第三节船舶辅锅炉的燃油设备及系统-课件.ppt
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- 三节 船舶 锅炉 燃油 设备 系统 课件
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1、第三节第三节 船舶辅锅炉的燃油设备及系统船舶辅锅炉的燃油设备及系统一、燃油在锅炉中的燃烧情况一、燃油在锅炉中的燃烧情况 1燃油燃烧的特点燃油燃烧的特点 燃油的沸点低于它的燃点所以实际上燃烧的不是液态的燃油的沸点低于它的燃点所以实际上燃烧的不是液态的“油油”,而是,而是油气油气”。燃油燃烧的实质是油气与空气混合后所形成的可燃气的一种剧。燃油燃烧的实质是油气与空气混合后所形成的可燃气的一种剧烈的氧化过程。因此油在炉内燃烧的速度取决于油滴蒸发速度,油气和空烈的氧化过程。因此油在炉内燃烧的速度取决于油滴蒸发速度,油气和空气相互扩散的速度及抽气氧化速度。气相互扩散的速度及抽气氧化速度。(1)油滴蒸发速度
2、油滴蒸发速度 油的蒸发速度与油滴的蒸发表面积、油滴周围介质中油气的分压力及油油的蒸发速度与油滴的蒸发表面积、油滴周围介质中油气的分压力及油温有关。温有关。(2)油气与空气相互扩散的速度油气与空气相互扩散的速度 油气从油滴周围向四周扩散。为提高油气与空气相互间的扩散速度,就油气从油滴周围向四周扩散。为提高油气与空气相互间的扩散速度,就需提高助燃空气的速度,井增加空气流的扰动,同时提高油的雾化质量。需提高助燃空气的速度,井增加空气流的扰动,同时提高油的雾化质量。即提高雾化油滴的细度和油滴分布的均匀程度。即提高雾化油滴的细度和油滴分布的均匀程度。(3)油气氧化速度油气氧化速度 环境温度越高,氧化速度
3、越快因此,炉膛内烟气温度越高,燃烧就越环境温度越高,氧化速度越快因此,炉膛内烟气温度越高,燃烧就越剧烈,当炉膛内烟气温度较低时,燃烧进行得就比较缓慢,甚至不能保证剧烈,当炉膛内烟气温度较低时,燃烧进行得就比较缓慢,甚至不能保证稳定燃烧而熄火所以要求锅炉在低负荷时,炉膛出口的烟气温度不低于稳定燃烧而熄火所以要求锅炉在低负荷时,炉膛出口的烟气温度不低于10002空气过剩系数空气过剩系数 1Kg燃油完全燃烧时所需的理论空气量用燃油完全燃烧时所需的理论空气量用m3kg表示表示(以标准状况计以标准状况计)此此时燃油中的可燃物质恰好与空气中的氧全部发生氧化反应时燃油中的可燃物质恰好与空气中的氧全部发生氧化
4、反应 每公斤燃油完全燃烧时所需的空气量每公斤燃油完全燃烧时所需的空气量(标准状况标准状况)可用下列经验公式近似计可用下列经验公式近似计算:算:实际燃油在炉膛进行燃烧反应时,由于燃油与空气混合不均匀,空气中的氧实际燃油在炉膛进行燃烧反应时,由于燃油与空气混合不均匀,空气中的氧分子不可能都有机会与燃油中的可燃成分相接触,因此就会有部分可燃成分分子不可能都有机会与燃油中的可燃成分相接触,因此就会有部分可燃成分没有机会进行燃烧反应而造成热量损失。为了使燃油完全燃烧就要向炉膛内没有机会进行燃烧反应而造成热量损失。为了使燃油完全燃烧就要向炉膛内多送人一部分空气,使燃烧在有多余氧的情况下进行多送人一部分空气
5、,使燃烧在有多余氧的情况下进行.1Kg燃油燃烧所用的实际空气量燃油燃烧所用的实际空气量Vk与所需的理论空气量与所需的理论空气量Vq之比称为空气过剩之比称为空气过剩系数,用系数,用a表示,即表示,即 空气过剩系数是保持锅炉经济运行的重要指标。空气过剩系数是保持锅炉经济运行的重要指标。空气过剩系数越大,风机的耗能量越大,锅炉的排烟损失也越大,但空气空气过剩系数越大,风机的耗能量越大,锅炉的排烟损失也越大,但空气过剩系数太小,则锅炉的不完全燃烧损失又可能太大。过剩系数太小,则锅炉的不完全燃烧损失又可能太大。燃油锅炉合适的空气过剩系数一般为燃油锅炉合适的空气过剩系数一般为1.051.2。3燃油在炉膛中
