第四节
船舶辅锅炉的汽、水系统
13-4 船舶辅锅炉的汽、水系统
?水管锅炉的水循环可采用两种方式；
? 利用泵使汽水混合物经受热面的强制循环
? 利用水与汽水混合物的密度
? 目前大多数船用锅炉采用自然循环
? 自然循环的优点是设备简单，无需专门的循环泵。
13-4-1 炉水的自然循环
? 1.自然循环的基本原理
? 水管锅炉的自然循环回路由汽包、水筒 (或联箱 )、下降管及上升管
(蒸发受热面 )组成，其循环回路简图如图 13— 27所示。
? 上升管由水冷壁和蒸发管束组成，其中的炉水
? 接受烟气传递给它的热量之后，变成汽水混合物，其平均密度为 PJ。
下降管位于炉墙外侧受热，其中的炉水密度为 Pw。 在水筒 (或联箱 )中，
由于下降管的水产生的静压头大于上升管中汽水混合物产生静压头，
水就沿下降管向下流动，汽水混合物则沿着上升管向上流动，进入汽
包，在汽包内进行汽水分离，分离出来的蒸汽供应外界。同时向汽包
内补充同蒸发量等量的水，补充进来的水和分离出来的水又混合在一
起沿下降管流向水筒，形成自然水循环。只要上升
? 管内炉水不断地被加热，水循环就这样不断地进行着
13-4-1 炉水的自然循环
? 管内炉水不断地被加热，水循环就这样不断地进行着
? 产生自然水循环的循环动力是下降管与上升管的水和
汽水混合合物压力之差，以符号 ap表示。
?,卸：／／ (Pw— Ps)g ’h (13— 6)
? 式中：／／ —— 从上升管出口中心到水包中心的高度，
m；
? ／ w—— 下降管内水的密度,kg／ m’；,
13-4-1 炉水的自然循环
? PJ—— 上升管内汽、水混合物的平均密度，
kg／ m’，
? g—— 重力加速度； m／ s’。
2,上升管的流动状况和限制壁沮过高的条件
?在蒸发受热面上进行着水变为汽水混合物
的沸腾过程。锅炉安全工作的重要条件之
一是
13-4-1 炉水的自然循环
? 蒸发受热面的管壁温度不超过其金属的许用温度。
根据传热学，水管锅炉蒸发受热面管外壁温度与
管内工质温度、管内壁对流放热系数口。、管内
水垢和管壁金属的导热热阻及单位受热面热负荷 g
有关。目前船用锅炉工作压力最高约为 6MPa,管
内工质的温度 (该压力下水的饱和温度 )不超过
276℃ 。水垢热阻与水质情况有关，目前炉水处理
良好已能作到基本上无垢运行；而金属的热阻较
小；因此管子外壁温度与管内工质温度差主要取
决于口：及 Qo现分析 02与 g对管壁温度的影响 。
13-4-1 炉水的自然循环
? 从一根上升管看，管内汽水流动的情况在进水量不太大
时沿管长／大致可以分为 Ⅵ 段，见图 13— 28。
? 第 1段是从人口到开始沸腾点，水逐渐被加热至沸点 JJ，
壁温 26随工质平均温度 cn一起逐渐升高。这段管内壁对水
的对流放热系数口：主要取决于水的流速。第 Ⅱ 段是管内
水的平均温度仍低于沸点，但近壁处水温已达到沸点而开
始产生汽泡。当汽泡跃离内壁后转人水流的核心区域时，
立即被冷凝，相应地提高了核心水流的温度，管壁温度继
续上升。因为有汽泡产生，所以。：增大。到第 Ⅱ 段，管
内水流已全面达到沸点并保持不变，壁温高于沸点并大致
稳定。在这段内汽泡分布在整个断面上，这种流动方式叫
做泡状流动。进入第 N段后，前后小汽泡逐渐融
13-4-1 炉水的自然循环
合成大汽泡，在管中心处成为炮弹状，叫做弹状流动。弹状流动
易使管内壁受到周期性的加热和冷却，管壁容易产生热疲劳应
力。进入第 V段后，前后炮弹状汽泡联成一个汽柱，核心汽柱是
带有游散细水滴的汽流，周围贴壁处是一环状水层，所以叫环
状流动，其放热情况仍取决于环状水层中汽泡扰动程度。当进
入第 Ⅵ 段时，近壁处只有一薄层水膜，而且表面光滑，与中心
汽柱间没有水滴交换。中心汽流速度大时可能撕破这一薄膜，
形成微细水滴被汽流带走。这种流动方式叫做弥散流 (或称雾状
流动 )。这时即使汽流总的干度 J仍小于 1，但局部壁面被撕去水
膜，形成汽膜，使放热恶化。薄水膜也可能被烤干，水中盐分
积存造成壁温急剧上升 (如图 13— 28所示 )。当干度大于所谓临界
干度时，即使热负荷不大，也有这种壁温突升的现象存在，应
尽量防止。到第 Ⅵ 段结束后,z； 1,就属于过热段了。当进水
