湯 良 然

（江南造船（集團）有限責任公司，上海 201913）

0 引 言

船舶蒸汽系統(tǒng)一般分為主蒸汽系統(tǒng)和輔蒸汽系統(tǒng)，主蒸汽系統(tǒng)的蒸汽用戶為船舶蒸汽動力裝置及蒸汽渦輪發(fā)電機等主動力設備。輔蒸汽系統(tǒng)為全船加熱、吹洗、生活雜用等用戶提供汽源。加熱吹洗分系統(tǒng)供汽對象為：液艙加熱，清洗，艙室冬季取暖用散熱器、空調裝置熱源、加濕，濾器、舷部艙底吹洗，冬季海水門格柵破冰吹洗等，生活用戶主要為：廚房設備、熱水柜洗滌熱水等。本文以船舶輔蒸汽系統(tǒng)為對象，研究了輔蒸汽系統(tǒng)的主要設備：鍋爐、熱井、大氣冷凝器、軟水箱等設置要求及相應的管系配置。

1 輔蒸汽系統(tǒng)組成

船舶輔蒸汽系統(tǒng)主要由鍋爐供汽管系、日用蒸汽管系、鍋爐給水管系、凝水回收管系等組成。向全船提供日用蒸汽、取暖蒸汽、廚房用蒸汽等其他設備用蒸汽。鍋爐提供的0.7MPa蒸汽，經(jīng)減壓站減壓后通過各區(qū)域集中至分配總管，再按區(qū)域向全船供應0.3MPa蒸汽。各用戶取用后，凝水經(jīng)疏水閥直接返回至熱井，也可通過大氣冷凝器冷卻后返回熱井。大氣冷凝器由海水泵提供舷外冷卻海水，冷卻后凝水經(jīng)熱井內蒸汽加熱可保證熱井水溫保持在鍋爐適宜的水溫。根據(jù)鍋爐內水位高低由鍋爐水位調節(jié)閥自動控制熱井給水泵向鍋爐補水，而熱井浮球閥根據(jù)熱井水位控制軟水箱自動向熱井補水，軟水箱由岸供補水。輔蒸汽系統(tǒng)管路還設置必要的補償裝置或利用彎管來補償熱膨脹，管路的支架和吊架必須使管路膨脹不受影響，蒸汽管路的表面包敷隔熱材料，包敷后外層表面溫度不超過60℃，可拆接頭及閥件處的隔熱材料包敷應便于拆換。輔蒸汽系統(tǒng)組成見表1。

表1 輔蒸汽系統(tǒng)組成及用戶

1.1 鍋爐供汽管系

系統(tǒng)主要由鍋爐、汽水分離器、過濾器、減壓閥組、連接管(無縫鋼管)、閥件及各類管附件組成，見圖1 。

圖1 供汽管系

1)按區(qū)域劃分，通過各區(qū)域蒸汽集中分配總管，按需向用戶分配，集汽總管前一般設有汽水分離器，設置帶有旁通管路的減壓站，備用旁通管應裝在減壓閥的上部避免積水，減壓后飽和蒸汽壓力應為0.3MPa 。

2)蒸汽管系還應在左右船舷設置岸供蒸汽接頭，岸供蒸汽設施在汽水分離器前并入主供汽管系。

1.2 日用蒸汽管系

系統(tǒng)主要由區(qū)域蒸汽集中分配總管、各類用戶、連接管、閥件及各類管附件組成，見圖 2。船舶用戶有：廚房設備、艙室取暖蒸汽散熱器、空調裝置冬季取暖蒸汽加熱加濕、熱水柜加熱、液艙加熱、動力設備吹洗、舷部附件吹洗等。安裝時要注意以下事項：

圖2 日用蒸汽管系

1)供暖和生活用蒸汽管系應采用雙線制管路，分別設置蒸汽管和凝水管，并在蒸汽用戶后管路中設置疏水閥與凝水回收管路接通。

2)蒸汽管路和凝水管路中必須設置足夠數(shù)量的膨脹節(jié)，彎管膨脹節(jié)的彎曲半徑不小于3倍管子外徑，呈水平布置，當水平布置有困難時，蒸汽管彎管膨脹節(jié)應上凸，凝水管彎管膨脹節(jié)應下凹，以避免產(chǎn)生汽阻或水阻。

