船用燃油爐灶的噴射排煙

程久勝

（安慶三維電器有限公司技術中心， 安徽 安慶 246001）

船用燃油爐灶的噴射排煙

程久勝

（安慶三維電器有限公司技術中心， 安徽 安慶 246001）

本文討論造成船用燃油爐灶熄火的主要原因，認為點火過程控制、調節火力操作不當，煙囪排煙不暢是造成熄火的二大主因。操作不當可通過培訓來解決；對排煙不暢，提出船用燃油爐灶采用噴射排煙技術，利用供給燃油爐灶的壓縮空氣分出一路作為噴射氣源，可同時完成排煙和稀釋降溫的雙重作用，是一種簡便易行的解決方法。

船用燃油爐灶；熄火；噴射排煙

0 引言

船用燃油爐灶[1]產品型式有汽化爐灶、機械霧化爐灶兩種。在大中型船舶中由于船員乘員較多，船舶廚房內一般采用汽化爐灶，本文討論的船用燃油爐灶主要是指這種汽化爐灶。汽化爐灶最初是七○四所四○工廠在 1979年為海軍快艇研制的一種新型爐灶[2]，1984年通過上海科學院及中船總公司第七研究院主持的鑒定，同年取得國家船舶檢驗局的設計認可，1985年榮獲上海市科技進步三等獎[3]。——這種汽化爐灶在各類水面艦船廚房上運用較廣泛，安慶三維電器公司也生產這種船用汽化爐灶，為國內各大船廠制造的船舶廚房配套。

汽化爐灶采用再循環式汽化燃燒器，利用壓縮空氣霧化柴油，柴油與壓縮空氣在噴嘴中以一定的比例混合噴出，形成油霧，用電點火(或手動點火工具如點火槍)點燃。火力大小通過火力調節桿調整供油量進行調節，燃燒的廢氣通過煙囪排出。

這種汽化爐灶在船舶廚房實際使用中，經常出現熄火現象，而汽化燃燒器的噴嘴還在繼續噴出柴油，廚師若未及時發現并排除的話，就會導致危險。船用汽化爐灶除了需要有熄火斷油保護措施之外，必須對熄火的原因要進行分析并加以解決，排除造成熄火現象的各種因素。

1 關于船用汽化爐灶熄火的主要原因

黎漢軍[4]在對汽化爐灶熄火的主要原因進行分析后認為除了油灶本身原因(氣路、油路不暢或燃油中含有水份較多使燃燒不穩定而熄火)之外的幾點是：

1）當風浪過大船舶高速航行或急速回轉時，在廚房周圍形成負壓區，廚房通風系統進排氣困難，使爐灶燃燒所需的氧氣不足而導致爐灶熄火。

2）當爐灶煙囪排煙不暢時，爐灶燃燒產生的大量廢氣(CO2，CO等)聚焦在爐膛，使爐灶因缺氧而熄火。

3）廚房空氣動力場變化，空氣動力場變化是造成爐灶熄火的主要原因，而引起空氣動力場變化的原因是：關閉廚房的門窗；風浪過大；高速航行或操舵回轉；煙囪排煙不暢。

通過對配套的船用汽化爐灶售后服務反饋的信息統計發現：點火過程控制、調節火力操作不當，煙囪排煙不暢是造成熄火的二大主因：

1）點火過程控制、調節火力操作：汽化爐灶的燃燒器在 0.05～0.1MPa壓力下點燃并要預熱 2～3min后，才能調高壓力為 0.2～0.38MPa、調大火力轉入正常燃燒狀態。沒有經過使用操作培訓的廚師，點著火后未經預熱過程或預熱不充分，未滿足燃燒器的燃燒條件，從而易熄火。經過現場對廚師的操作培訓后，因點火過程操作不當造成熄火現象基本消除。

2）煙囪排煙不暢：按CB/T3263-2004《船用燃油爐灶》，供餐人數為20人、30人用的油灶，其煙道尺寸是φ100×2；供餐人數為50、75、100、200人用的油灶，其煙道尺寸同是φ124mm×2mm；而汽化油灶耗油量是從1.2kg/h到5.0kg/h，爐灶燃燒產生的廢氣呈倍數關系，而煙道尺寸只有φ100mm×2mm或φ 124mm×2mm兩種。而且依靠自然排煙的煙道，其排煙能力在受到影響(如風浪過大、船舶高速航行或急速回轉)情況下，火焰會倒冒或悶熄。

2 船用汽化爐灶熄問題解決方案

黎漢軍[4]提出：從改進爐灶、廚房通風系統、煙囪、天窗等方面著手，重點在于改進爐灶設計，如設置增壓風機及調風門、選用合適的燃燒器和改變爐灶內部通道(如改變流道，設防倒灌風門)等，使之適合船用環境條件，并合理設計廚房通風系統及排風排煙結構。

李偉光[5]針對現有的船舶廚房采用的開放式燃油爐灶在使用過程中存在熄火的問題，提出采用具有獨立進風、排煙系統的封閉式燃油爐灶。并對采用封閉式燃油爐灶的船舶廚房空調通風設計的進行探討。

解決方案涉及到：廚房空調通風系統、爐灶進風排煙系統、集氣罩風幕等。針對爐灶的排煙：煙道上還要增加煙氣冷卻器、引風機。

胡賓等[6]對一體化封閉式燃油爐灶方案進行了具體描述：其方法是使爐灶在燃燒時爐膛處于封閉狀態，并配上獨立的進風和排煙系統，使燃燒所需空氣直接從舷外抽取，與艙室大氣完全隔離，燃燒產生的煙氣通過獨立的煙系統排至舷外。