量充足时，后面的第 Ⅵ 段甚至 V段就可能不出现。
13-4-1 炉水的自然循环
在第 1段，因水对管壁的对流放热系数 02约为 5 000W／ m’,K,热阻 1
／ o。 不大，管内壁相对工质的温圈 13-28 上升管汽水流动情况升不
过 100℃ 左右。从第：段开始直到第 V段结束，均属于沫态沸腾，此时
口。恕 18 000W／ m2,K，,管内壁的温升只有 33℃ 左右。第 Ⅵ 段管
内壁局部形成一层蒸汽膜,d2就降至只有 1 500W／ m’,K左右，管内
壁温升将达 396℃ 左右。一般船用锅炉蒸发受热面大多采用低碳钢，
允许工作温度大约 450℃,因此不允许管内沸腾进入第 Ⅵ 段，要限制
蒸发受热面出口湿蒸汽的干度不要大于临界干度。一般当 J≥o,5时，
上升管即进入雾状流动状态。
? 以上讨论是当受热面热负荷在正常范围的情况。当热负荷增加至某
一临界值时，管内蒸发剧烈，单位面积受热面上的汽泡数目急剧增加，
密集的汽泡连成一片，此时将由沫态沸腾过渡到膜态沸腾，管壁温度
将急剧上升，使管壁烧坏。因此为了保证蒸发受热面安全工作，还要
特别注意不要发生偏燃，而导致局部受热面的热负荷达到临界热负荷。
13-4-1 炉水的自然循环
3．保证自然水循环良好的措施
? 为了防止蒸发受热面过热烧坏，除了防止受热
面热负荷过大和结垢严重外，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
tOo(以上升管人口处计 )和进水流量 G。 这也就是
要求上升管有足够的循环倍率 K—— 人口处进水
流量 G(kg／ h)与出口处蒸汽流量 D(kg／ h)之比。
可见 K＝ G／ D大，出口蒸汽干度 J就越小 (JxD／ G：
1／ K)。 为了防止上升管末端出现雾状流动状态或
热负荷偏离时出现膜状沸腾，循环倍率 K至少应
大于 4(J<0,25)，
13-4-1 炉水的自然循环
? 不同位置的上升管热负荷是不同的。热负荷大
的上升管 (如水冷壁、前排沸水管 )含汽量多，由
式 (13— 6)可知，循环动力也大，故进水流量和循
环流速 T／ do也大，这种现象称为自然循环的自
补偿能力。热负荷小的上升管循环流速 too也小，
换热特别弱的 (例如管外积灰或管内结垢严重 )可
能出现循环停滞 (一般认为 K＝ G／ D＝ 1即属循环
停滞 )甚至循环倒流的情况，这样
? 的管子有可能因冷却不良而烧坏。
? 为了保证良好的水循环，在设计和管理上应注
意以下几个方面：
13-4-3 锅炉的蒸汽、给水、凝
水和排污系统
? 锅炉所产生的蒸汽，通过管道输送至各处
? 绝大部分蒸汽在工作之后凝结成水
? 由凝水系统流回热水井
? 再由给水泵经给水系统送回锅炉
? 由于消耗和漏泄
? 凝结水量少于锅炉供汽量
? 再加上锅炉需要排污
? 所以需要向热水井补充给水
? 现以图 13— 31所示的某柴油机船的蒸汽、凝水、
给水和排污系统为例，说明锅炉汽水系统的组成
和工作情况
13-4-3-1 蒸汽系统
? 将锅炉产生的蒸汽按需要送至各用汽设备
? 蒸汽 — 停汽阀 8 — 沿蒸汽管 1和 5 — 单向阀 — 汇集
于蒸汽总分配联箱 2
? 一部分蒸汽送至油舱加热蒸汽分配联箱
? 各油舱、油柜供加热
? 另一部分蒸汽则经减压阀 3至低压蒸汽分配联箱 4
? 送至空调装置等供加热及供其它生活杂用
13-4-3-1 蒸汽系统
? 蒸汽压力调节阀 6
? 在废气锅炉与总蒸汽分配联箱之间的蒸汽管 5上
? 在蒸汽供大于求时向冷凝器泄放多余蒸汽
? 接岸供汽管 7
? 修船时若锅炉停炉，可由岸上或其它船舶供汽
? 蒸汽分配联箱底部装有泄水管
? 在刚开始供汽暖管时放出凝结水
? 以免通汽时在管道中产生水击
13-4-3-2 凝水系统
?回收各处的蒸汽凝水，并防止混入水中的
油污进入锅炉
?供各处加热的蒸汽，放出热量后凝结成水，
经回水管的阻汽器流回
? 阻汽器总会有一部分蒸汽漏过
? 当凝水流出阻汽器时，因压力降低，可能产生
二次蒸汽
? 所以凝水在进人热水井前先经大气式冷凝器冷
却，使其中的蒸汽凝结，然后才流回热水井
13-4-3-2 凝水系统
?炉水中有油对锅炉很危险