3)管路盡量避免通過居住艙室，更不應通過易燃、易爆艙及糧艙等懼熱艙室。

4)油艙加熱盤管布置在靠近艙底處，加熱盤管按每噸0.07m2加熱面積確定盤管的散熱面。如油艙外表面接觸海水，按每6m2的接觸面積加0.1m2的加熱面積。

5)所有可能結冰的舷部附件均應設置蒸汽加熱、吹洗管。

6)蒸汽管路的支架或吊架的結構、布置、固定應考慮管路膨脹因素。

1.3 鍋爐給水管系

鍋爐給水管系主要由熱井、給水泵組、大氣冷凝器、海水冷卻泵、軟水箱、連接管(不銹鋼管)、閥件及各類管附件組成，見圖3。

1)為確保鍋爐給水、爐水水質，保證鍋爐安全運行，延長使用壽命，各項水質分析指標范圍見表2。

表2 水質指標[1]

2)給水系統(tǒng)至少設2臺鍋爐給水泵，泵的總排量應滿足鍋爐最大負荷工作時所需水量。

3)給水泵受控于鍋爐水位調節(jié)裝置自動啟動、停止。

4)給水貯存柜(熱井)可由軟水箱自動補水，由大氣冷凝器冷卻或由蒸汽加熱來控制給水溫度至適合鍋爐要求的水溫，正常的給水溫度為 60～90℃。

2 燃油輔鍋爐

以額定蒸發(fā)量1000kg/h、蒸汽壓力0.7MPa的針形管輔鍋爐為例，鍋爐主要由鍋爐本體、機械壓力霧化燃燒器、電控箱、儀表、閥件等組成，鍋爐機組全自動控制運行。鍋爐本體由筒體和爐膽及針形管組成，針形管裝在煙管內，筒體和爐膽之間為鍋爐的儲水空間。正常工作情況下，由水位調節(jié)器控制給水泵的運轉，達到自動供水。當水位調節(jié)器出現(xiàn)故障時，可用手動控制給水泵供水。鍋爐燃燒控制程序為：預掃氣→點火→小火→大火→小火→自動停止燃燒。

圖3 鍋爐給水管系

2.1 鍋爐自動控制與安全保護

1)壓力控制設定值，見表3。

表3 蒸汽壓力控制設定值

2)水位自動控制要求，見表4。

表4 水位控制設定值

3)蒸發(fā)量 100kg/h以上的燃油輔鍋爐均應設有給水、點火及燃燒的自動控制系統(tǒng)和安全保護裝置，并備有手動操作裝置。

4)當發(fā)生鍋爐點火不著（5±1s內）、最低水位、燃燒器熄火后（1s內）任一情況時即刻關閉燃燒器，并發(fā)出聲光報警。

5)鍋爐在點火4s沒有成功時，應恢復掃氣。

6)蒸發(fā)量≤1000kg/h的鍋爐預掃氣時間應＞20s，蒸發(fā)量＞1000kg/h的鍋爐預掃氣時間應＞40s。

7)應設置2只直徑為25～100mm的安全閥，以滿足蒸汽閥關閉時，在額定燃油量燃燒時，7min內鍋爐壓力升高值＜工作壓力的10%。

2.2 鍋爐燃油系統(tǒng)

鍋爐燃油系統(tǒng)見圖 4。燃燒器的燃油進、回油接口應采用軟管連接。鍋爐應具備應急停爐功能。燃油供給管路必須采取安全保護措施，并設置具有緊急切斷油路的快關閥使鍋爐應急停爐?？礻P閥有手動操作和氣動快關等形式，如增設電磁閥則可實行遠程遙控，便于集中控制。

2.3 鍋爐安裝

1)鍋爐安裝時，應盡量將鍋爐水位表置于船舯，以減少船舶橫搖時影響水位指示的正確性。

圖4 燃油管系

2)燃燒器前應留有900mm的操作空間，鍋爐在船舶一側布置時應注意鍋爐的左右型，將燃燒器置于船舯位置。

3)鍋爐頂部的蒸汽安全閥應根據(jù)機艙情況，選擇合適部位安裝操縱拉手以方便手操排氣。

2.4 鍋爐運行與檢查

1)防止點火冷爆，當爐膛內充滿油氣時，突然點火會引起強烈爆燃，所以在鍋爐點火前要做到先對爐膛進行預掃氣，掃氣時間不少于 20s，將爐膛內可能存留的油氣由煙囪排出后再點火。

