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
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
)( gHp sw ?? ???
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
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
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
ts
tb
tm
KW / m5 0 0 0 22 ???
弹状流动
KW /m1 5 0 0 22 ???
环状流动
雾状流动
KW /m1 8 0 0 0 22 ???
泡状流动
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。
DGK /? 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) 。
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。
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。
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 。
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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 )
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 。
11
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
2.汽水分离设备
水下孔板
集汽板
(1)水下孔板和集汽板
水下孔板作用：均
衡蒸发平面负荷。
应放在最低水位以
下 100~150mm。
12
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
(2)集汽管
集汽管 波形百叶窗式挡汽板
蒸汽出汽口
进汽缺口
集汽板与集汽管相比：
① 距页面更高 ；
② 阻力小；
③ 开孔更多故汽流局部流速较低。
13
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
3.防止蒸汽携水 [Water Carry-over]的措施
(1)防止水位过高，不宜在高负荷下高水位运行 。
a,水位表中指示的水位比实际水位低得。
b,蒸发平面上蒸汽逸出速度大，更易带水。
(2)严格控制水质，避免含盐量高引起汽水共腾 。
(3)锅炉供汽量不宜增加过快, 以防汽包内压力
骤降，水产生“自蒸发”现象而导致汽泡急剧
增多，水位上升，分离高度减小 。
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三、锅炉的蒸汽、给水、凝水和排污系统 (★★★★★ )
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
3-减压阀
2-蒸汽总分配阀箱
6-蒸汽压力调节阀
4-低压蒸汽分配联箱
5-废气锅炉蒸汽管
1-燃油锅炉蒸汽管
7-接岸供汽管
8-停汽阀
9-凝水回流联箱
10-凝水观察柜
11-给水截止阀
12-给水止回阀
13-底部排污阀
14-表面排污阀
15-止回阀
16-舷旁排污阀
17-阻汽器
18-滤器
19-安全阀
炉水碱度、含盐量过高,
或者漂浮在水面上的油
污、泡沫和悬浮物太多，
可通过上排污阀进行上
排污。
热水井作为凝水管路和给水管路间的
缓冲器，作用,①投放炉水处理药品；
②补水；③过滤杂质和油污。
给水泵通常设 两台，
为旋涡泵或多级离心泵。
采用间断供水或节流
调节、连续供水方式。
沿给水流向,给水管先设
一个截止止回阀，靠近锅
炉设一个截止阀。 止回阀
防止倒灌，截止阀用于维
修止回阀时关闭。 炉水含油会使受热面变形或爆裂,所以加
热油舱 (柜 )的蒸汽凝
水首先进入 观察柜，
若水有油应将凝水放
舱底。
在蒸汽供大于求时经蒸汽压力
调节阀向大气冷凝器泄放蒸汽，
大气冷凝器是没有真空度的冷
凝器。
停汽阀至总蒸汽分
配联箱之间设有单
向阀。蒸汽经总蒸
汽分配联箱 送往油
柜加热 (不需减压 )、
低压蒸汽分配联箱
(需减压 )等。
加热油柜的蒸汽管路
(凝水管路 )出口设阻汽
器，为了尽量利用蒸汽
凝结的热量。
沿给水流向,给水管先设一
个截止止回阀，靠近锅炉设
一个截止阀。 止回阀防止倒
灌，截止阀用于维修止回阀
时关闭。 为减小热应力，在
锅炉工作水面设内给水管。
内给水管是在下半圆开有很
多小孔的水平管，并位于工
作水面之下。
15
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
总 (高压 )蒸汽分配联箱
至大汽冷凝器
Reducing V/V
From Boiler
至低压蒸汽
分配联箱
Ashore V/V
16
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
低压蒸汽分配联箱
来自高压蒸
汽分配联箱
Safety V/V
Drain
To A/C Plant
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
Hotwell
Feed Pump(Multi-Stage
Centrifugal Pump)
Sight Glass
Condensated Water Sight Tank
Makeup
Water
18
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
表面排污 (上排污 ),清除水面油污、泡沫等
(1)先将炉水加至 接近最高水位 再开始排污，当
水位降至浮渣盘高度时停止 排污。如一次排出水
量不够，可重复操作。排污时注意水位变化。
(2)表面排污可在含盐量高 (>1000mg/L Nacl)、碱
度太大、汽水共腾、炉水进油或大修后进行。一
般 在投药前 进行，以免药物在起作用前损失。
19
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
底部排污 (下排污 ),排除底部泥渣和沉淀物
(1)在 水位较高 时开始，密切注意水位变化，谨
防失水。阀全开时间不超过 30s，每次排污量按
1/3~1/2水位计高度 。废气锅炉也要进行排污。
(2)可定期在投药后进行。 在熄火后半小时或锅
炉负荷较低,锅筒压力在 0.4~0.5MPa时进行，
此时炉水比较平静，有更多的泥渣沉积在底部。
20
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
如需调节排污流量，可在排污阀管路上装调节
阀，后装通海阀 (避免管路压力水击 )
(1)开启顺序：通海阀 ?