? 油会粘附在锅炉受热面上或渗入水垢中
? 妨碍炉水对受热面的有效冷却
? 致使受热面管子变形或爆裂
? 使火管锅炉的炉胆变形和烧塌
?为了尽量减少油污进入锅炉的可能性
? 应使加热油舱蒸汽凝水首先进入观察柜 10
? 若发现观察柜中水面有油，需将回水放人舱底
? 待查明原因予以消除之后，重新清洗观察柜，才允
许新的干净凝水进入热水井
13-4-3-3 给水系统
? 向锅炉供给足够数量和品质符合要求的给水
? 每台锅炉有二条给水管，其中一条备用
? 给水管紧靠锅炉处有一个截止阀 11和一个截止回阀 12
? 截止阀必须装在锅炉与止回阀之间
? 以便在修理给水管路和设备时将锅炉隔断
? 安装方向应注意：更换阀杆填料时炉水不溢出
? 不允许用此阀对给水量进行节流调节，以免阀盘遭
水流冲蚀而关闭不严
? 装设截止止回阀的目的
? 防止给水泵不工作时炉水沿给水管流出炉外
? 当同时向两台锅炉并联供水时，它还可以用来调节
两台锅炉间的给水量分配
13-4-3-3 给水系统
?内给水管
? 给水的温度较低，会使锅炉局部产生较大热应
力
? 内给水管是一根在下半圆处开有很多小孔的水
平管
? 位于锅炉工作水面之下
? 可使补水达到均匀分布的目的
?给水泵从热水井吸水，通过给水管路向燃
油辅锅炉或废气锅炉供水
13-4-3-3 给水系统
? 给水泵通常设有两台以上，以供备用
? 货船辅锅炉的蒸发量较小，多用电动旋涡泵
? 间断供水的方式
? 蒸发量大的锅炉可选多级离心泵为给水泵
? 可节流调节，连续供水
? 不论采用哪种供水方式，每小时供人锅炉内的给
水量和从各处流回的凝水量也常是不平衡的，所
以凝水管路和给水管之间要有热水井做为缓冲的
存水容器。热水井有过滤水中固体杂质和油污、
加入补充水和投放炉水处理药剂等用途
? 热水井的结构见图 13·32。如图中箭头所示，水
经过过滤匣 1(内装丝瓜筋 )、过滤篮 2(内装
13-4-3-3 给水系统
? 丝瓜筋或焦炭 )和裹以毛巾布的许多过滤筒 3等三
道过滤吸附设备。各分隔空间水均是从底部
? 流入，使油污容易漂在水面上不被带到后面去。
焦碳、丝瓜筋和毛巾布对油污的粘附能力有限，
? 当粘附至一定量时即失去过滤吸附作用，需定期
清洗和更换。 ·
? 在蒸汽仅供加热而不驱动蒸汽辅机的船上，由
于不存在凝水经常带进油的可能，有的热水
? 井巳取消了过滤吸附材料，但仍分隔为多部分，
以供观察监视漏油事故，
13-4-3-3 给水系统
4．排污系统
? 锅炉工作一段时间之后底部可能聚集泥渣，投放
和除垢药物后也会产生沉淀物，因此在锅
? 炉底部需装设底部排污阀 13(见图 13— 31)，以便
定期进行下排污将它们排除。同时，若发现炉
? 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，则可通过锅筒上部的表面
? 排污阀 14进行上排污。 ’ —
? 在高于锅筒最低水位,25mm至低于正常水位
25mm范围内，设有上排污漏斗，表面排污
13-4-3-3 给水系统
时，水经其沿内部接管和表面排污阀泄出。在进
行表面排污时，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即停止排污。
如认为一次排出的水量不够，可再重复上述
? 操作。排污时应密切注意水位的变化。表面排污
可在需要时 (含盐量高、碱度太大、汽水共腾、
? 炉水进油或大修后初次使用等 )随时进行，但一般
应在投药前进行，以免药物在起作用前损失。
13-4-3-3 给水系统
? 内给水管
? 给水的温度较低，会使锅炉局部产生较大热应力
? 内给水管是一根在下半圆处开有很多小孔的水平管
? 位于锅炉工作水面之下
? 可使补水达到均匀分布的目的
? 给水泵从热水井吸水，通过给水管路向燃油辅锅
炉或废气锅炉供水
? 给水泵通常设有两台以上，以供备用
? 货船辅锅炉的蒸发量较小，多用电动旋涡泵
? 间断供水的方式
? 蒸发量大的锅炉可选多级离心泵为给水泵
? 可节流调节，连续供水
14-2-2 给水系统
? 供人炉内给水量和从各处流回的凝水量不平衡
? 要有热水井做为缓冲的存水容器
? 热水井有过滤水中固体杂质和油污、加入补充水和投