2)檢查燃燒器的點火電極位置是否正確。當點火電極因位置不準而不發(fā)出火花或因短路火花位置不對時，燃油點不著火，當燃油噴得較多時就有可能發(fā)生冷爆，所以，當發(fā)生點火不著時，應立即停爐檢查原因，切不可再進行點火，待排除故障后進行預掃氣，才可再點火，檢查點火電極的位置可撥動點火按鈕，觀察電極放電情況。

3)檢查燃燒器噴油頭是否漏油，漏油會增加燃油冷爆的可能性。

4)鍋爐正常燃燒后，當空氣閥有蒸汽溢出時即可關閉空氣閥，鍋爐開始升壓。當氣壓升至工作壓力后檢查給水閥、上下排放閥、水位表放泄旋塞后的管路，如是冷的，表示這些閥沒有漏泄現(xiàn)象。

5)鍋爐運行中，應隨時嚴密監(jiān)視鍋爐壓力、水位和燃燒是否正常。

6)鍋爐排煙的正常溫度應在400℃以下。

2.5 鍋爐的日常管理

1)水位表必須每天沖洗一次，以保證水位指示的正確性。水位表經(jīng)沖洗后，在關閉放泄旋塞時，水位應很快上升并略有波動，即表示水位暢通。

2)鍋爐下部位放泄閥每天排污一次，排污時開啟放泄閥10s左右后關閉，重復3～5次，以保證排污效果，排污應在停爐時且爐內壓力低于 0.3MPa時進行。

3)每月拉動安全閥手動開啟裝置進行一次排氣，以檢查安全閥的可靠性，避免安全閥由于日久銹蝕咬死，拉動安全閥手動開啟裝置必須在鍋爐內有壓力時進行。

2.6 組合式熱井

組合式熱井由2m3熱井本體、給水泵、5m2冷卻面積的大氣冷凝器、管路及閥附件組成。系統(tǒng)將日用蒸汽經(jīng)用戶后產(chǎn)生的凝水，通過大氣冷凝器冷卻后或直接進入熱井，經(jīng)給水泵送入鍋爐，形成蒸汽凝水的循環(huán)。給水泵由鍋爐水位調節(jié)器控制，根據(jù)鍋爐的水位高低自動補水，給水泵應設有備用泵以滿足鍋爐正常使用及保養(yǎng)。熱井可及時不斷地向鍋爐供水，具有低位自動補水，高位自動關閉，蒸汽加熱等功能。熱井的液位計可觀察熱井內水位，浮球閥實施自動補水，也可通過手動補水閥補水。熱井上設有取樣水口并裝有溫度計，水溫一般在60～90℃，較低時可開啟加熱蒸汽閥加熱。凝水回收可直接進熱井，也可經(jīng)過大氣冷凝器冷卻后進熱井，冷凝器冷卻水由海水泵提供，海水經(jīng)冷凝器吸熱后從舷外排出。

2.7 軟水箱

2.7m3軟水箱用于向熱井補充軟水，通岸接頭可向軟水箱加入岸供軟水，水箱上的液位計可觀察液面高度，超液位時通過溢流口外溢。軟水箱可通過安裝在熱井內的浮球閥實現(xiàn)對組合式熱井的自動補水。

3 結 語

船舶輔蒸汽系統(tǒng)的核心是輔鍋爐及其自動控制功能和安全保護措施。而自動補給水保障了鍋爐的正常運行及飽和蒸汽的產(chǎn)出。大氣冷凝器的冷卻作用及熱井輸入蒸汽的加熱使得熱井內水溫與鍋爐要求的水溫相適應。軟水箱的不斷補充保證了熱井水位足以維持在正常運行的水位狀態(tài)。以集中供汽、分區(qū)域布點的設計原理避免了遠距離用戶用汽量不足的缺陷，而完善的凝水回收管路是熱能、水源再利用的體現(xiàn)。以針形管輔鍋爐為例的輔蒸汽系統(tǒng)，其主要配置及系統(tǒng)設計經(jīng)實船驗證是可靠且具有裝備船舶的實用性。

[1] GB 1576，工業(yè)鍋爐水質[S].