第三节
船舶辅锅炉的燃油设备及系统
13-3-1燃油在锅炉中的燃烧情况
? 1．燃油燃烧的特点
? 燃油沸点低于它的燃点，实际烧的不是“油”，而是
“油气”
? 油燃烧的速度取决于油滴蒸发速度、油气和空气相互
扩散的速度及油气氧化速度
? (1)油滴蒸发速度
? 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
? ①油气蒸发在油表面进行
? 单位质量燃油的表面积越大，单位时间蒸发的数量就越多
? 在锅炉中总是将油雾化成细小的油滴再进行燃烧
? 即油滴的蒸发速度与油的雾化质量有关
13-3-1-1 燃油燃烧的特点
? ②油气蒸发速度与油滴表面的油气分压力大小有关
? 要求油滴与周围介质有较大的相对速度，以加强油气扩散，减
小油滴附近油气的分压力
? ⑧油温越高，蒸发速度越快
? 在炉膛中要组织足够数量和较高温度的烟气回流对油进行加热
? (2)油气与空气相互扩散的速度
? 油气从油滴周围向四周扩散
? 为提高扩散速度，要提高助燃空气的速度，并增加空
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
13-3-1-1燃油燃烧的特点
? (3)油气氧化速度
? 环境温度越高，则氧化速度越快
? 炉膛内烟气温度越高，燃烧就越剧烈
? 温度较低时，燃烧进行慢，甚至不能保证稳定燃烧而熄火
? 要求锅炉低负荷时，炉膛出口的烟气温度不低于 1 000℃ 。
? 油气主要成分是高分子碳氢化合物
? 它在氧气不足而温度又很高时，会产生不对称的热分解
? 形成难燃的碳黑，容易造成不完全燃烧
? 因此，在油气着火之前一定要供人一定数量的空气与之充分混
合，尽量避免产生碳黑
13-3-1-2 空气过剩系数
? 1kg燃油完全燃烧时所需的理论空气量用 V。
(m3／ kg)表示 (以标准状况计 )
?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
?每公斤燃油完全燃烧时所需的空气量 (标准
状况 )可用下列经验公式近似计算；
V。 =0.26QD/1000 m3／ kg
式中,QD = 燃油的低热值
V。 = 11 m3／ kg
13-3-1-2 空气过剩系数
? 燃油在炉膛进行燃烧反应时
? 空气中的氧分子不可能都有机会与燃油成分接触
? 使油完全燃烧就要向炉膛内多送人空气
? 空气过剩系数
? 1kg燃油燃烧所用的实际空气量 Vk与所需的理论空气量
V0之比
α=Vk/V0
? α是保持锅炉经济运行的重要指标
? α越大，风机耗能越大，锅炉排烟损失越大
? α太小，锅炉的不完全燃烧损失又可能太大
? 燃油锅炉合适的 α一般为 1.05～ 1.2
13-3-1-3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
?燃烧过程可分为两个阶段：
? (1)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
? (2)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，遇明火着火燃烧
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程
? 燃烧器由喷油器和配风器等组成
? 装在锅炉前墙风道中，前端对着炉墙上的喷火口
? 喷油器将油雾化成细小油滴
? 使油雾以一定的旋转速度从喷油嘴的喷孔中喷入炉内
? 形成有一定锥角的空心圆锥
? 油雾在前进中不断与空气掺混
? 离喷嘴越远，油雾层厚度越大，而浓度越小
? 空气经配风器进入炉膛
? 被挡风罩或挡风板分为两部分
? 一部分紧贴着喷油器吹出，称为一次风 (根部风 )
? 保证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合，从而
减少产生碳黑的可能性
? 另一部分风沿炉墙喷火口外围进入炉膛，称为二次风
? 供给燃烧所需的大部分空气
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程
?空气经配风器斜向叶片形成与油雾反向旋
转的气流
? 以利于油的蒸发和与空气的混合
?旋转气流在离心力作用下向外扩张
? 气流旋转越强烈，扩张角越大
? 气流中心形成低压，吸引高温烟气回流 (回流区 )
? 加速了油雾的蒸发、升温、分解和与空气混合
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程
?着火前沿
? 油气混合可燃气被点燃后形成的燃烧带
?它一方面要向燃烧器方向扩展
?另一方面又随气流反方向向炉膛内流动
?当两者速度相等时，着火前沿便稳定在一定
位置上
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
?要使燃油燃烧好主要取决于：
? (1)油的雾化质量良好
? 油滴雾化越细，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
? (2)要有适量的一次风和二次风
? 一次风量占总风量的 10％～ 30％
? 太少则油雾在着火前就会高温裂解,烟囱冒黑烟