放炉水处理药剂等用途
? 热水井的结构见图
? 水 — 过滤匣 1(内装丝瓜筋 ) — 过滤篮 2(内装丝瓜
筋或焦炭 ) — 裹以毛巾布的许多过滤筒 3等三道过
滤吸附设备
14-2-2 给水系统
? 各分隔空间水均是从底部流入
? 使油污容易漂在水面上不被带到后面去
? 焦碳、丝瓜筋和毛巾布对油污的粘附能力有限
? 当粘附至一定量时即失去过滤吸附作用
? 需定期清洗和更换
? 有热水井取消了过滤吸附材料，但仍分隔为多
部分，以供观察监视漏油事故
13-4-3-4 排污系统
? 锅炉底部装设底部排污阀 13
? 锅炉工作一段时间之后底部可能聚集泥渣
? 投放和除垢药物后也会产生沉淀物
? 定期进行下排污将它们排除
? 锅筒上部的表面排污阀 14
? 若炉水碱度、含盐量过高
? 漂浮在水面上的油污、泡沫和悬浮物太多
? 可进行上排污
? 有上排污漏斗
? 表面排污时，水经其沿内部接管和表面排污阀泄出
13-4-3-4 排污系统
? 在进行表面排污时
? 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即停止排污
? 如一次排出的水量不够，可再重复上述操作
? 排污时应密切注意水位的变化
? 表面排污可在需要时 (含盐量高、碱度太大、汽水共腾、
炉水进油或大修后初次使用等 )随时进行
? 但一般应在投药前进行，以免药物在起作用前损失
? 排污水量和次数视炉水化验结果而定
? 当含盐量太高靠表面排污难以降到符合要求时，必须
停炉换水
13-4-3-4 排污系统
?底部排污可定期在投药后过一段时间进行
? 要求在熄灭后半小时或锅炉负荷较低时进行
? 此时炉水比较平静，有更多的泥渣沉积在底部
? 水管锅炉为防止从底部放走大量炉水破坏正常的水
循环
? 所以不允许在锅炉正常工作时进行底部排污
? 底部排污应在水位较高时开始，并严密注意水
位变化，谨防失水
? 每次排污时间不能过长，一般不超过 30s
? 每次排污量可按 1/3— 1/2水位表高度考虑
? 废气锅炉也要进行排污 (除强制循环水管锅炉外 )
13-4-3-4 排污系统
? 如需调节排污流量，应在管道上另装一调节阀
? 在开阀时，应先全开排污阀，后开调节阀
? 关闭时，先关调节阀，再关排污阀
? 以防排污阀遭水流冲蚀损害其密封性
? 排污管汇集于排污总管，经舷旁通海阀通至舷外。在
排污总管上设有止回阀 15，以免锅炉中无压力时，海
水倒灌人锅炉中。排污时，应先打开舷旁通海阀 16，
以防开启排污阀时管内发生水击
13-4-4汽、水系统常见故障
? 1．失水
? 锅炉水位低于最低工作水位时称为失水
? 这是锅炉的一种严重事故
? 失水会使上部受热面失去炉水冷却而烧坏
? 发现失水时要冷静处理
? 如关闭水位计上通汽阀仍能“叫水”进入水位计，则表明水位
仍在水位计通水接管之上，可迅速加大给水
? 如“叫水”不来，千万不能向炉内补水，以防赤热的受热面突
遇冷水而爆裂，甚至招致锅炉爆炸。这时应立即停炉，待冷却
后进一步检查受热面损坏程度，并查明和排除给水不足的原因
13-4-4-2 汽、水系统常见故障
? 2.满水
? 水位高过最高工作水位称为满水
? 满水会使所供蒸汽大量携水，导致水击、腐蚀管路设
备等危害
? 发现满水应立即停止送汽，进行上排污，直到水位恢
复正常，同时开启蒸汽管路和设备上的泄水阀泄水，
然后查明水位自动控制系统故障予以排除
? 3.受热面管子破裂
? 结垢严重、水循环不良等导致管壁过热，或腐蚀严重
都可能引起受热面管子破裂
? 它会使水位、汽压迅速降低，烟囱冒“白烟”
13-4-4-2 汽、水系统常见故障
? 3.受热面管子破裂
? 如裂缝不太严重，仅为微小渗水
? 可暂时监视使用，谨防裂缝扩大
? 如水位下降较快，应立即停炉
? 堵塞水管锅炉水管
? 钢塞具有一定锥度
? 涂上白铅油后，塞在破管的两端，然后用手槌敲紧
? 再借助于工作蒸汽的压力即可保证一定的严密性
? 对烟管锅炉
? 可用图 13— 33所示的堵棒将破管堵死。堵管时，在堵棒的盖
板和管板之间垫上石棉垫，收紧螺帽即可
? 堵管的数目不宜过多，以免影响加热的均匀性
? 堵管后应进行水压试验，证实不漏后才能升汽
