第四篇船舶锅炉、海水淡化和防污染装置
轮机概论--电子版教材讲解
轮机概论前言本书主要根据航海类专业教学指导委员会制定的海洋船舶驾驶专业《轮机概论》课程教学计划规定的内容编写的。
全书共分七章，分别简要讲述了轮机管理及热工基本知识；船舶柴油机动力装置；船舶推进装置；船舶辅助设备；船舶甲板机械；船舶通用系统；船舶电器设备概述。
目前驾驶员在船上的职责范围在不断扩大，其知识结构也要进行相应调整，使其适应新的船舶管理模式。
在轮机方面，要求驾驶员能熟练操作的机械设备除甲板机械外，还包括主柴油机；救生艇机；压载泵；应急消防泵；减摇和侧推装置；甲板空压机和油船专用系统等。
本书简要介绍了以上各种设备的结构和工作原理，同时还介绍了设备的管理和使用方面的知识。
力求理论结合实际，使本书成为驾驶员必备的工具书。
本书还可作为航海院校其他与船舶有关的陆上专业的选修教材和参考书。
本书第一章由吴桂涛博士编写；第二章由朱峰轮机长编写；第三章由迟华方轮机长编写；第四章由边克勤轮机长编写；第六章由张兴彪轮机长编写；第五章和第七章由吴晓光轮机长编写；本书由吴晓光和吴桂涛主编。
编者2007年5月第1章轮机管理基础1.1 轮机概述1.2 热工基础知识第2章船舶柴油机动力装置2.1 柴油机工作原理2.2 柴油机基本结构和实例2.3 柴油机的工作系统2.4 柴油机的操纵系统2.5 柴油机的运转特性2.6 柴油机的主要工作指标2.7 柴油机运行管理（主要的维修工作；正常操作管理）第3章船舶推进装置3.1 船舶推进装置的传动方式3.2 轴系的组成3.3 螺旋桨及螺旋桨特性3.4 可调螺距螺旋桨第4章船舶辅助设备4.1 船用泵4.2 液压泵和液压马达4.3 船舶海水淡化装置4.4 船舶制冷与空调装置4.5 活塞式空气压缩机4.6 船舶辅锅炉第5章船舶甲板机械5.1 船舶起货机5.2 液压舵机5.3 液压锚机和系缆机船舶减摇鳍5.4 船舶减摇鳍5.5船舶侧推装置第6章船舶通用系统6.1 舱底水系统6.2 压载系统6.3 日用水系统6.4 油船专用系统第7章船舶电气概述7.1 船舶电力系统7.2 轴带发电机7.3 船舶电气安全管理第1章 轮机管理基础1.1 轮机概述随着国际贸易的发展和造船技术的不断提高，以及机电设备和装卸机械的日渐改进，当前世界海上运输船正向大型化、专业化和自动化的方向发展，对船员的素质要求也越来越高。
船舶锅炉
耗汽量很大，特别是在载货量较大的油船上，一般都 装设一台或两台压力在1.3MPa以上，蒸发量为20— 150t／h的辅锅炉。
柴油机船在航行时，主机的排气温度较高。一般大型 低速二冲程增压柴油机增压器后的排气温度在250— 300℃以上，四冲程中速柴油机的排气温度可达400℃ 左右。为了利用排气余热，降低船舶营运成本，一般在主机功
是表征锅炉工作经济性的重要指标。
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二、辅 锅 炉
根据烟气和水的流动途径分： 1)火管锅炉
火管锅炉又称烟管锅炉，特点是烟气在管内流动，管 外被锅水包围。
2)水管锅炉 水管锅炉的特点是烟气在管外的管间流动，管内充 满水或汽水混合物。
根据锅水循环方式分： 1)自然循环锅炉
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为了提高机舱的自动化程度，特别是对无人值班机舱，辅锅炉必须实现自 动控制。辅锅炉的自动控制通常包括程序控制，自动调节、安全保护及一些 操作连锁和信号报警等内容。使用时，在准备工作就绪只要按一下起动电钮， 锅炉即能按操作步骤自动点火、升汽，工作时，锅炉能自动调节调节水位，