上述方案，操作起來涉及面廣，還需要增加輔助設施如進風機、煙氣冷卻器(煙溫過高不能直接將煙氣送入引風機，需冷卻降溫)、引風機等，改造費用大、不經濟。另外，改進的爐灶設計與標準CB/T3263-2004《船用燃油爐灶》的符合性又需要做進一步商討。

要使排煙煙道有足夠排煙能力，可有更好的辦法 ：噴射排煙。王哲生[7]提出：用噴射器給工業爐窯排煙本是一項成熟的技術。認為時代的進步把噴射排煙技術推入了較大的實用領域。噴射排煙有它獨具的特點，船用汽化爐灶若采用噴射排煙，噴射氣體與煙氣在噴射混合段混合，排出的煙氣會得到稀釋和降溫。這樣煙道對經過的艙室環境影響小、要求也低。 另外設備簡化，不需增加額外的輔助設備，利用供給汽化油灶的壓縮空氣分出一路作為噴射氣源，只增加一個手動氣閥控制噴射氣源的啟閉。

所以，船用汽化爐灶采用噴射排煙技術，同時完成排煙和稀釋降溫的雙重作用，是一種簡便易行的解決方法。

3 船用汽化爐灶煙道噴射排煙的設計

按完整噴射器設計，由收縮段、混合段、擴散段組成，見圖1。

噴射氣體采用現場的、在供給汽化油灶的壓縮空氣主管上分出一路作為噴射氣源， 噴射氣體的壓力等各項參數為已知量。

圖1 完整噴射器設計

1）被噴射的煙氣量：按各型汽化爐灶的耗油量，折算成燃燒后煙氣量；各型號汽化爐灶的耗油量，煙道尺寸(接口)仍按CB/T3263-2004 《船用燃油爐灶》[1]規格及性能指標查得。

2）噴射器的結構可設計成兩種：一種煙道接口尺寸是φ100mm×2mm，另一種煙道接口尺寸是φ124 mm×2 mm，這一段煙道構成混合段。由此衍生：收縮段、擴散段的設計。

3）喉嘴面積比：

m=混合室圓柱段截面積S3 / 噴嘴出口截面積S1

由于船用燃油爐灶[1]的煙道，標準上要求其高度一般應不小于 3m，那么其煙囪抽力(負壓)[7]可查知：約5mm水柱(50Pa)， 因所需達到的壓差很小，m值可取大，引射系數(流量比)就大，排煙量就多。

4）喉嘴距(噴嘴出口至混合室進口的距離)：L=0.5×m0.5

5）混合段長度：取混合室圓柱直徑D3的6～7倍。

6）擴張段的擴張角：按噴射器的設計取 8°～10°，因所需的抽力很小，擴張段可做成與混合段等徑的直管。

7）在噴射排煙器結構確定的情況下，抽力大小就取決于噴射氣體的流速、流量。因各船舶廚房處于甲板層位置的不同，要求排煙抽力大小也不盡一致，可通過調換不同的噴嘴，或者調整壓縮空氣的供氣壓力，可獲得需要的抽力，使排煙順暢。合適的抽力才能得到良好的排煙效果，抽力過小，不能改善排煙狀況，折避免不了汽化爐灶的火焰倒冒或悶熄現象。抽力過大又會造成爐膛嚴重負壓，火焰飄離燃燒器，對燃燒情況不利。

8）噴嘴為縮放形的拉法爾噴嘴，在供氣主管內的壓縮空氣壓力一定的情況下，調換不同的噴嘴就可改變噴射氣體的流速、流量，達到所需要的抽力。

按上述方法：在 50人汽化爐灶的煙道上加設噴射排煙器，爐膛排煙明顯順暢、煙道管外壁溫度明顯降低。

4 結語

本文提出的船用汽化爐灶煙道噴射排煙方案，不需增加額外的輔助設備，利用供給汽化油灶的壓縮空氣分出一路作為噴射氣源。另外，噴射氣體與爐灶的煙氣混合，排出的煙氣得到稀釋和降溫，這就更符合船舶對舾裝設備的環保要求。

[1] 王文德. CB/T3263-2004 船用燃油爐灶[S]. 國防科學技術工業委員會, 2004-02-16.

[2] 胡繼宗. 船用汽化油灶[J]. 海洋漁業,1986(2):36-42.

[3] 戴志忠. 船用柴油汽化炊事灶[J]. 機電設備，1990(3): 69-73.

[4] 黎漢軍, 劉喜元. 船用汽化燃油爐灶熄火問題研究[J]. 船海工程, 2006(3): 65-69.

[5] 李偉光，楊海燕. 采用封閉式燃油爐灶的船舶廚房空調通風設計[J]. 船海工程, 2009, 38(6): 36-43.

[6] 胡賓, 姬鵬, 李森, 等. 船用一體化封閉式燃油爐灶設計[J]. 船海工程, 2012, 41(1): 65-69.

[7] 王哲生. 噴射排煙的設計與應用[J]. 重機制造,1990(22): 23-26.

Jet Exhaust of Marine Oil-Fired Range

CHENG Jiu-sheng
(Anqing Sanwei Electrical Appliance Co., Ltd., Anqing 246001, China)

The major reason of flameout for marine oil-fired range is discussed. It considers that 2 main causes of unsmooth for chimney emission are improper ignition process control and wrong operation for fire regulation. Improper operation can be solved by training. While, the unsmooth can be solved by a simple solution that using jet exhaust technology for marine oil-fired range and making use of supplying pressed air for oil fired range as a part of jet air source, then, the dual function of exhaust, dilution and cooling can be achieved simultaneously.

marine oil-fired range; flameout; jet exhaust

U667.9+2

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.02.006

程久勝（1965-），男，工程師，研究方向：船用廚房設備、鐵路客車餐車廚房設備。