6、的燃烧过程燃油在炉膛中的燃烧过程 燃油在炉膛中的燃烧是以火炬的方式进行的燃烧过程分为两个阶段:燃油在炉膛中的燃烧是以火炬的方式进行的燃烧过程分为两个阶段:(1)准备阶段准备阶段:雾化的油滴被迅速加热、气化、与空气相混合,同时进行热分解;:雾化的油滴被迅速加热、气化、与空气相混合,同时进行热分解;(2)燃烧阶段燃烧阶段:油气与空气的混合气体的浓度达到一定数值,并被加热到一定温度,:油气与空气的混合气体的浓度达到一定数值,并被加热到一定温度,遇明火着火燃烧。遇明火着火燃烧。空气经配风器进入炉膛,它被挡风罩或挡风板分为两部分:空气经配风器进入炉膛,它被挡风罩或挡风板分为两部分:一部分一部分紧贴着喷油
7、器吹出,称为紧贴着喷油器吹出,称为一次风一次风(根部风根部风),它的作用,它的作用是保是保证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合,从而减少产证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合,从而减少产生碳黑的可能性生碳黑的可能性另一部分另一部分风沿炉墙喷火口外围进入炉膛,称为风沿炉墙喷火口外围进入炉膛,称为二次风二次风,其,其作用作用主要是供给燃烧所需的大部分空气主要是供给燃烧所需的大部分空气。4、保证燃烧质量的主要因素、保证燃烧质量的主要因素要使燃油在炉内燃烧得好主要取决于以下因素:要使燃油在炉内燃烧得好主要取决于以下因素:(1)油的雾化质量良好油的雾化质量良好:油滴雾化得越细,分布均匀性越好
8、,则油滴的蒸发:油滴雾化得越细,分布均匀性越好,则油滴的蒸发速度越快,与空气混合也越好速度越快,与空气混合也越好 (2)要有适量的一次风和二次风要有适量的一次风和二次风:一次风量约占总风量的:一次风量约占总风量的1030、风、风速在速在1040ms为宜太少则油雾在着火前就会在高温缺氧条件下裂解,为宜太少则油雾在着火前就会在高温缺氧条件下裂解,产生大量碳黑,烟囱冒黑烟,太多又会因火炬根部风速过高而着火困难,甚产生大量碳黑,烟囱冒黑烟,太多又会因火炬根部风速过高而着火困难,甚至将火炬吹灭二次风量大小关系到过剩空气系数合适与否,直接影响不完至将火炬吹灭二次风量大小关系到过剩空气系数合适与否,直接影响
9、不完全燃烧损失和排烟损失。全燃烧损失和排烟损失。(3)油雾和空气混合均匀油雾和空气混合均匀:着火前沿的位置和长度应合适着火前沿如离燃:着火前沿的位置和长度应合适着火前沿如离燃烧器太近,则可能使喷火口和燃烧器过热烧坏;太远又会因气流速度衰减,烧器太近,则可能使喷火口和燃烧器过热烧坏;太远又会因气流速度衰减,与油气混合的强烈程度减弱,以至火炬拖长,燃烧不良与油气混合的强烈程度减弱,以至火炬拖长,燃烧不良 (4)炉膛容积热负荷要适合炉膛容积热负荷要适合:太高会使油在炉膛停留时间太短来不及完全燃:太高会使油在炉膛停留时间太短来不及完全燃烧,太低又不能保证足够高的炉膛烟气温度,也不利于完全燃烧。烧,太低
10、又不能保证足够高的炉膛烟气温度,也不利于完全燃烧。二、燃烧器二、燃烧器 燃烧器主要由燃烧器主要由喷油器喷油器、配风器配风器及及点火器点火器等部件组成等部件组成 1喷油器喷油器 燃油是通过喷油器燃油是通过喷油器(俗称油枪或油头俗称油枪或油头)喷进炉内的。喷进炉内的。喷油器有两个作用:一是喷油器有两个作用:一是控制喷人炉内燃油的数量控制喷人炉内燃油的数量;二是二是将燃油雾化,保证在炉膛内的燃烧质量将燃油雾化,保证在炉膛内的燃烧质量。对喷油器的要求:对喷油器的要求:(1)有较大的有较大的调节幅度调节幅度(即最大喷油量与最小喷油量之比即最大喷油量与最小喷油量之比),以适,以适应不同蒸发量的需要应不同蒸
