船舶辅锅炉的燃油设备及系统
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作用在喷油阀4上，克服弹簧6的张力将阀顶开，油即喷 出
其螺旋销14右端装有过滤元件 O型密封圈7后的漏油引回油泵进口
13-3-2-1压力式喷油器
可以做成同一个喷油器有多油路和多喷嘴
以便加大喷油量或实现分级燃烧控制
喷油量调节有三种方法：
改变喷油压力 变换使用喷孔直径不同的喷嘴(或喷油器) 改变投入工作的喷嘴(或喷油器)数目
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
13-3-2-1燃烧器-喷油器
常用的喷油器有以下几种：
(1)压力式喷油器
喷油器后端管接头5与输油管相连，其中装有滤甲6 管接头用螺纹连接于空心的喷油器本体4上 后者前端以螺纹连接喷嘴体3 雾化片2被喷嘴帽1用螺纹拧紧在喷嘴体上
13-3-2-1 喷油器
喷嘴(喷嘴体、雾化片和喷嘴帽)对喷油量的大小 和雾化质量的好坏起着决定性作用 油泵(升压)—喷油器—喷嘴体上6～8个通孔—环 形浅槽—旋涡室(强烈旋转) —旋涡室壁面限制 (旋转半径不断缩小) —喷孔喷出
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
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
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
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
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
过大油雾会喷在喷火口上产生结碳 过小则从油雾锥体外漏人的空气不能与油雾很好地混合。
13-3-2-1燃烧器-喷油器
(4)油雾流的流量密度分布要合适
单位时间内通过垂直于油雾流轴向速度的单位 面积上的燃油体积，单位是cm3／cm2·s
喷油器还要结构简单，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
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
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
要使燃油燃烧好主要取决于：
(1)油的雾化质量良好
油滴雾化越细，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
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
13-3-2-1 喷油器
油流旋转切向速度
随旋转半径的缩小而增加，压力也越来越低 当压力降低到低于外面气体的压力时
外面气体就被吸人喷器，使中心形成一个气体旋涡 所以油离开喷油器时是呈环形截面喷出，形成空心圆锥形 旋转越强烈，则雾化角越大
13-3-2-1 喷油器
油喷出后，由于油流本身的紊流脉动以及油流 和空气相互撞击而雾化成细小的油滴 影响雾化质量的主要因素有：
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
喷油器要求：
(1)有较大的调节幅度，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
13-3-2-1燃烧器-喷油器
(3)油雾有一个适当的雾化角，以适合配风器的要 求
油雾离开喷油器后 燃油一方面外喷射，有轴向速度 同时还旋转，有切向速度 油雾形成空心的圆锥形，其圆锥的顶角叫做雾化角 雾化角应稍大于经配风器出口气流的扩张角，使油雾能 与空气均匀混合 雾化角应与喷火口配合恰当
常配备有不同规格的雾化片
喷孔直径从0.5～1.2mm分为几档 可根据燃油品种和锅炉的蒸发量选用
为防在油压不足时喷油以至雾化不良
新式压力式喷油器带有喷油阀，结构如图13—18所示
燃油泵—加热器—喷油器进口—出口—燃油泵 进口
13-3-2-1 喷油器
喷油器出口管上装有电磁阀
该阀开启时燃油压力较低，燃油空载循环 当该阀关闭时，油压迅速升高
(3)油流旋转的强烈程度
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，有利于雾化
(4)油的粘度
粘度越小，分子间摩擦力越小，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
13-3-2-1 喷油器
压力式喷油器的喷油量与油压的平方根和喷孔 的截面积成正比
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 太低不能保证足够高的炉膛烟气温度，不利于完 全燃烧
13-3-2-1燃烧器-喷油器
燃烧器主要由喷油器、配风器及电点火器组成。 燃油是通过喷油器(油枪或油头)喷进炉内的 喷油器有两个作用：
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
(1)油压 油压越高，喷出速度越快，雾化质量越好 但超过2MPa后，雾化质量改善不明显，耗能却 增加 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
13-3-2-1 喷油器
(2)喷孔直径
喷孔直径越小，油膜越薄，雾化质量越好 故每个喷嘴的喷油量不宜过大
(2)要有适量的一次风和二次风
一次风量占总风量的10％～30％
太少则油雾在着火前就会高温裂解, 烟囱冒黑烟 太多会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火吹灭
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
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
(3)油雾和空气应该混合均匀，着火前沿的位 置和长度应合适
