热管元件
一端置于柴油机的排气通道内 另一端插入锅筒中



由于烟气侧和水侧的对流放热强度相差很悬 殊，因而热管的加热段较长，并加装肋片， 而冷却段则较短，并为光管 工作时排气放出的热量经热管传给锅筒中的 水，产生的饱和蒸气由锅筒顶部引出供加热 和生活使用
13-2-2-1 热管式废气锅炉
优点：
13-2-1-2 D型水管锅炉
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 采用一种双层罩壳的炉墙结构 具有内外两层壳板，中间通以去燃烧器助燃的空气 由于助燃空气压力比炉膛内烟气压力大，消除了烟 气漏人舱内的可能 空气带走一部分热量

13-2-1-1 立式横烟管锅炉
给水量比锅炉蒸发量 要多

起动水泵后，水位上升
水位到最高工作水位 时

调节器停止给水泵
13-2-1-1 立式横烟管锅炉
检查门17


用于清除积存在烟管中的 烟垢 更换或用堵棒堵塞损坏的 烟管 工作人员进入锅壳内部进 行维修和清扫水管锅炉
D型锅炉形状类似字母“D”

它的结构布置较为合理，经济技术指标也较 高 由汽包1、水筒2、联箱3、炉膛4、水冷壁5、 蒸发管束6、7、过热器11、经济器12及空气 预热等部件组成 现将主要部件介绍如下： (1)炉膛、炉墙和炉衣：
图13—2示出了D型水管锅炉的结构简图





不存在水管锅炉因受热面负荷变化而引起的水循环 不稳定 传热强度高，这是由于在热管的加热段外侧可以充 分的肋片化并受烟气横向冲刷 每根热管均为独立的小换热面，不存在管束与锅壳 或联箱连接的麻烦，且热管元件在安装时，只有一 个固定连接点，两端可以自由膨胀，因而有效的减 小了热应力 蒸汽与烟气双重管壁隔离，如果某一热管漏泄，仅 此元件失效，整台锅炉仍可正常运行，并可单管撤 换进行检修 装置紧凑性好，烟侧阻力小，并便于吹灰
水管锅炉的效率较高

水管锅炉没有锅壳，单位蒸发量的相对体 积小
13-2-1-2 D型水管锅炉
蒸发量可达100t／h，工作汽压可达10MPa 水管炉炉水循环好，蓄水量少，结构刚性 又小

故点火升汽时间较短，一般为几十分钟
对水质和除垢要求高
13-2-1-3 立式直水管锅炉
小蒸发量辅锅炉希望：
13-2-1-2 D型水管锅炉

水冷壁的结构型式有三种, 如图所示 (a)光管疏排和密排水冷壁 (b)光管和狭钢条拼焊式膜式水冷壁 (c)棘形水冷壁(部分和全部涂上耐火材料)
13-2-1-2 D型水管锅炉
沸水管是连接上、下锅筒的管束，称蒸发管束


布置在炉膛出口侧 前排属辐射换热面 后面的管束与烟气的换热方式主要是对流 烟气横向冲刷管束，设计上应避免出现烟气冲刷不到 的滞流区 前三排的管距应不小于250mm，以防结渣堵塞烟道 沸水管束受热面积较大, 但平均蒸发率较低
优点

盘香管中水是强迫流动，蒸发率大 可在一定空间内布置较多的受热面，因而体积紧凑 但是其受热面管内的水垢清除比较困难，循环水泵因 水的温度较高，因而工作可靠性较差
13-2-2-1 强制循环式废气锅炉
盘香管式废气锅炉烟气流过时温度逐渐降低



故上、下各层盘香管的吸热量相差甚大 炉水的汽化程度不同，致使流阻相差很大 会产生偏流(下层吸热多的进水少) 甚至发生水力脉动(进水量脉动)

设置经济器的锅炉只用于有除氧器的装置
13-2-1-2 D型水管锅炉
空气预热器位于经济器之后



它将进入炉膛的空气预热，使排烟温度进一步降低， 以提高锅炉效率 由于空气温度提高，使炉膛温度上升，为改善燃烧提 供了有利条件 但是由于空气对管壁的对流放热系数很小，空气预热 器又处于低温烟气区，因此所需的受热面积很大
第二节
船舶辅锅炉的结构与附件
13-2-1 燃油锅炉
在柴油机动力装置的干货船上

辅锅炉应以结构简单、维护操作方便 也要考虑重量和尺寸应尽可能小 立式直水管锅炉和立式横烟管锅炉较常见
在油船上

要求辅锅炉的蒸发量较大，D型水管锅炉采用较多
图13—l所示是一种使用较普遍的立式横烟管锅炉 不同型号的蒸发量为1～4.5t／h，最大工作汽压为 1.0～1.7MPa
炉水吸热沸腾汽化




在水中产生大量蒸汽汽 泡 自水面逸出后，聚集在 汽空间中 后经顶部的集汽管14和 停汽阀15输出 由蒸汽管道送至各处使 用
13-2-1-1 立式横烟管锅炉
由于炉内水不断蒸发 成汽

水量会减少 当水位下降至最低工作 水位时
水位自动调节器发生作 用 起动给水泵，给水就经 给水阀和内给水管16补 人
故各盘香管进口设有口径分几档的节流孔板5及 节流阀6