11、发量的需要(2)在要求的喷油量范围内,获得尽可能细的油滴油雾中油滴在要求的喷油量范围内,获得尽可能细的油滴油雾中油滴大小是不均匀的,用油滴的平均直径作为衡量大小是不均匀的,用油滴的平均直径作为衡量油滴大小油滴大小(即雾化即雾化粒度粒度)的指标从有利于燃烧出发,希望直径为的指标从有利于燃烧出发,希望直径为50um(3)油雾的分布要有一个适当的油雾的分布要有一个适当的雾化角雾化角,以适合配风器的要求,以适合配风器的要求(4)油雾流的油雾流的流量密度分布流量密度分布也要合适也要合适(5)结构简单,运行可靠,操作和调节方便,检修和清洗容易,结构简单,运行可靠,操作和调节方便,检修和清洗容易,并易于实现
12、自动控制。并易于实现自动控制。常用的喷油器有以下几种:常用的喷油器有以下几种:(1)压力式喷油器压力式喷油器(2)回油式喷油器回油式喷油器(3)蒸汽喷射式喷油器蒸汽喷射式喷油器(4)旋杯式喷油器旋杯式喷油器(1)(1)压力式喷油器压力式喷油器原理演示 (1)油压。喷油器前的油压越高,则油的喷出速度越快,紊流脉动越强烈,雾化质量就越好。但油压超过2MPa以后,雾化质量的改善并不明显,耗能却增加,因此一般船用燃油锅炉燃油系统的最高压力多不超过23MPa要保证良好雾化的最低油压是0.7MPa左右 (2)喷孔直径。喷孔直径越小,形成的油膜越薄,则雾化质量越好故每个喷嘴的喷油量不宜过大。(3)油流旋转的
13、强烈程度。在旋涡室旋转越强烈,喷孔处气体旋涡的直径就越大,形成的油膜也越薄,同时油流中的紊流脉动也越强烈,因而有利于雾化。(4)油的粘度。油的粘度越小,油流分子间的摩擦力越小,则油流在旋涡室和雾化片内的速度衰减就小,油膜就越容易破碎,因而雾化质量越好。一般要求雾化前燃油的的粘度不高于雷氏粘度RWNo1(38)70s(约相当于16mm2s),而最佳粘度为RWNo1(38)60s左右(约相当于13mm2s)。因此,R.WNo.1为为100s的柴油约加热至的柴油约加热至55-60,RWNo.l为为1 500s的中的中间燃料应加热至间燃料应加热至105110,RWN01为为3 500s的重油需加热至的
14、重油需加热至115120。压力式喷油器的喷油量与油压的平方根和喷孔的截面积成正比压力式喷油器的喷油量与油压的平方根和喷孔的截面积成正比 一台锅炉常配备有不同规格的雾化片,喷孔直径从一台锅炉常配备有不同规格的雾化片,喷孔直径从0.51.2mm分为几档,分为几档,可根据燃油品种和锅炉所采用的蒸发量选用可根据燃油品种和锅炉所采用的蒸发量选用 雾化片基本特性用标在其上的型号来表示。例如雾化片基本特性用标在其上的型号来表示。例如25-60号雾化片表示其喷油号雾化片表示其喷油量为量为25kgh,雾化角为雾化角为60。为了防止在油压不足时喷油雾化不良,新式的压力式喷油器带有喷油阀,结为了防止在油压不足时喷油
15、雾化不良,新式的压力式喷油器带有喷油阀,结构如图所示。构如图所示。弹簧弹簧6与阀与阀4保证最保证最低的喷油压力。低的喷油压力。AQpQ压力式喷油器喷油量的调节压力式喷油器喷油量的调节三种方法三种方法:1)改变喷油压力;)改变喷油压力;2)变换使用喷孔直径不同的喷嘴)变换使用喷孔直径不同的喷嘴(或喷油器或喷油器);3)改变投入工作的喷嘴)改变投入工作的喷嘴(或喷油器或喷油器)数目。数目。用改变油压的方法来调节油量,用改变油压的方法来调节油量,喷油量与油压的平方根成正比,当喷油量与油压的平方根成正比,当喷油量降到喷油量降到1/2时,油压必须降到时,油压必须降到14;而喷油器的油压最高为而喷油器的油
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