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相当蒸发量是对不同参数和不同型式锅炉的锅炉容量 进行比较的参数。
3．蒸发率 蒸发率是锅炉的蒸发量与蒸发受热面面积之比，也就 是锅炉在单位时间内，每㎡蒸发受热面能产生的蒸汽 量，用符号y表示。
蒸发率可表示；y=D/F t／(㎡·h)或kg／(㎡·h)
D——锅炉的蒸发量 t/h或kg／h；F—锅炉的蒸发受热面面 积，㎡。
蒸汽温度是锅炉向外供出蒸汽的温度，用符号t表示，单位是 ℃。蒸汽压力和温度都是表征蒸汽品质的参数。
船舶辅机作业第四篇
船舶辅机2课后习题作业第四篇船舶辅助锅炉和船用海水淡化装置1.船用主锅炉、辅锅炉分别引用在何种动力装置的船舶上？分别有什么作用？答：主锅炉锅炉产生的高温高压过热蒸汽用于驱动主蒸汽轮机，以推动船舶前进，这种锅炉称为主锅炉。
辅锅炉在柴油机动力装置的船舶上，锅炉产生的饱和蒸汽仅用于驱动辅蒸汽轮机、加热燃油、滑油及满足日常生活的需要，这种锅炉称为辅锅炉。
2.锅炉的主要性能指标有哪些？答：1. 蒸发量（产汽量）； 2.蒸汽参数； 3. 锅炉效率； 4.受热面积（m2）；5.蒸发率（产汽率kg /m2·h）；6.炉膛容积热负荷（kw/m3）。
3.烟管锅炉和水管锅炉相比，有哪些特点？答：优点：①蓄水蓄热多使其汽压与水位变动较慢；②容易实现自动调节；③炉胆外壁的水垢容易清除干净；④对炉水质量要求不高。
缺点：①烟管锅炉的排烟热损失较大，热效率低，只能达到72％左右；②烟管锅炉的受热面蒸发率低，需要拥有较大的受热面和较大的厚壁锅壳将全部受热面包在其中，使整个锅炉的蓄水量多，比较笨重；③工作压力和蒸发量受到限制，工作压力限于2 MPa以下，蒸发量也不超过10 t／h；④结构的刚性较大，加上蓄水量大使蓄热量也大，故点火升汽的时间较长，常需数小时，以免热应力太大损坏锅炉。
4.锅炉炉墙原理上有哪几层组成？根据造船规范要求炉墙外表温度不大于多少度？答：炉墙结构：一般由耐火层、隔热层和气密层叠加而成。
我国钢质海船建造规范规定，炉墙和炉衣外表面温度不应大于60℃，以免烫伤工作人员，同时也可避免散热损失过大。
5.水管锅炉相对于烟管锅炉有哪些特点？答：水管锅炉的特点有：①由于水冷壁构成的辐射受热面占的比例大，而且烟气在沸水管束是横向流动的，流速较大，故蒸发率较高，锅炉效率高。
②没有又厚又大的锅壳，蓄水量小，单位蒸发量的先对体积、重量较小；③因为水管锅炉有一定的循环路线，加之蓄水量减少，结构刚性又小，故点火升汽时间短，一般为几十分钟。
船舶海水淡化装置
第三节 船用真空蒸馏式海水 淡化装置的管理与维护
C). Seawater Flow to Condenser
Overheating of seawater indicates insufficient flow, or the condenser plates may be scaled and need cleaning.
➢ 一般商船上的海水淡化装置绝大多数都采用真空蒸馏法。
➢ 船用蒸馏式海水淡水装置采用真空式的好处是：
1. 可以采用温度不太高的介质如缸套冷却水作为热源，这样可以 利用船舶动力装置的废热来提高装置的经济性。
真空度%= [101.325-绝对压力(kPa)]/101.325( kPa). =相对压力（表压kPa ）/101.325( kPa).