? 太多会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火吹灭
? 二次风量大小关系到过剩空气系数合适与否，直接
影响不完全燃烧损失和排烟损失
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
? (3)油雾和空气应该混合均匀，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，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
? 太高会使油在炉膛停留时间太短来不及完全燃烧
? 太低不能保证足够高的炉膛烟气温度，不利于完全
燃烧
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? 燃烧器主要由喷油器、配风器及电点火器组成。
? 燃油是通过喷油器 (油枪或油头 )喷进炉内的
? 喷油器有两个作用：
? 一是控制喷人炉内燃油的数量
? 二是将燃油雾化，保证在炉膛内的燃烧质量
? 喷油器要求：
? (1)有较大的调节幅度，以适应不同蒸发量的需要
? (2)在要求的喷油量范围内，获得尽可能细的油滴
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? (3)油雾有一个适当的雾化角，以适合配风器的要求
? 油雾离开喷油器后
? 燃油一方面外喷射，有轴向速度
? 同时还旋转，有切向速度
? 油雾形成空心的圆锥形，其圆锥的顶角叫做雾化角
? 雾化角应稍大于经配风器出口气流的扩张角，使油雾能与
空气均匀混合
? 雾化角应与喷火口配合恰当
? 过大油雾会喷在喷火口上产生结碳
? 过小则从油雾锥体外漏人的空气不能与油雾很好
地混合。
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? (4)油雾流的流量密度分布要合适
? 单位时间内通过垂直于油雾流轴向速度的单位面
积上的燃油体积，单位是 cm3／ cm2·s
? 喷油器还要结构简单，运行可靠，操作和调
节方便，检修和清洗容易，并易于实现自动
控制
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? 常用的喷油器有以下几种：
? (1)压力式喷油器
? 喷油器后端管接头 5与输油管相连，其中装有滤甲 6
? 管接头用螺纹连接于空心的喷油器本体 4上
? 后者前端以螺纹连接喷嘴体 3
? 雾化片 2被喷嘴帽 1用螺纹拧紧在喷嘴体上
13-3-2-1 喷油器
?喷嘴 (喷嘴体、雾化片和喷嘴帽 )对喷油量的
大小和雾化质量的好坏起着决定性作用
?油泵 (升压 )— 喷油器 — 喷嘴体上 6～ 8个通
孔 — 环形浅槽 — 旋涡室 (强烈旋转 ) — 旋涡
室壁面限制 (旋转半径不断缩小 ) — 喷孔喷
出
13-3-2-1 喷油器
? 油流旋转切向速度
? 随旋转半径的缩小而增加，压力也越来越低
? 当压力降低到低于外面气体的压力时
? 外面气体就被吸人喷油器，使中心形成一个气体旋涡
? 所以油离开喷油器时是呈环形截面喷出，形成空心圆锥形
? 旋转越强烈，则雾化角越大
13-3-2-1 喷油器
? 油喷出后，由于油流本身的紊流脉动以及油流
和空气相互撞击而雾化成细小的油滴
? 影响雾化质量的主要因素有：
? (1)油压
? 油压越高，喷出速度越快，雾化质量越好
? 但超过 2MPa后，雾化质量改善不明显，耗能却
增加
? 船用燃油锅炉燃油系统的最高压力多不超过 2～
3MPa
? 要保证良好雾化的最低油压是 0.7MPa左右
13-3-2-1 喷油器
? (2)喷孔直径
? 喷孔直径越小，油膜越薄，雾化质量越好
? 故每个喷嘴的喷油量不宜过大
? (3)油流旋转的强烈程度
? 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，有利于雾化
? (4)油的粘度
? 粘度越小，分子间摩擦力越小，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
13-3-2-1 喷油器
?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
? 常配备有不同规格的雾化片
? 喷孔直径从 0.5～ 1.2mm分为几档
? 可根据燃油品种和锅炉的蒸发量选用
? 为防在油压不足时喷油以至雾化不良
? 新式压力式喷油器带有喷油阀，结构如图 13—
18所示
?燃油泵 — 加热器 — 喷油器进口 — 出口 —
燃油泵进口
13-3-2-1 喷油器
? 喷油器出口管上装有电磁阀
? 该阀开启时燃油压力较低，燃油空载循环
? 当该阀关闭时，油压迅速升高
? 作用在喷油阀 4上，克服弹簧 6的张力将阀顶开，油即喷出
? 其螺旋销 14右端装有过滤元件
? O型密封圈 7后的漏油引回油泵进口
13-3-2-1压力式喷油器
?可以做成同一个喷油器有多油路和多喷嘴
? 以便加大喷油量或实现分级燃烧控制
?喷油量调节有三种方法：
? 改变喷油压力
? 变换使用喷孔直径不同的喷嘴 (或喷油器 )