排污阀 ?调节阀
(2)关闭顺序：调节阀 ?
排污阀 ?通海阀
通海阀
排污阀
调节阀
21
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
四、汽、水系统常见故障
1.失水,锅炉水位低于最低工作水位, 使上部
受热面失去炉水冷却而烧坏 。
(1)如 叫水进入水位计，可迅速加大给水,因为
水位仍在水位计通水管之上，。
(2)如 叫水不来，应立即停炉，千万不能向炉内
补水,以防炽热的受热面突遇冷水而爆裂，甚
至招致锅炉爆炸。待冷却后进一步检查受热面
损坏程度，查明和排除给水不足原因。
22
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
2.满水,锅炉水位高于最高工作水位 。 使所供蒸
汽大量携水，导致水击、腐蚀管路设备 。
(1)立即 停止送汽，进行上排污,直到水位正常；
(2)同时开启蒸汽管路和设备上的 泄水阀 ；
(3)排除水位自动控制系统故障。
23
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
3.受热面管子破裂 [Broken]
如不太严重，可暂时监视使用。除已严重失
水外，可继续给水，保持水位。 如水位下降
较快，应立即停炉 (不应立即放水 )，在停炉
尚有汽压时查明漏水部位。 锅炉冷却后，即
可将其中的水放尽，进入炉内堵管。
结垢严重、水循环不良导致管壁过热或管路腐
蚀严重。现象：① 使水位、汽压迅速降低； ②,
烟囱冒, 白烟, (水雾 )； ③ 有时能听到异常声
音,有时可从烟箱的泄放考克放出水来。
24
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
(1)水管锅炉可用钢制锥塞堵住破管两端,借助
蒸汽压力保证严密性。
(2)烟管锅炉可用堵棒将破管堵死,但堵管数目
不宜过多，堵管后应进行水压试验。
堵管方法：
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
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
)( gHp sw ?? ???
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
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
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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
ts
tb
tm
KW / m5 0 0 0 22 ???
弹状流动
KW /m1 5 0 0 22 ???
环状流动
雾状流动
KW /m1 8 0 0 0 22 ???
泡状流动
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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。
DGK /? 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) 。
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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。
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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。
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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 。
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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 )
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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 。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
2.汽水分离设备
水下孔板
集汽板
(1)水下孔板和集汽板
水下孔板作用：均
衡蒸发平面负荷。
应放在最低水位以
下 100~150mm。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
(2)集汽管
集汽管 波形百叶窗式挡汽板
蒸汽出汽口
进汽缺口
集汽板与集汽管相比：
① 距页面更高 ；
② 阻力小；
③ 开孔更多故汽流局部流速较低。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
3.防止蒸汽携水 [Water Carry-over]的措施
(1)防止水位过高，不宜在高负荷下高水位运行 。
a,水位表中指示的水位比实际水位低得。
b,蒸发平面上蒸汽逸出速度大，更易带水。
(2)严格控制水质，避免含盐量高引起汽水共腾 。
(3)锅炉供汽量不宜增加过快, 以防汽包内压力
骤降，水产生“自蒸发”现象而导致汽泡急剧
增多，水位上升，分离高度减小 。
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三、锅炉的蒸汽、给水、凝水和排污系统 (★★★★★ )