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
其螺旋销14右端装有过滤元件 O型密封圈7后的漏油引回油泵进口
13-3-2-1压力式喷油器
可以做成同一个喷油器有多油路和多喷嘴
以便加大喷油量或实现分级燃烧控制
喷油量调节有三种方法：
改变喷油压力 变换使用喷孔直径不同的喷嘴(或喷油器) 改变投入工作的喷嘴(或喷油器)数目
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
13-3-2-1燃烧器-喷油器
常用的喷油器有以下几种：
(1)压力式喷油器
喷油器后端管接头5与输油管相连，其中装有滤甲6 管接头用螺纹连接于空心的喷油器本体4上 后者前端以螺纹连接喷嘴体3 雾化片2被喷嘴帽1用螺纹拧紧在喷嘴体上
13-3-2-1 喷油器
喷嘴(喷嘴体、雾化片和喷嘴帽)对喷油量的大小 和雾化质量的好坏起着决定性作用 油泵(升压)—喷油器—喷嘴体上6～8个通孔—环 形浅槽—旋涡室(强烈旋转) —旋涡室壁面限制 (旋转半径不断缩小) —喷孔喷出
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
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
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
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
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
过大油雾会喷在喷火口上产生结碳 过小则从油雾锥体外漏人的空气不能与油雾很好地混合。
13-3-2-1燃烧器-喷油器
(4)油雾流的流量密度分布要合适
单位时间内通过垂直于油雾流轴向速度的单位 面积上的燃油体积，单位是cm3／cm2·s
喷油器还要结构简单，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
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
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
要使燃油燃烧好主要取决于：
(1)油的雾化质量良好
油滴雾化越细，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
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
13-3-2-1 喷油器
油流旋转切向速度
随旋转半径的缩小而增加，压力也越来越低 当压力降低到低于外面气体的压力时
外面气体就被吸人喷器，使中心形成一个气体旋涡 所以油离开喷油器时是呈环形截面喷出，形成空心圆锥形 旋转越强烈，则雾化角越大
13-3-2-1 喷油器
油喷出后，由于油流本身的紊流脉动以及油流 和空气相互撞击而雾化成细小的油滴 影响雾化质量的主要因素有：
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
喷油器要求：
(1)有较大的调节幅度，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
13-3-2-1燃烧器-喷油器
(3)油雾有一个适当的雾化角，以适合配风器的要 求
油雾离开喷油器后 燃油一方面外喷射，有轴向速度 同时还旋转，有切向速度 油雾形成空心的圆锥形，其圆锥的顶角叫做雾化角 雾化角应稍大于经配风器出口气流的扩张角，使油雾能 与空气均匀混合 雾化角应与喷火口配合恰当
常配备有不同规格的雾化片
喷孔直径从0.5～1.2mm分为几档 可根据燃油品种和锅炉的蒸发量选用
为防在油压不足时喷油以至雾化不良
新式压力式喷油器带有喷油阀，结构如图13—18所示
燃油泵—加热器—喷油器进口—出口—燃油泵 进口
13-3-2-1 喷油器
喷油器出口管上装有电磁阀
该阀开启时燃油压力较低，燃油空载循环 当该阀关闭时，油压迅速升高
(3)油流旋转的强烈程度
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，有利于雾化
(4)油的粘度
粘度越小，分子间摩擦力越小，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
13-3-2-1 喷油器
压力式喷油器的喷油量与油压的平方根和喷孔 的截面积成正比
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 太低不能保证足够高的炉膛烟气温度，不利于完 全燃烧
13-3-2-1燃烧器-喷油器
燃烧器主要由喷油器、配风器及电点火器组成。 燃油是通过喷油器(油枪或油头)喷进炉内的 喷油器有两个作用：
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
(1)油压 油压越高，喷出速度越快，雾化质量越好 但超过2MPa后，雾化质量改善不明显，耗能却 增加 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
13-3-2-1 喷油器
(2)喷孔直径
喷孔直径越小，油膜越薄，雾化质量越好 故每个喷嘴的喷油量不宜过大
(2)要有适量的一次风和二次风
一次风量占总风量的10％～30％
太少则油雾在着火前就会高温裂解, 烟囱冒黑烟 太多会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火吹灭
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
13-3-1-4 保证燃烧质量的因素
(3)油雾和空气应该混合均匀，着火前沿的位 置和长度应合适
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