船舶导热油锅炉的设计与研究

摘 要：文章介绍了船用导热油锅炉的使用现状，与水蒸气锅炉相比较所具备的在节能减排方面的优点，以及它的结构和设计。

关键词：导热油 锅炉 设计

近二十年来，船用有机热载体锅炉因其热效率高、升温快速、节省油耗和淡水资源正逐步被用作油轮加热锅炉和船用辅锅炉，并大有替代水管锅炉的趋向。目前，德国、日本、希腊等国外船东在建造新船时采用导热油锅炉的较多，国内新建的油轮也基本上采用此技术作为货油加热用途。

热油锅炉是以烟煤或重油、轻油以及可燃性气体为燃料、导热油为载热体，利用循环油泵强制液相循环，将热能输送给用热设备，再返回重新加热的直流式特种工业锅炉。其特点为：能在较低的运行压力下，获得较高的工作温度；闭路循环，热损失少，热效率高；与蒸汽锅炉相比，可节能30%-55%；具有完备的运行控制和安全监测装置。可以预见，今后的船舶安装使用有机热载体锅炉将大为普遍。

一、导热油锅炉设计

（一）送风机选型

在锅炉内传送空气的送风机是通过马达使涡轮回转，这样可以确保压力和能量。

选用HTB型送风机可以保证燃烧气体之间可以得到良好的热交换。这一方面以燃烧气体有较高的速度运动为前提；另一方面较高的运动速度要依靠送风机使涡轮回转。

同时，风压是用缓冲器来进行调整的，目的是防止垃圾等附着物被吸入金属滤网。

在日常的管理中，注意不要使涡轮的平衡状态变坏，否则马达会振动。如果发生这种情况，就要进行替换，当然，马达的方位和轴承的对中不良也会引起振动和摆动。

（二）燃烧器

燃烧器是使被供给的燃料雾化后喷出，使点火和保温得以有效进行，并同时使燃料燃烧的装置，是支配、影响燃料状态的重要部分。从燃料泵送来的燃料通过燃料加热器、电磁阀或防滴阀、喷管片喷出后雾化，和空气的接触面积变大。点火棒前端的火会在点火后的数秒钟内熄灭，然后依靠挡板背面所产生的空气气流将火焰引到喷嘴片前面成为火种。

如果取下固定风箱上盖的四个螺帽，并取下插入燃料接头管和点火棒之间的连接法兰，就能取出燃烧器的主体了。取出后就可以较清楚地看到或分析防滴阀或喷嘴管、喷嘴片和点火棒等各部分的磨损情况了。在安裝时各部分用轻油、压缩空气等清洗后组装。

由于各锅炉的型号不同，结构和尺寸也不尽相同，因此，要使燃烧完全，就要调整各个部分的尺寸。注意在组装时要用六角螺栓拧紧，以防止火花倒进。

燃烧器燃烧停止后，应注意防滴阀自喷嘴片的后部松弛，与此同时应在喷嘴片附近用加热器循环被加热的燃油。点火时，连接在防滴阀出口侧的电磁阀如果通电，电磁阀关闭，此时，防滴阀内的油压上升，不过接在电磁阀出口侧的漏油线不会上升。由于此时会出现差压，活塞会被推向上方，油会自喷嘴片喷射向炉内。燃烧停止后，电磁阀打开，差压消失，弹簧将活塞往下推。由于此时防滴阀关闭，油按循环回路流动。

（三）SX-3型电磁阀

采用HTB100~200型，动作原理是通电时完全打开。

在一套导热油锅炉加热装置中，可使用循环、低燃烧和高燃烧三位电磁阀。即预清洗的时候，循环电磁阀通电打开，燃料开始循环；当清洗结束时，循环电磁阀切换为关闭，与此同时，系统内的油压上升。若油压力设定的开关压力为15Mpa，则低燃烧电磁阀通电开启，同时点火变压器也通电，则锅炉低火燃烧。此后高火燃烧也是同样的原理。

为了控制锅炉燃烧的必要空气量，送风机的排出侧设置了缓冲器。HTB-20-50型的缓冲器的起动是由电磁线圈的通电、断电来实现的，并且预留了一定开度，是开关ON-OFF控制。

预清洗过程中，电磁线圈通电，缓冲器是关闭的。点火后，当火焰逐渐稳定，电磁阀断电，缓冲器全开。这解决了点火不着的问题。点火时的风量对点火动作有微妙的影响。为了实现稳定的点火动作，设置有缓冲器控制。HTB75-20的缓冲器设置在吸入侧，其起动是由电磁阀的动作来控制的。

点火的同时，缓冲器会到预先设定好的低燃烧开度，电磁线圈通电后电磁阀开，但不是全开。此后，达到延时到高燃烧延时继电器设定的时间后，锅炉切换为高燃烧。缓冲器断电，而且缓冲器在风压的作用下全开。

由于长时间的运转，缓冲机构的可动部分（缓冲器轴和控制杆的捆绑部分、调节螺栓等）会出现松弛、松动，这会造成缓冲器开度的变化，从而导致在点火时点不着火的情况发生。此外，若长期以这种状态运转，会产生各可动部分的拆损等麻烦，因此不能疏忽定期的检查和调整。

（四）点火变压器

为了完成点火。需要给点火棒加10000V的高压，而船用的电压通常是110V或220V的低压，所以需要升压变压器升压。注意高压侧不要有裸露在外的部分。

当准备点火时，如果点火棒的火花不稳定，则不会着火，也不会燃烧。这时首先要取下燃烧器，但在检查过程中防止里面的剩油吹出引起危险。

（五）程序控制器

与水蒸气锅炉的时序控制一样，导热油锅炉也涉及到点火环节，这就必须依靠计算机控制。在老式的导热油锅炉控制系统中，使用的是继电器——接触器控制。新型的船舶已开始使用PLC控制，它可以达到控制精确、抗干扰能力强等优点。当然，如果是现代化和自动化程度非常高的船舶，PLC的串口通讯功能是达不到要求的。那就可以采用单片机等计算机系统，一方面实现了对锅炉点火和燃烧的控制，同时还可以和机舱监控系统、机舱局域网络系统实现较好的对接。

二、热媒油温度控制

在实际的操作中，将最高使用温度为230℃的热媒锅炉的温度指示调节器的设定温度（1℃-399℃）设定为180℃，并将其调节温度差（1℃-10℃）设定为5℃。则在冷态时，若运行锅炉，35秒后燃烧器着火，加热热媒油。

当油温变为180℃后燃烧器灭火。此时，即使燃烧器灭火，送风机也应当能在35秒内起动。

此后，随着热媒油的使用，热量逐渐减少，其油温也必然会降低。若温度降到超过5℃的限度，即175℃，则送风机会自动起动。35秒后燃烧器起火，加热至180℃，以下过程将进行反复。

三、总结

在当今淡水资源奇缺的今天，将水蒸气锅炉进行导热油锅炉的改造是非常有必要的。而且，水锅炉还会引起因结垢造成的海洋环境的污染。

（作者单位：青岛港湾职业技术学院轮机系）

【参考文献】

郭江荣.船用燃油热载体锅炉的管理与维护[J].中国水运,2006(4).

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