第三节 船舶辅锅炉的燃油设备及系统
第三节 船舶辅锅炉的燃油设备及系统
13-3-1燃油在锅炉中的燃烧情况 1.燃油燃烧的特点 燃油沸点低于它的燃点,实际烧的不是“油”,而是 油气 油燃烧的速度取决于油滴蒸发速度、油气和空气相互 扩散的速度及油气氧化速度 (1)油滴蒸发速度 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 ①油气蒸发在油表面进行 单位质量燃油的表面积越大,单位时间蒸发的数量就越多 在锅炉中总是将油雾化成细小的油滴再进行燃烧 即油滴的蒸发速度与油的雾化质量有关
13-3-1燃油在锅炉中的燃烧情况 ➢ 1．燃油燃烧的特点 ➢ 燃油沸点低于它的燃点，实际烧的不是“油”，而是 “油气” ➢ 油燃烧的速度取决于油滴蒸发速度、油气和空气相互 扩散的速度及油气氧化速度 ➢ (1)油滴蒸发速度 ➢ 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 ➢ ①油气蒸发在油表面进行 ➢ 单位质量燃油的表面积越大，单位时间蒸发的数量就越多 ➢ 在锅炉中总是将油雾化成细小的油滴再进行燃烧 ⚫ 即油滴的蒸发速度与油的雾化质量有关
13-3-1-1燃油燃烧的特点 ②油气蒸发速度与油滴表面的油气分压力大小有关 要求油滴与周围介质有较大的相对速度,以加强油气扩散,减 小油滴附近油气的分压力 ⑧油温越高,蒸发速度越快 在炉膛中要组织足够数量和较髙温度的烟气回流对油进行加热 >(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 为提髙扩散速度,要提髙助燃空气的速度,并增加空 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
13-3-1-1 燃油燃烧的特点 ➢ ②油气蒸发速度与油滴表面的油气分压力大小有关 ➢ 要求油滴与周围介质有较大的相对速度，以加强油气扩散，减 小油滴附近油气的分压力 ➢ ⑧油温越高，蒸发速度越快 ➢ 在炉膛中要组织足够数量和较高温度的烟气回流对油进行加热 ➢ (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 ➢ 为提高扩散速度，要提高助燃空气的速度，并增加空 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
13-3-1-1燃油燃烧的特点 >(3)油气氧化速度 环境温度越高,则氧化速度越快 炉膛内烟气温度越高,燃烧就越剧烈 温度较低时,燃烧进行慢,甚至不能保证稳定燃烧而熄火 要求锅炉低负荷时,炉膛出口的烟气温度不低于1000°C。 油气主要成分是高分子碳氢化合物 >它在氧气不足而温度又很高时,会产生不对称的热分解 形成难燃的碳黑,容易造成不完全燃烧 >因此,在油气着火之前一定要供人一定数量的空气与之充分混 尽量避免产生碳黑
13-3-1-1燃油燃烧的特点 ➢ (3)油气氧化速度 ➢ 环境温度越高，则氧化速度越快 ➢ 炉膛内烟气温度越高，燃烧就越剧烈 ➢ 温度较低时，燃烧进行慢，甚至不能保证稳定燃烧而熄火 ➢ 要求锅炉低负荷时，炉膛出口的烟气温度不低于1 000℃。 ➢ 油气主要成分是高分子碳氢化合物 ➢ 它在氧气不足而温度又很高时，会产生不对称的热分解 ➢ 形成难燃的碳黑，容易造成不完全燃烧 ➢ 因此，在油气着火之前一定要供人一定数量的空气与之充分混 合，尽量避免产生碳黑
13-3-1-2空气过剩系数 >lkg燃油完全燃烧时所需的理论空气量用V (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; V。=0.26Q/1000m3/kg 式中,QD=燃油的低热值 V。=11m3/kg
13-3-1-2 空气过剩系数 ➢ 1kg燃油完全燃烧时所需的理论空气量用V。 (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； V。=0.26QD/1000 m3／kg 式中，QD = 燃油的低热值 V。= 11 m3／kg