第一节 概述 Overview
➢ 海水淡化的方法：
4. 冷冻法 Freezing method
其原理是根据一定浓度范围的盐溶液，在其降温至冰点时， 就会析出水冰冰晶来实现海水淡化。因此，只要取出冰晶，用淡 水洗去晶体表面及其间隙之内的残留海水，然后将其融化，则可 获得淡水。
第一节 概述 Overview
第二节 船用真空蒸馏式海水 淡化装置的工作原理
➢真空蒸馏（沸腾式）海水淡化装置的板式蒸发器和冷凝器
真空蒸馏（沸腾式）海水淡化装置的内部简图。
第三节 船用真空蒸馏式海水 淡化装置的管理与维护
以Alfa Layal公司生产的JWP－26－C型造水机为例：
1.装置的启用和停用 Start and stop plant。 2. 常见故障 Trouble shooting。
由此，一般为60~65℃的柴油机缸套冷却水即可用作加热工质，并可 用舷外海水使蒸汽冷凝从而获得冷凝水/淡水 。
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(2)停用 当船舶驶近港口、河口或寓岸不超过20 n mile时，即应使
海水淡化装置停止工作，因为这些地方的海水容墨受到油和细 菌的污染，使所产淡水不合卫生要求，并容易污染造水机。
装置停用的一般步骤如下：①停止加热。为此，应先开大加 热水调节阀，然后关闭蒸发器的热水进、出口阀．当主机缸套 水冷却器没有自动调温装置时，应同时关小其淡水旁通阀，以 免进入缸套的冷却水温度升高．②关闭凝水排出阀，停止凝水 泵的工作。③关闭给水截止阀，停止海水泵，④停止冷凝器的 海水供应。⑤打开真空破坏阀。
真空蒸馏式海水淡化装置分为沸腾式和闪发式两种。
两者的主要区别是后者海水是在单独的加热器里被加热，然后再喷入真 空容器内‘闪发’成气。闪发式装置虽有结垢少的优点，但经济性不如沸腾 式，船上已基本不用。
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真空沸腾式造水机原理图
一阀、两器、四泵
• 给水阀 •蒸发（馏）器、冷凝器 • 海水泵、真空泵、排盐 泵、凝水泵
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真空沸腾式造水机原理
原理演示
加热器竖管内海水沸腾后产生 的蒸汽称为二次蒸汽，以区别 于某些造水机用来加热的蒸汽。
当蒸发器内的水位稳定时， 给水量W0等于产水量W和排 盐水量WB。
给水倍率＝
给水量W 0
产水量W
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真空沸腾式造水机原理图
冷凝器
带
竖
盐度计
管 蒸
发
蒸发器
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影响蒸馏装置加热面结垢的因素
水垢主要是由海水中某些溶解度较低 的盐类沉淀在加热面上而形成的。
水垢中CaSO4和Mg(OH)2的危害最严 重，所以要防止它们的产生。
海洋船舶海水淡化处理技术在船舶维修与保养中的应用研究
海洋船舶海水淡化处理技术在船舶维修与保养中的应用研究在海洋船舶运输中，海水淡化处理技术是至关重要的，它解决了船舶长时间在海上航行时所需的淡水供应问题。
海水淡化处理技术涉及将海水转化为可饮用和供船舶使用的淡水的过程。
这种技术在船舶维修与保养中的应用研究非常重要，因为船舶的日常运营和维护需要大量的淡水供应，而在船舶停靠港口期间，使用淡水处理设备可以减少对当地淡水资源的依赖，降低运营成本，并减少对环境的负面影响。
海洋船舶的海水淡化处理技术主要分为两种方法：热力法和膜分离法。
热力法是一种传统的海水淡化方法，通过加热海水以蒸发其中的水分，然后再将蒸汽冷凝回液态水。
这种方法的关键是高效的热能利用，以确保能源消耗的最小化。
在船舶维修与保养中，热力法常用于船舶上的大型海水淡化设备中。
例如，海洋船舶常用的多级蒸发器系统可以通过将热能从废气、废水和废热中回收利用，实现高效的海水淡化处理。
膜分离法是另一种常见的海水淡化处理技术。
它是使用半透膜将海水中的盐分和杂质与水分分离开来。
这种方法的优点是能耗低、设备简单且易于维护。
在船舶维修与保养中，膜分离法可以应用于小型海水淡化设备和船舶上的紧急淡水供应系统中。
例如，在紧急情况下，船舶上的反渗透膜设备可以快速净化海水，提供给船员们急需的淡水。
海洋船舶维修与保养中的海水淡化技术应用研究还包括以下方面：1. 供应船舶淡水：船舶长时间在海上航行，需要大量的淡水供应，用于生活、饮用和船舶设备的冷却。
海水淡化处理技术能够将海水转化为可用的淡水，解决船舶在海上的淡水供应问题，保证船舶持续运营。
2. 船舶锅炉的维修与保养：船舶锅炉是船舶上重要的设备之一，需要定期保养和维修。
在锅炉维修期间，海水淡化处理技术可以用于提供锅炉所需的淡水冷却。
而且，通过使用淡水冷却锅炉，可以减少锅炉中的水垢和盐垢积聚，延长锅炉的使用寿命。
3. 船舶发动机的维修与保养：船舶发动机也是船舶运行的核心装置，需要定期维护和保养。
船舶辅机复习题07级
