水造成的。针对这些问题，可以从以下几个方面减小汽水损失：①提高锅炉进水的品质，品质越高的水，排污率越小；②提高汽水分离装置的安装和检修质量，保证汽水分离效果；③保证锅炉运行过程中各参数的稳定，使锅炉各部分正常工作；④在锅炉启停和异常情况下，及时检查各疏水口，确定有无泄漏，如果有，及时处理，减少不必要的热量损失。

4.5 加装辅助器件，提高热量利用

基于现在对辅锅炉热量的利用研究，可以加装多种辅助器件，提高热量的使用效果，比如热量回收转换器、助燃器、进风进水预热器等，还可以增加管路，将热量用于房间取暖等，充分利用锅炉产生的热量。

5 结束语

船舶锅炉燃烧控制一直是广大科技工作者关注的重要课题。由于目前人们环保节能意识大大加强，因此十分重视锅炉燃烧效果和热效率的研究。本文分析了提高热效率的方法，希望能够为同行提供参考。

参考文献

[1]陈清彬.轮机自动化[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]樊泉桂.锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3]王军.浅谈提高锅炉热效率的方法[J].科技情报开发与经济，2006，16（22）：272-273.

〔编辑：王霞〕