13-3-1-2空气过剩系数 燃油在炉膛进行燃烧反应时 空气中的氧分子不可能都有机会与燃油成分接触 使油完仝燃烧就要向炉膛内多送人空气 空气过剩系数 1kg燃油燃烧所用的实际空气量∨与所需的理论空气量 之比 a=VIVo α是保持锅炉经济运行的重要指标 α越大,风机耗能越大,锅炉排烟损失越大 α太小,锅炉的不完全燃烧损失又可能太大 >燃油锅炉合适的α一般为1.05~1.2
13-3-1-2 空气过剩系数 ➢ 燃油在炉膛进行燃烧反应时 ➢ 空气中的氧分子不可能都有机会与燃油成分接触 ➢ 使油完全燃烧就要向炉膛内多送人空气 ➢ 空气过剩系数 ➢ 1kg燃油燃烧所用的实际空气量Vk与所需的理论空气量 V0之比 α=Vk /V0 ➢ α是保持锅炉经济运行的重要指标 ➢ α越大，风机耗能越大，锅炉排烟损失越大 ➢ α太小，锅炉的不完全燃烧损失又可能太大 ➢ 燃油锅炉合适的α一般为1.05～1.2
13-3-1-3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 燃烧过程可分为两个阶段: (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
13-3-1-3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 ➢ 燃烧过程可分为两个阶段： ➢ (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
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程 燃烧器由喷油器和配风器等组成 装在锅炉前墙风道中,前端对着炉墙上的喷火口 喷油器将油雾化成细小油滴 使油雾以一定的旋转速度从喷油嘴的喷孔中喷入炉内 ●形成有一定锥角的空心圆锥 >油雾在前进中不断与空气掺混 离喷嘴越远,油雾层厚度越大,而浓度越小 空气经配风器进入炉膛 被挡风罩或挡风板分为两部分 部分紧贴着喷油器吹出,称为一次风(根部风) 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 供给燃烧所需的大部分空气
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程 ➢ 燃烧器由喷油器和配风器等组成 ➢ 装在锅炉前墙风道中，前端对着炉墙上的喷火口 ➢ 喷油器将油雾化成细小油滴 ➢ 使油雾以一定的旋转速度从喷油嘴的喷孔中喷入炉内 ⚫ 形成有一定锥角的空心圆锥 ➢ 油雾在前进中不断与空气掺混 ⚫ 离喷嘴越远，油雾层厚度越大，而浓度越小 ➢ 空气经配风器进入炉膛 ➢ 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) ⚫ 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 ⚫ 供给燃烧所需的大部分空气
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程 空气经配风器斜向叶片形成与油雾反向旋 转的气流 以利于油的蒸发和与空气的混合 >旋转气流在离心力作用下向外扩张 气流旋转越强烈,扩张角越大 气流中心形成低压,吸引高温烟气回流(回流区 >加速了油雾的蒸发、升温、分解和与空气混合
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程 ➢ 空气经配风器斜向叶片形成与油雾反向旋 转的气流 ➢ 以利于油的蒸发和与空气的混合 ➢ 旋转气流在离心力作用下向外扩张 ➢ 气流旋转越强烈，扩张角越大 ➢ 气流中心形成低压，吸引高温烟气回流(回流区) ➢ 加速了油雾的蒸发、升温、分解和与空气混合
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程 >着火前沿 油气混合可燃气被点燃后形成的燃烧带 >它一方面要向燃烧器方向扩展 另一方面又随气流反方向向炉膛内流动 当两者速度相等时,着火前沿便稳定在一定 位置上
13-3-1-3燃油在炉膛中的燃烧过程 ➢ 着火前沿 ➢ 油气混合可燃气被点燃后形成的燃烧带 ➢它一方面要向燃烧器方向扩展 ➢另一方面又随气流反方向向炉膛内流动 ➢当两者速度相等时，着火前沿便稳定在一定 位置上