船用锅炉烟灰收集装置的设计与应用

周南才　张亮

摘 要：本文介绍船用锅炉烟灰收集装置的设计原理、安装要求及实船应用。该装置使用非常方便，同时具有结构简单、安装容易的特点，可使船舶在营运中节约人工成本、提高效率。

关键词：船舶锅炉烟灰收集装置；设计；应用

中图分类号：U664.111 文献标识码：A

Design and Application of Soot Collection Device for Boiler

ZHOU Nancai， ZHANG Liang

（ Jiangmen Nanyang Ship Engineering Co.，Ltd. Jiangmen 529145 ）

Abstract： This paper introduces in detail the design principle of boiler soot collection device and includes installations & applications. It can be simple to operate and install. This device saves labor cost and increases working efficiency.

Key words： Soot collection device for boiler； Design； Application

1 前 言

一般船用锅炉分为燃油锅炉和废气锅炉两种：燃油锅炉大多采用燃料油（渣油）作燃料，锅炉在运行一段时间后炉膛和烟道内会残留大量的烟灰，随着使用时间的增加，烟灰不断加厚，在管壁上形成一层隔热保温层—烟垢。因烟灰导热系数小，使得热阻增加、热交换恶化，导致锅炉排烟温度升高、热效率降低，还可能会引发烟垢着火的危险；废气锅炉是通过船用主机或主发电机燃烧后产生废气的热量，加热锅炉内的水使之产生蒸汽，长时间使用后其炉膛和烟道内也会产生烟灰和烟垢。

烟灰主要是因为燃油燃烧不充分产生的，虽然可通过改善燃油燃烧时的雾化效果和供氧量来得到一定改善，但燃油中含有的大量杂质在雾化不彻底及供氧不足等条件下燃烧仍会形成烟灰，一部分随烟气排到大气中，另一部分凝集在换热管表面或者排烟管上。

清除烟灰和烟垢，一般采用如下几种方法：蒸汽或压缩空气吹灰；定期人工清洗；烟灰清除剂清除；在气体吹灰管道中增设声波发生器清除等。其中，大多数船用锅炉供货商会建议采用定期人工清洗的办法，在停机（船舶主机与废气进锅炉的发电机组停止运行）停炉的情況下采用高压水枪喷射淡水的方法冲洗炉膛和烟管，冲洗后的烟灰与水的混合物通过炉膛泄放与烟箱泄放的管路及阀件排出锅炉本体。

如果实船的其它柴油机（主要指柴油发电机组）废气管路没有进入锅炉废气侧的，废气会经过设置在烟囱内的消声器（带火星熄灭功能）排出，消声器一般有两个泄放口（排灰口和排水口），这两个排泄口需要在一定的时间内打开阀件，以排放烟灰和污水。

锅炉冲洗后的烟灰与水的混合物，通常在排出锅炉本体后通过管路直接泄放到机舱底层污水井内，其它柴油机废气管路上火星熄灭器内的烟灰和污水也通过管路直接泄放到机舱底污水井内。由于机舱底层污水井附近管路及支架等较多，空间受限制不便于烟灰的收集，可能会导致大量的烟灰散布在底层甲板上，需要船员耗费大量的时间和精力用淡水冲洗甲板和收集烟灰。为此，笔者设计了一种能够收集、过滤烟灰的船用锅炉烟灰收集装置，此装置可直接将锅炉烟灰及其他设备排气管路产生的烟灰集中收集和清理打包。

2 设计原理

清洗锅炉后产生的烟灰与水的混合物及其它柴油机废气管路附属设备的烟灰与水的混合物，通过管路进入到锅炉烟灰收集装置内，该装置的主要作用就是将烟灰从其混合物中分离出来。在设计初期，我们考虑了两种方案：方案一为自然沉淀分离法；方案二采用滤网过滤+沉淀分离的方法。最终，我们选取了方案一，并取得了良好的效果。

2.1 方案一（自然沉淀分离法）

根据烟灰和水的密度不同，在该装置中设置挡板，方便烟灰有足够的空间沉淀，达到烟灰和水分离的目的，水通过管路直接泄放至机舱底层污水井，烟灰在装置内沉淀在底部。

具体收集过程为：（1）烟灰和水混合物从泄放管进入沉淀腔，在自身重力的作用下烟灰沉淀在腔体底部；（2）经第一次沉淀的混合水从挡板二的上方流向泄放腔内，管路上连接的泄放阀处于关闭状态，混合水再次沉淀；（3）二次沉淀后的水通过挡板一流向上泄放口，从上泄放口流出到机舱底层污水井；（4）锅炉清洗完成约1小时后将泄放口二处的阀件打开，多余的水可直接排至舱底污水井内；（5）烟灰沉淀在锅炉烟灰收集装置的底部，打开盖板就可直接清理并打包。本装置原理图，见图1。

本装置由收集装置本体和管路组成：收集装置本体是由钢板拼接而成的箱体和挡板一、挡板二及盖板组成，箱体上安装有与外接管路相连的接口座板、泄放塞及固定基座。其外形尺寸可根据安装空间确定，尽可能保证其体积满足要求，使得工作人员在清除烟灰时有足够的操作空间。

2.2 方案二（滤网过滤+沉淀分离）

方案二收集装置，本体上需要增加过滤隔板以方便放置合适规格的滤网。其主要原理是：采用滤网过滤掉大部分颗粒较大的烟灰；剩余小颗粒烟灰待混合水在收集装置内沉淀一定时间后，再清洁装置底部时集中清理打包。本方案的优势是可以缩减烟灰从收集装置底部（剩量较少）打包装袋的时间，劣势是当滤网堵塞时需人工疏通，否则混合水将会四处流窜。本装置原理图见图2。

3 安装与应用

根据船用锅炉烟灰收集装置的设计原理，其安装的位置需低于排气管底部、高于机舱污水井，周边还需要有一定的操作空间。按船的具体情况，将收集装置本体放置在机舱上平台尾部。

锅炉烟灰收集装置本体由钢板、圆钢、联接座板、放泄螺塞组成，这些材料及零部件在船厂内属常用材料，采购简便，其本体制作难度不大，普通素质的工人在较短时间内即可制作完成；系统所需的阀件管路也属于船厂常用件，总体来说锅炉烟灰收集装置及其系统成本不高。

目前在我司建造的散货船都安装有锅炉烟灰收集装置，其中大部分船舶如船型为32 500 DWT / 37000 DWT / 39 000 DWT的散货船都是采用方案一的形式；部分31 800 DWT散货船，根据船东要求采（下转第页）（上接第页）

用方案二的形式。装船后所有船员均反馈装置操作简便、实用性高，论证了这种装置可适用于所有安装有燃油锅炉、废气锅炉抑或是燃油废气组合锅炉的船舶，两种方案可供船东灵活选择。图3为我司目前在建的39 000 DWT散货船上安装的烟灰收集装置图。

4 小结

使用本锅炉烟灰收集装置，可以有效的收集打包锅炉烟灰，节约人工成本。本装置制作简易、安装、操作、维护方便，通过实船应用检验，收到了较好的效果。该装置方案一于2014年申请实用新型专利和发明专利并获得通过。

参考文献

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[3]太史瑞.船用锅炉[M].国防工业出版社，1984.

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