船舶辅锅炉的汽、水系统
13-4 船舶辅锅炉的汽、水系统
?水管锅炉的水循环可采用两种方式；
? 利用泵使汽水混合物经受热面的强制循环
? 利用水与汽水混合物的密度
? 目前大多数船用锅炉采用自然循环
? 自然循环的优点是设备简单，无需专门的循环泵。
13-4-1 炉水的自然循环
? 1.自然循环的基本原理
? 水管锅炉的自然循环回路由汽包、水筒 (或联箱 )、下降管及上升管
(蒸发受热面 )组成，其循环回路简图如图 13— 27所示。
? 上升管由水冷壁和蒸发管束组成，其中的炉水
? 接受烟气传递给它的热量之后，变成汽水混合物，其平均密度为 PJ。
下降管位于炉墙外侧受热，其中的炉水密度为 Pw。 在水筒 (或联箱 )中，
由于下降管的水产生的静压头大于上升管中汽水混合物产生静压头，
水就沿下降管向下流动，汽水混合物则沿着上升管向上流动，进入汽
包，在汽包内进行汽水分离，分离出来的蒸汽供应外界。同时向汽包
内补充同蒸发量等量的水，补充进来的水和分离出来的水又混合在一
起沿下降管流向水筒，形成自然水循环。只要上升
? 管内炉水不断地被加热，水循环就这样不断地进行着
13-4-1 炉水的自然循环
? 管内炉水不断地被加热，水循环就这样不断地进行着
? 产生自然水循环的循环动力是下降管与上升管的水和
汽水混合合物压力之差，以符号 ap表示。
?,卸：／／ (Pw— Ps)g ’h (13— 6)
? 式中：／／ —— 从上升管出口中心到水包中心的高度，
m；
? ／ w—— 下降管内水的密度,kg／ m’；,
13-4-1 炉水的自然循环
? PJ—— 上升管内汽、水混合物的平均密度，
kg／ m’，
? g—— 重力加速度； m／ s’。
2,上升管的流动状况和限制壁沮过高的条件
?在蒸发受热面上进行着水变为汽水混合物
的沸腾过程。锅炉安全工作的重要条件之
一是
13-4-1 炉水的自然循环
? 蒸发受热面的管壁温度不超过其金属的许用温度。
根据传热学，水管锅炉蒸发受热面管外壁温度与
管内工质温度、管内壁对流放热系数口。、管内
水垢和管壁金属的导热热阻及单位受热面热负荷 g
有关。目前船用锅炉工作压力最高约为 6MPa,管
内工质的温度 (该压力下水的饱和温度 )不超过
276℃ 。水垢热阻与水质情况有关，目前炉水处理
良好已能作到基本上无垢运行；而金属的热阻较
小；因此管子外壁温度与管内工质温度差主要取
决于口：及 Qo现分析 02与 g对管壁温度的影响 。
13-4-1 炉水的自然循环
? 从一根上升管看，管内汽水流动的情况在进水量不太大
时沿管长／大致可以分为 Ⅵ 段，见图 13— 28。
? 第 1段是从人口到开始沸腾点，水逐渐被加热至沸点 JJ，
壁温 26随工质平均温度 cn一起逐渐升高。这段管内壁对水
的对流放热系数口：主要取决于水的流速。第 Ⅱ 段是管内
水的平均温度仍低于沸点，但近壁处水温已达到沸点而开
始产生汽泡。当汽泡跃离内壁后转人水流的核心区域时，
立即被冷凝，相应地提高了核心水流的温度，管壁温度继
续上升。因为有汽泡产生，所以。：增大。到第 Ⅱ 段，管
内水流已全面达到沸点并保持不变，壁温高于沸点并大致
稳定。在这段内汽泡分布在整个断面上，这种流动方式叫
做泡状流动。进入第 N段后，前后小汽泡逐渐融
13-4-1 炉水的自然循环
合成大汽泡，在管中心处成为炮弹状，叫做弹状流动。弹状流动
易使管内壁受到周期性的加热和冷却，管壁容易产生热疲劳应
力。进入第 V段后，前后炮弹状汽泡联成一个汽柱，核心汽柱是
带有游散细水滴的汽流，周围贴壁处是一环状水层，所以叫环
状流动，其放热情况仍取决于环状水层中汽泡扰动程度。当进
入第 Ⅵ 段时，近壁处只有一薄层水膜，而且表面光滑，与中心
汽柱间没有水滴交换。中心汽流速度大时可能撕破这一薄膜，
形成微细水滴被汽流带走。这种流动方式叫做弥散流 (或称雾状
流动 )。这时即使汽流总的干度 J仍小于 1，但局部壁面被撕去水
膜，形成汽膜，使放热恶化。薄水膜也可能被烤干，水中盐分
积存造成壁温急剧上升 (如图 13— 28所示 )。当干度大于所谓临界
干度时，即使热负荷不大，也有这种壁温突升的现象存在，应
尽量防止。到第 Ⅵ 段结束后,z； 1,就属于过热段了。当进水