使靠上层的盘管进口节流程度大，进水量少 调节各层进水量至出口湿蒸汽干度均为0.1左右为宜
图中上层盘香管2采用双层以增加长度，也是为 均衡上、下层流动阻力和出口蒸汽干度
13-2-2-1 热管式废气锅炉
图13—10所示为热管式废气锅炉的示意图

在较新式的水管锅炉中



减少锅炉散热损失 提高助燃空气温度 降低了内、外壳板的温度，隔热层可以减薄
13-2-1-2 D型水管锅炉
(2)水冷壁、沸水管和下降管

水冷壁是垂直布置在炉膛壁面 上的密集管排，组成水循环回 路的上升管


锅炉的主要辐射受热面 吸收辐射热占全部受热面的 1/3 保护炉墙不致过热烧坏 为防止在水冷壁管子中发生汽水 分层现象 水冷壁管子水平倾角应大于 30‘ 最小不得小于15‘ 水冷壁在汽包处吊挂，可自由 向下膨胀


13-2-1-2 D型水管锅炉
D型锅炉炉膛内燃烧温度约可达1700℃左右

炉膛出口烟气温度不宜太高

以免高于烟气中灰分的融点温度，会使灰分融解，粘附在蒸 发管束的管壁上形成积渣

又不能太低，以免燃烧过程进行得不充分 D型锅炉炉膛出口烟气温度约为1 100℃左右 将锅炉的各种受热面包围以形成炉膛和烟道 隔热和密封作用 气密作用

手孔门
13-2-1-1 立式横烟管锅炉
隔热材料层


为减少锅炉散热损失和 降低周围环境温度 防止工作人员烫伤 最外面是一层薄铁皮外 罩。冷空气会使锅炉受 到损伤
13-2-1-1 立式横烟管锅炉
传热特点和工作性能


在整个锅炉受热面中， 炉胆和燃烧室仅占10％ 左右，但由此传给水的 热量却占整个锅炉的一 半以上 炉胆和燃烧室内热辐射 非常强烈，蒸发率甚大

用蒸发率较高的水管炉 吸取火管锅炉蓄水量大、 维护管理简单方便优点
船舶上广泛使用立式 直水管锅炉是按这种 思想设计的 蒸发量为18t／h 蒸汽工作压力0.7MPa， 蒸发率32.1kg／m2· h， 效率80％
13-2-1-3 立式直水管锅炉

锅壳分为上、下两个锅筒1、2 中间联接着直立沸水管束3 水管中充满炉水 烟气在各管之间横向流过 炉膛4位于下锅筒中 有预燃室5，燃油和空气先在此处混合燃烧， 再进入炉膛 预燃室可使燃烧过程进行得比较完善，整 个炉膛的热负荷也更为均匀，不会产生局 部过热现象 由于预燃室中工作温度很高，在燃用劣质 重油或渣油时，也能获得良好的燃烧。这 种锅炉在低负荷时，燃烧也较好
13-2-1-2 D型水管锅炉
经济器传热温差大，且给水强迫流动

其受热面积可以小一些，受热面的管径也小 结构简单紧凑，占据的空间小，造价也便宜 能提高热效率 可减少汽包因给水温度低而产生的热应力
给水经过加热后再送人汽包

设置经济器后，烟气侧的通风阻力增加 给水在温度升高的过程中，将析出一部分溶解 在其中的气体，造成金属的腐蚀
13-2-2-1 强制循环式废气锅炉
图13—9示出强制循环盘香管式废气锅炉结构

锅炉由许多水平放置的盘香管组成 每一根盘香管的进出口分别与两个直立的联箱相连 柴油机排气在管子外侧流过 炉水由专门的循环水泵从汽水分离筒吸人，压送到各 盘香管，水在管内被加热，然后流回汽水分离筒进行 汽水分离
1．立式横烟管锅炉

13-2-1-1 立式横烟管锅炉
锅炉具有一个直立的圆筒 锅壳1(D=1.5～2.6m)

20号锅炉钢板卷制焊接
顶部和底部为椭圆形封头 2(较好地承受压) 锅炉高度为3.7～6.3m 下部有球形炉胆3–炉膛 炉胆有一圆形出烟口4

与方形燃烧室5相通
在燃烧室5与烟箱12之间
由于尾部受热面使锅炉装置的尺寸、造价增加， 管理工作(吹灰、防腐蚀等)也增加，所以一般只 用于蒸发量较大、蒸汽参数较高的大、中型锅 炉
13-2-1-2 D型水管锅炉
蒸发率较高


水冷壁和前排沸水管构成的辐射受热面所占 比例大 烟气在沸水管束中是横向流动，流速较大
一般辅锅炉可达80％～85％ 有些带尾部受热面的可高达92％以上
油气燃烧室继续燃烧


顺烟管流至烟箱–大气 烟气在管中流速越高和扰 动越强烈，它对管壁的对 流放热能力就越强 在烟管中常设长条螺旋片
炉胆、燃烧室和烟管都是 蒸发受热面

烟气在管中流过

烟管锅炉的结构特点
水面只需比蒸发受热面高 一些即可

水面上部为汽空间13
13-2-1-1 立式横烟管锅炉

炉胆部分的传热强度高，但其水垢容易清除 烟管间水垢难以清除，但该处烟气温度低，水垢不容易 形成