船舶辅机思考题一、综述1.船舶辅机包括那些主要设备？2.为什么说辅机在船上非常重要？二、船用泵1.什么叫泵？2.船用泵按工作原理和结构分，有那些类型？3.泵有那些主要性能参数？各参数的定义如何？量纲如何？4.怎样改变泵的吸入性能？5.对往复时活塞泵吸、排阀有何要求？6.影响活塞泵容积效率的因素有那些？7.为什么说齿轮泵的流量是连续的，但存在脉动？8.齿轮泵的主要泄漏途径有哪几条？9.单作用叶片泵是怎样实现变量变向的？10.离心泵有那些特点？11.什么是离心泵的工况点？有那些方法调节离心泵的工况点？12.理想离心泵的能量方程有什么指导意义？13.离心泵的轴向力是如何产生的？有那些平衡方法？三、空压机1.空压机的实际排量与哪些因素有关？2.余隙容积对空压机有哪些影响？3.造成空压机运行中排气量下降的因素有哪些？4.船用空压机为什么要采用两级压缩和中间冷却？5.空压机有哪些部位需要润滑？6.对空压机气阀有哪些主要要求？7.活塞式空压机的冷却有哪些？各有何作用？8.船用压缩空气系统有哪些主要附件？9.CZ60/30型空压机在结构上有哪些特点？四、船舶舵机1.操舵变向法的舵效有那些方面？2.什么叫转舵力矩？3.什么叫转船力矩？4.船规对舵机有那些主要要求？5.船舶操舵装置由那些基本部分组成？6.液压舵机有哪三个基本部分组成？7.阀控型和泵控型液压舵机主要区别在哪里？8.常用那些转舵机构？9.画出常用液压元件的标准符号。
10.液压控制阀有那些主要类型？11.压力控制阀有哪几种？各起何作用？12.泵控型液压舵机的辅助油路有那些作用？13.试述电液式三位四通换向阀的动作过程。
14．简述图8－39中各元件的名称和作用。
五、起货机1．简述图10－14中各元件的作用及该系统的工作过程。
六、制冷、空调1．蒸气压缩式制冷装置由哪些基本部件组成，各有何作用？2．蒸气压缩式制冷装置的实际循环与理论循环有何区别？3．为什么要采用过冷和过热？4．蒸发温度、冷凝温度对制冷循环有何影响？5．制冷装置对制冷剂有哪些主要要求？6．船舶空调系统有哪些常用类型？7．分别用焓－湿图分析有回风的集中式单风管空调系统降温工况、加热工况空气参数的变化过程。
船舶海水淡化装置
诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《船舶海水淡化装置工作过程参数研究》的主体均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担并愿接受校方的处分。
承诺人（签名）：年月日I目录摘要 (1)1前言 (2)1.1船用海水淡化背景 (2)1.2国内外船用海水淡化技术研究现状 (3)1.3本文工作 (4)2船用海水淡化装置原理简述 (4)2.1蒸馏法 (5)2.2膜法海水淡化 (8)2.3其他海水淡化 (9)2.4工作性能分析 (9)3真空沸腾式海水淡化装置 (10)3.1工作原理 (10)3.2主要部件 (11)3.2.1蒸发器 (12)3.2.2冷凝器 (12)3.2.3喷射泵 (13)3.2.4盐度计 (13)3.3真空沸腾式海水淡化装置热力计算 (13)3.4参数对于海水淡化装置的影响 (15)3.4.1产水量不足参数研究 (15)3.4.2淡水含盐量太高参数研究 (16)3.4.3影响结垢参数研究 (17)3.4.4参数小结 (18)3.5操作管理 (19)4实例分析 (21)4.1技术参数 (21)4.2喷射泵背压分析 (22)4.2.1喷射泵工作原理 (22)4.2.2喷射泵特性曲线 (22)4.2.3喷射泵背压分析 (23)4.3安装实例分析 (24)5总结与展望 (25)5.1总结 (25)5.2展望 (26)参考文献 (26)致谢.................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
船舶海水淡化装置工作过程参数研究摘要【摘要】海水淡化装置是船舶重要的辅机设备，通过控制工作参数，保证其良好的运行对远洋船舶有重要意义。
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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。
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(3)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，太低又不能保证足够高的炉膛烟气温度，也不利于完全燃烧。
空气经配风器进入炉膛，它被挡风罩或挡风板分为两部分： 一部分紧贴着喷油器吹出，称为一次风(根部风)，它的作用是保 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 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，其作用 主要是供给燃烧所需的大部分空气。