量充足时，后面的第 Ⅵ 段甚至 V段就可能不出现。
13-4-1 炉水的自然循环
在第 1段，因水对管壁的对流放热系数 02约为 5 000W／ m’,K,热阻 1
／ o。 不大，管内壁相对工质的温圈 13-28 上升管汽水流动情况升不
过 100℃ 左右。从第：段开始直到第 V段结束，均属于沫态沸腾，此时
口。恕 18 000W／ m2,K，,管内壁的温升只有 33℃ 左右。第 Ⅵ 段管
内壁局部形成一层蒸汽膜,d2就降至只有 1 500W／ m’,K左右，管内
壁温升将达 396℃ 左右。一般船用锅炉蒸发受热面大多采用低碳钢，
允许工作温度大约 450℃,因此不允许管内沸腾进入第 Ⅵ 段，要限制
蒸发受热面出口湿蒸汽的干度不要大于临界干度。一般当 J≥o,5时，
上升管即进入雾状流动状态。
? 以上讨论是当受热面热负荷在正常范围的情况。当热负荷增加至某
一临界值时，管内蒸发剧烈，单位面积受热面上的汽泡数目急剧增加，
密集的汽泡连成一片，此时将由沫态沸腾过渡到膜态沸腾，管壁温度
将急剧上升，使管壁烧坏。因此为了保证蒸发受热面安全工作，还要
特别注意不要发生偏燃，而导致局部受热面的热负荷达到临界热负荷。
13-4-1 炉水的自然循环
3．保证自然水循环良好的措施
? 为了防止蒸发受热面过热烧坏，除了防止受热
面热负荷过大和结垢严重外，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
tOo(以上升管人口处计 )和进水流量 G。 这也就是
要求上升管有足够的循环倍率 K—— 人口处进水
流量 G(kg／ h)与出口处蒸汽流量 D(kg／ h)之比。
可见 K＝ G／ D大，出口蒸汽干度 J就越小 (JxD／ G：
1／ K)。 为了防止上升管末端出现雾状流动状态或
热负荷偏离时出现膜状沸腾，循环倍率 K至少应
大于 4(J<0,25)，
13-4-1 炉水的自然循环
? 不同位置的上升管热负荷是不同的。热负荷大
的上升管 (如水冷壁、前排沸水管 )含汽量多，由
式 (13— 6)可知，循环动力也大，故进水流量和循
环流速 T／ do也大，这种现象称为自然循环的自
补偿能力。热负荷小的上升管循环流速 too也小，
换热特别弱的 (例如管外积灰或管内结垢严重 )可
能出现循环停滞 (一般认为 K＝ G／ D＝ 1即属循环
停滞 )甚至循环倒流的情况，这样
? 的管子有可能因冷却不良而烧坏。
? 为了保证良好的水循环，在设计和管理上应注
意以下几个方面：
13-4-3 锅炉的蒸汽、给水、凝
水和排污系统
? 锅炉所产生的蒸汽，通过管道输送至各处
? 绝大部分蒸汽在工作之后凝结成水
? 由凝水系统流回热水井
? 再由给水泵经给水系统送回锅炉
? 由于消耗和漏泄
? 凝结水量少于锅炉供汽量
? 再加上锅炉需要排污
? 所以需要向热水井补充给水
? 现以图 13— 31所示的某柴油机船的蒸汽、凝水、
给水和排污系统为例，说明锅炉汽水系统的组成
和工作情况
13-4-3-1 蒸汽系统
? 将锅炉产生的蒸汽按需要送至各用汽设备
? 蒸汽 — 停汽阀 8 — 沿蒸汽管 1和 5 — 单向阀 — 汇集
于蒸汽总分配联箱 2
? 一部分蒸汽送至油舱加热蒸汽分配联箱
? 各油舱、油柜供加热
? 另一部分蒸汽则经减压阀 3至低压蒸汽分配联箱 4
? 送至空调装置等供加热及供其它生活杂用
13-4-3-1 蒸汽系统
? 蒸汽压力调节阀 6
? 在废气锅炉与总蒸汽分配联箱之间的蒸汽管 5上
? 在蒸汽供大于求时向冷凝器泄放多余蒸汽
? 接岸供汽管 7
? 修船时若锅炉停炉，可由岸上或其它船舶供汽
? 蒸汽分配联箱底部装有泄水管
? 在刚开始供汽暖管时放出凝结水
? 以免通汽时在管道中产生水击
13-4-3-2 凝水系统
?回收各处的蒸汽凝水，并防止混入水中的
油污进入锅炉
?供各处加热的蒸汽，放出热量后凝结成水，
经回水管的阻汽器流回
? 阻汽器总会有一部分蒸汽漏过
? 当凝水流出阻汽器时，因压力降低，可能产生
二次蒸汽
? 所以凝水在进人热水井前先经大气式冷凝器冷
却，使其中的蒸汽凝结，然后才流回热水井
13-4-3-2 凝水系统
?炉水中有油对锅炉很危险