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
3-减压阀
2-蒸汽总分配阀箱
6-蒸汽压力调节阀
4-低压蒸汽分配联箱
5-废气锅炉蒸汽管
1-燃油锅炉蒸汽管
7-接岸供汽管
8-停汽阀
9-凝水回流联箱
10-凝水观察柜
11-给水截止阀
12-给水止回阀
13-底部排污阀
14-表面排污阀
15-止回阀
16-舷旁排污阀
17-阻汽器
18-滤器
19-安全阀
炉水碱度、含盐量过高,
或者漂浮在水面上的油
污、泡沫和悬浮物太多，
可通过上排污阀进行上
排污。
热水井作为凝水管路和给水管路间的
缓冲器，作用,①投放炉水处理药品；
②补水；③过滤杂质和油污。
给水泵通常设 两台，
为旋涡泵或多级离心泵。
采用间断供水或节流
调节、连续供水方式。
沿给水流向,给水管先设
一个截止止回阀，靠近锅
炉设一个截止阀。 止回阀
防止倒灌，截止阀用于维
修止回阀时关闭。 炉水含油会使受热面变形或爆裂,所以加
热油舱 (柜 )的蒸汽凝
水首先进入 观察柜，
若水有油应将凝水放
舱底。
在蒸汽供大于求时经蒸汽压力
调节阀向大气冷凝器泄放蒸汽，
大气冷凝器是没有真空度的冷
凝器。
停汽阀至总蒸汽分
配联箱之间设有单
向阀。蒸汽经总蒸
汽分配联箱 送往油
柜加热 (不需减压 )、
低压蒸汽分配联箱
(需减压 )等。
加热油柜的蒸汽管路
(凝水管路 )出口设阻汽
器，为了尽量利用蒸汽
凝结的热量。
沿给水流向,给水管先设一
个截止止回阀，靠近锅炉设
一个截止阀。 止回阀防止倒
灌，截止阀用于维修止回阀
时关闭。 为减小热应力，在
锅炉工作水面设内给水管。
内给水管是在下半圆开有很
多小孔的水平管，并位于工
作水面之下。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
总 (高压 )蒸汽分配联箱
至大汽冷凝器
Reducing V/V
From Boiler
至低压蒸汽
分配联箱
Ashore V/V
16
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
低压蒸汽分配联箱
来自高压蒸
汽分配联箱
Safety V/V
Drain
To A/C Plant
17
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
Hotwell
Feed Pump(Multi-Stage
Centrifugal Pump)
Sight Glass
Condensated Water Sight Tank
Makeup
Water
18
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
表面排污 (上排污 ),清除水面油污、泡沫等
(1)先将炉水加至 接近最高水位 再开始排污，当
水位降至浮渣盘高度时停止 排污。如一次排出水
量不够，可重复操作。排污时注意水位变化。
(2)表面排污可在含盐量高 (>1000mg/L Nacl)、碱
度太大、汽水共腾、炉水进油或大修后进行。一
般 在投药前 进行，以免药物在起作用前损失。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
底部排污 (下排污 ),排除底部泥渣和沉淀物
(1)在 水位较高 时开始，密切注意水位变化，谨
防失水。阀全开时间不超过 30s，每次排污量按
1/3~1/2水位计高度 。废气锅炉也要进行排污。
(2)可定期在投药后进行。 在熄火后半小时或锅
炉负荷较低,锅筒压力在 0.4~0.5MPa时进行，
此时炉水比较平静，有更多的泥渣沉积在底部。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
如需调节排污流量，可在排污阀管路上装调节
阀，后装通海阀 (避免管路压力水击 )
(1)开启顺序：通海阀 ?
排污阀 ?调节阀
(2)关闭顺序：调节阀 ?
排污阀 ?通海阀
通海阀
排污阀
调节阀
21
船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
四、汽、水系统常见故障
1.失水,锅炉水位低于最低工作水位, 使上部
受热面失去炉水冷却而烧坏 。
(1)如 叫水进入水位计，可迅速加大给水,因为
水位仍在水位计通水管之上，。
(2)如 叫水不来，应立即停炉，千万不能向炉内
补水,以防炽热的受热面突遇冷水而爆裂，甚
至招致锅炉爆炸。待冷却后进一步检查受热面
损坏程度，查明和排除给水不足原因。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
2.满水,锅炉水位高于最高工作水位 。 使所供蒸
汽大量携水，导致水击、腐蚀管路设备 。
(1)立即 停止送汽，进行上排污,直到水位正常；
(2)同时开启蒸汽管路和设备上的 泄水阀 ；
(3)排除水位自动控制系统故障。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
3.受热面管子破裂 [Broken]
如不太严重，可暂时监视使用。除已严重失
水外，可继续给水，保持水位。 如水位下降
较快，应立即停炉 (不应立即放水 )，在停炉
尚有汽压时查明漏水部位。 锅炉冷却后，即
可将其中的水放尽，进入炉内堵管。
结垢严重、水循环不良导致管壁过热或管路腐
蚀严重。现象：① 使水位、汽压迅速降低； ②,
烟囱冒, 白烟, (水雾 )； ③ 有时能听到异常声
音,有时可从烟箱的泄放考克放出水来。
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船舶辅机 ?第 13章 船舶辅锅炉装置 [Marine Auxiliary Boiler]
(1)水管锅炉可用钢制锥塞堵住破管两端,借助
蒸汽压力保证严密性。
(2)烟管锅炉可用堵棒将破管堵死,但堵管数目
不宜过多，堵管后应进行水压试验。
堵管方法：