? 改变投入工作的喷嘴 (或喷油器 )数目
船舶辅锅炉的燃油设备及系统
13-3-1燃油在锅炉中的燃烧情况
? 1．燃油燃烧的特点
? 燃油沸点低于它的燃点，实际烧的不是“油”，而是
“油气”
? 油燃烧的速度取决于油滴蒸发速度、油气和空气相互
扩散的速度及油气氧化速度
? (1)油滴蒸发速度
? 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
? ①油气蒸发在油表面进行
? 单位质量燃油的表面积越大，单位时间蒸发的数量就越多
? 在锅炉中总是将油雾化成细小的油滴再进行燃烧
? 即油滴的蒸发速度与油的雾化质量有关
13-3-1-1 燃油燃烧的特点
? ②油气蒸发速度与油滴表面的油气分压力大小有关
? 要求油滴与周围介质有较大的相对速度，以加强油气扩散，减
小油滴附近油气的分压力
? ⑧油温越高，蒸发速度越快
? 在炉膛中要组织足够数量和较高温度的烟气回流对油进行加热
? (2)油气与空气相互扩散的速度
? 油气从油滴周围向四周扩散
? 为提高扩散速度，要提高助燃空气的速度，并增加空
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
13-3-1-1燃油燃烧的特点
? (3)油气氧化速度
? 环境温度越高，则氧化速度越快
? 炉膛内烟气温度越高，燃烧就越剧烈
? 温度较低时，燃烧进行慢，甚至不能保证稳定燃烧而熄火
? 要求锅炉低负荷时，炉膛出口的烟气温度不低于 1 000℃ 。
? 油气主要成分是高分子碳氢化合物
? 它在氧气不足而温度又很高时，会产生不对称的热分解
? 形成难燃的碳黑，容易造成不完全燃烧
? 因此，在油气着火之前一定要供人一定数量的空气与之充分混
合，尽量避免产生碳黑
13-3-1-2 空气过剩系数
? 1kg燃油完全燃烧时所需的理论空气量用 V。
(m3／ kg)表示 (以标准状况计 )
?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
?每公斤燃油完全燃烧时所需的空气量 (标准
状况 )可用下列经验公式近似计算；
V。 =0.26QD/1000 m3／ kg
式中,QD = 燃油的低热值
V。 = 11 m3／ kg
13-3-1-2 空气过剩系数
? 燃油在炉膛进行燃烧反应时
? 空气中的氧分子不可能都有机会与燃油成分接触
? 使油完全燃烧就要向炉膛内多送人空气
? 空气过剩系数
? 1kg燃油燃烧所用的实际空气量 Vk与所需的理论空气量
V0之比
α=Vk/V0
? α是保持锅炉经济运行的重要指标
? α越大，风机耗能越大，锅炉排烟损失越大
? α太小，锅炉的不完全燃烧损失又可能太大
? 燃油锅炉合适的 α一般为 1.05～ 1.2
13-3-1-3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
?燃烧过程可分为两个阶段：
? (1)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
? (2)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，遇明火着火燃烧
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程
? 燃烧器由喷油器和配风器等组成
? 装在锅炉前墙风道中，前端对着炉墙上的喷火口
? 喷油器将油雾化成细小油滴
? 使油雾以一定的旋转速度从喷油嘴的喷孔中喷入炉内
? 形成有一定锥角的空心圆锥
? 油雾在前进中不断与空气掺混
? 离喷嘴越远，油雾层厚度越大，而浓度越小
? 空气经配风器进入炉膛
? 被挡风罩或挡风板分为两部分
? 一部分紧贴着喷油器吹出，称为一次风 (根部风 )
? 保证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合，从而
减少产生碳黑的可能性
? 另一部分风沿炉墙喷火口外围进入炉膛，称为二次风
? 供给燃烧所需的大部分空气
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程
?空气经配风器斜向叶片形成与油雾反向旋
转的气流
? 以利于油的蒸发和与空气的混合
?旋转气流在离心力作用下向外扩张
? 气流旋转越强烈，扩张角越大
? 气流中心形成低压，吸引高温烟气回流 (回流区 )
? 加速了油雾的蒸发、升温、分解和与空气混合
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程
?着火前沿
? 油气混合可燃气被点燃后形成的燃烧带
?它一方面要向燃烧器方向扩展
?另一方面又随气流反方向向炉膛内流动
?当两者速度相等时，着火前沿便稳定在一定
位置上
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
?要使燃油燃烧好主要取决于：
? (1)油的雾化质量良好
? 油滴雾化越细，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
? (2)要有适量的一次风和二次风
? 一次风量占总风量的 10％～ 30％