? 油会粘附在锅炉受热面上或渗入水垢中
? 妨碍炉水对受热面的有效冷却
? 致使受热面管子变形或爆裂
? 使火管锅炉的炉胆变形和烧塌
?为了尽量减少油污进入锅炉的可能性
? 应使加热油舱蒸汽凝水首先进入观察柜 10
? 若发现观察柜中水面有油，需将回水放人舱底
? 待查明原因予以消除之后，重新清洗观察柜，才允
许新的干净凝水进入热水井
13-4-3-3 给水系统
? 向锅炉供给足够数量和品质符合要求的给水
? 每台锅炉有二条给水管，其中一条备用
? 给水管紧靠锅炉处有一个截止阀 11和一个截止回阀 12
? 截止阀必须装在锅炉与止回阀之间
? 以便在修理给水管路和设备时将锅炉隔断
? 安装方向应注意：更换阀杆填料时炉水不溢出
? 不允许用此阀对给水量进行节流调节，以免阀盘遭
水流冲蚀而关闭不严
? 装设截止止回阀的目的
? 防止给水泵不工作时炉水沿给水管流出炉外
? 当同时向两台锅炉并联供水时，它还可以用来调节
两台锅炉间的给水量分配
13-4-3-3 给水系统
?内给水管
? 给水的温度较低，会使锅炉局部产生较大热应
力
? 内给水管是一根在下半圆处开有很多小孔的水
平管
? 位于锅炉工作水面之下
? 可使补水达到均匀分布的目的
?给水泵从热水井吸水，通过给水管路向燃
油辅锅炉或废气锅炉供水
13-4-3-3 给水系统
? 给水泵通常设有两台以上，以供备用
? 货船辅锅炉的蒸发量较小，多用电动旋涡泵
? 间断供水的方式
? 蒸发量大的锅炉可选多级离心泵为给水泵
? 可节流调节，连续供水
? 不论采用哪种供水方式，每小时供人锅炉内的给
水量和从各处流回的凝水量也常是不平衡的，所
以凝水管路和给水管之间要有热水井做为缓冲的
存水容器。热水井有过滤水中固体杂质和油污、
加入补充水和投放炉水处理药剂等用途
? 热水井的结构见图 13·32。如图中箭头所示，水
经过过滤匣 1(内装丝瓜筋 )、过滤篮 2(内装
13-4-3-3 给水系统
? 丝瓜筋或焦炭 )和裹以毛巾布的许多过滤筒 3等三
道过滤吸附设备。各分隔空间水均是从底部
? 流入，使油污容易漂在水面上不被带到后面去。
焦碳、丝瓜筋和毛巾布对油污的粘附能力有限，
? 当粘附至一定量时即失去过滤吸附作用，需定期
清洗和更换。 ·
? 在蒸汽仅供加热而不驱动蒸汽辅机的船上，由
于不存在凝水经常带进油的可能，有的热水
? 井巳取消了过滤吸附材料，但仍分隔为多部分，
以供观察监视漏油事故，
13-4-3-3 给水系统
4．排污系统
? 锅炉工作一段时间之后底部可能聚集泥渣，投放
和除垢药物后也会产生沉淀物，因此在锅
? 炉底部需装设底部排污阀 13(见图 13— 31)，以便
定期进行下排污将它们排除。同时，若发现炉
? 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，则可通过锅筒上部的表面
? 排污阀 14进行上排污。 ’ —
? 在高于锅筒最低水位,25mm至低于正常水位
25mm范围内，设有上排污漏斗，表面排污
13-4-3-3 给水系统
时，水经其沿内部接管和表面排污阀泄出。在进
行表面排污时，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即停止排污。
如认为一次排出的水量不够，可再重复上述
? 操作。排污时应密切注意水位的变化。表面排污
可在需要时 (含盐量高、碱度太大、汽水共腾、
? 炉水进油或大修后初次使用等 )随时进行，但一般
应在投药前进行，以免药物在起作用前损失。
13-4-3-3 给水系统
? 内给水管
? 给水的温度较低，会使锅炉局部产生较大热应力
? 内给水管是一根在下半圆处开有很多小孔的水平管
? 位于锅炉工作水面之下
? 可使补水达到均匀分布的目的
? 给水泵从热水井吸水，通过给水管路向燃油辅锅
炉或废气锅炉供水
? 给水泵通常设有两台以上，以供备用
? 货船辅锅炉的蒸发量较小，多用电动旋涡泵
? 间断供水的方式
? 蒸发量大的锅炉可选多级离心泵为给水泵
? 可节流调节，连续供水
14-2-2 给水系统
? 供人炉内给水量和从各处流回的凝水量不平衡
? 要有热水井做为缓冲的存水容器
? 热水井有过滤水中固体杂质和油污、加入补充水和投