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1Kg燃油燃烧所用的实际空气量Vk与所需的理论空气量Vq之比称为空气过剩 系数，用a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。 • 燃油锅炉合适的空气过剩系数一般为1.05－1.2。
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常用的喷油器有以下几种：
(1)压力式喷油器 (2)回油式喷油器 (3)蒸汽喷射式喷油器 (4)旋杯式喷油器
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(1)压力式喷油器 原理演示
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(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2～3MPa．要保证良好雾化的最 低油压是0.7MPa左右．
4、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： (1)油的雾化质量良好：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． (2)要有适量的一次风和二次风：一／s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 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 全燃烧损失和排烟损失。
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二、燃烧器 燃烧器主要由喷油器、配风器及点火器等部件组成． 1．喷油器 燃油是通过喷油器(俗称油枪或油头)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。
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对喷油器的要求：
(1)有较大的调节幅度(即最大喷油量与最小喷油量之比)，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．油雾中油滴 大小是不均匀的，用油滴的平均直径作为衡量油滴大小(即雾化 粒度)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雾化角，以适合配风器的要求． (4)油雾流的流量密度分布也要合适． (5) 结构简单，运行可靠，操作和调节方便，检修和清洗容易， 并易于实现自动控制。
(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R．W．No．1(38℃)70s(约相当于16mm2／s)，而最佳粘度为 R．W．No．1(38 ℃)60s左右(约相当于13mm2／s)。
第三节 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
1．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“油”，而是 ‘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 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。 (1)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 温有关。 (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。 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 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 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 1000℃．
因此，R.W．No.1为100s的柴油约加热至55-60℃，R．W．No.l为1 500s的中 间燃料应加热至105~110℃，R．W．N01为3 500s的重油需加热至115～120℃。
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2．空气过剩系数
1Kg燃油完全燃烧时所需的理论空气量用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：
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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 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.