? 太少则油雾在着火前就会高温裂解,烟囱冒黑烟
? 太多会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火吹灭
? 二次风量大小关系到过剩空气系数合适与否，直接
影响不完全燃烧损失和排烟损失
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
? (3)油雾和空气应该混合均匀，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，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
? 太高会使油在炉膛停留时间太短来不及完全燃烧
? 太低不能保证足够高的炉膛烟气温度，不利于完全
燃烧
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? 燃烧器主要由喷油器、配风器及电点火器组成。
? 燃油是通过喷油器 (油枪或油头 )喷进炉内的
? 喷油器有两个作用：
? 一是控制喷人炉内燃油的数量
? 二是将燃油雾化，保证在炉膛内的燃烧质量
? 喷油器要求：
? (1)有较大的调节幅度，以适应不同蒸发量的需要
? (2)在要求的喷油量范围内，获得尽可能细的油滴
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? (3)油雾有一个适当的雾化角，以适合配风器的要求
? 油雾离开喷油器后
? 燃油一方面外喷射，有轴向速度
? 同时还旋转，有切向速度
? 油雾形成空心的圆锥形，其圆锥的顶角叫做雾化角
? 雾化角应稍大于经配风器出口气流的扩张角，使油雾能与
空气均匀混合
? 雾化角应与喷火口配合恰当
? 过大油雾会喷在喷火口上产生结碳
? 过小则从油雾锥体外漏人的空气不能与油雾很好
地混合。
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? (4)油雾流的流量密度分布要合适
? 单位时间内通过垂直于油雾流轴向速度的单位面
积上的燃油体积，单位是 cm3／ cm2·s
? 喷油器还要结构简单，运行可靠，操作和调
节方便，检修和清洗容易，并易于实现自动
控制
13-3-2-1燃烧器 -喷油器
? 常用的喷油器有以下几种：
? (1)压力式喷油器
? 喷油器后端管接头 5与输油管相连，其中装有滤甲 6
? 管接头用螺纹连接于空心的喷油器本体 4上
? 后者前端以螺纹连接喷嘴体 3
? 雾化片 2被喷嘴帽 1用螺纹拧紧在喷嘴体上
13-3-2-1 喷油器
?喷嘴 (喷嘴体、雾化片和喷嘴帽 )对喷油量的
大小和雾化质量的好坏起着决定性作用
?油泵 (升压 )— 喷油器 — 喷嘴体上 6～ 8个通
孔 — 环形浅槽 — 旋涡室 (强烈旋转 ) — 旋涡
室壁面限制 (旋转半径不断缩小 ) — 喷孔喷
出
13-3-2-1 喷油器
? 油流旋转切向速度
? 随旋转半径的缩小而增加，压力也越来越低
? 当压力降低到低于外面气体的压力时
? 外面气体就被吸人喷油器，使中心形成一个气体旋涡
? 所以油离开喷油器时是呈环形截面喷出，形成空心圆锥形
? 旋转越强烈，则雾化角越大
13-3-2-1 喷油器
? 油喷出后，由于油流本身的紊流脉动以及油流
和空气相互撞击而雾化成细小的油滴
? 影响雾化质量的主要因素有：
? (1)油压
? 油压越高，喷出速度越快，雾化质量越好
? 但超过 2MPa后，雾化质量改善不明显，耗能却
增加
? 船用燃油锅炉燃油系统的最高压力多不超过 2～
3MPa
? 要保证良好雾化的最低油压是 0.7MPa左右
13-3-2-1 喷油器
? (2)喷孔直径
? 喷孔直径越小，油膜越薄，雾化质量越好
? 故每个喷嘴的喷油量不宜过大
? (3)油流旋转的强烈程度
? 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，有利于雾化
? (4)油的粘度
? 粘度越小，分子间摩擦力越小，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
13-3-2-1 喷油器
?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
? 常配备有不同规格的雾化片
? 喷孔直径从 0.5～ 1.2mm分为几档
? 可根据燃油品种和锅炉的蒸发量选用
? 为防在油压不足时喷油以至雾化不良
? 新式压力式喷油器带有喷油阀，结构如图 13—
18所示
?燃油泵 — 加热器 — 喷油器进口 — 出口 —
燃油泵进口
13-3-2-1 喷油器
? 喷油器出口管上装有电磁阀
? 该阀开启时燃油压力较低，燃油空载循环
? 当该阀关闭时，油压迅速升高
? 作用在喷油阀 4上，克服弹簧 6的张力将阀顶开，油即喷出
? 其螺旋销 14右端装有过滤元件
? O型密封圈 7后的漏油引回油泵进口
13-3-2-1压力式喷油器
?可以做成同一个喷油器有多油路和多喷嘴
? 以便加大喷油量或实现分级燃烧控制
?喷油量调节有三种方法：
? 改变喷油压力
? 变换使用喷孔直径不同的喷嘴 (或喷油器 )
? 改变投入工作的喷嘴 (或喷油器 )数目