放炉水处理药剂等用途
? 热水井的结构见图
? 水 — 过滤匣 1(内装丝瓜筋 ) — 过滤篮 2(内装丝瓜
筋或焦炭 ) — 裹以毛巾布的许多过滤筒 3等三道过
滤吸附设备
14-2-2 给水系统
? 各分隔空间水均是从底部流入
? 使油污容易漂在水面上不被带到后面去
? 焦碳、丝瓜筋和毛巾布对油污的粘附能力有限
? 当粘附至一定量时即失去过滤吸附作用
? 需定期清洗和更换
? 有热水井取消了过滤吸附材料，但仍分隔为多
部分，以供观察监视漏油事故
13-4-3-4 排污系统
? 锅炉底部装设底部排污阀 13
? 锅炉工作一段时间之后底部可能聚集泥渣
? 投放和除垢药物后也会产生沉淀物
? 定期进行下排污将它们排除
? 锅筒上部的表面排污阀 14
? 若炉水碱度、含盐量过高
? 漂浮在水面上的油污、泡沫和悬浮物太多
? 可进行上排污
? 有上排污漏斗
? 表面排污时，水经其沿内部接管和表面排污阀泄出
13-4-3-4 排污系统
? 在进行表面排污时
? 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即停止排污
? 如一次排出的水量不够，可再重复上述操作
? 排污时应密切注意水位的变化
? 表面排污可在需要时 (含盐量高、碱度太大、汽水共腾、
炉水进油或大修后初次使用等 )随时进行
? 但一般应在投药前进行，以免药物在起作用前损失
? 排污水量和次数视炉水化验结果而定
? 当含盐量太高靠表面排污难以降到符合要求时，必须
停炉换水
13-4-3-4 排污系统
?底部排污可定期在投药后过一段时间进行
? 要求在熄灭后半小时或锅炉负荷较低时进行
? 此时炉水比较平静，有更多的泥渣沉积在底部
? 水管锅炉为防止从底部放走大量炉水破坏正常的水
循环
? 所以不允许在锅炉正常工作时进行底部排污
? 底部排污应在水位较高时开始，并严密注意水
位变化，谨防失水
? 每次排污时间不能过长，一般不超过 30s
? 每次排污量可按 1/3— 1/2水位表高度考虑
? 废气锅炉也要进行排污 (除强制循环水管锅炉外 )
13-4-3-4 排污系统
? 如需调节排污流量，应在管道上另装一调节阀
? 在开阀时，应先全开排污阀，后开调节阀
? 关闭时，先关调节阀，再关排污阀
? 以防排污阀遭水流冲蚀损害其密封性
? 排污管汇集于排污总管，经舷旁通海阀通至舷外。在
排污总管上设有止回阀 15，以免锅炉中无压力时，海
水倒灌人锅炉中。排污时，应先打开舷旁通海阀 16，
以防开启排污阀时管内发生水击
13-4-4汽、水系统常见故障
? 1．失水
? 锅炉水位低于最低工作水位时称为失水
? 这是锅炉的一种严重事故
? 失水会使上部受热面失去炉水冷却而烧坏
? 发现失水时要冷静处理
? 如关闭水位计上通汽阀仍能“叫水”进入水位计，则表明水位
仍在水位计通水接管之上，可迅速加大给水
? 如“叫水”不来，千万不能向炉内补水，以防赤热的受热面突
遇冷水而爆裂，甚至招致锅炉爆炸。这时应立即停炉，待冷却
后进一步检查受热面损坏程度，并查明和排除给水不足的原因
13-4-4-2 汽、水系统常见故障
? 2.满水
? 水位高过最高工作水位称为满水
? 满水会使所供蒸汽大量携水，导致水击、腐蚀管路设
备等危害
? 发现满水应立即停止送汽，进行上排污，直到水位恢
复正常，同时开启蒸汽管路和设备上的泄水阀泄水，
然后查明水位自动控制系统故障予以排除
? 3.受热面管子破裂
? 结垢严重、水循环不良等导致管壁过热，或腐蚀严重
都可能引起受热面管子破裂
? 它会使水位、汽压迅速降低，烟囱冒“白烟”
13-4-4-2 汽、水系统常见故障
? 3.受热面管子破裂
? 如裂缝不太严重，仅为微小渗水
? 可暂时监视使用，谨防裂缝扩大
? 如水位下降较快，应立即停炉
? 堵塞水管锅炉水管
? 钢塞具有一定锥度
? 涂上白铅油后，塞在破管的两端，然后用手槌敲紧
? 再借助于工作蒸汽的压力即可保证一定的严密性
? 对烟管锅炉
? 可用图 13— 33所示的堵棒将破管堵死。堵管时，在堵棒的盖
板和管板之间垫上石棉垫，收紧螺帽即可
? 堵管的数目不宜过多，以免影响加热的均匀性
? 堵管后应进行水压试验，证实不漏后才能升汽
