船用鍋爐煙灰收集裝置的設計與應用

周南才　張亮

摘 要：本文介紹船用鍋爐煙灰收集裝置的設計原理、安裝要求及實船應用。該裝置使用非常方便，同時具有結構簡單、安裝容易的特點，可使船舶在營運中節約人工成本、提高效率。

關鍵詞：船舶鍋爐煙灰收集裝置；設計；應用

中圖分類號：U664.111 文獻標識碼：A

Design and Application of Soot Collection Device for Boiler

ZHOU Nancai， ZHANG Liang

（ Jiangmen Nanyang Ship Engineering Co.，Ltd. Jiangmen 529145 ）

Abstract： This paper introduces in detail the design principle of boiler soot collection device and includes installations & applications. It can be simple to operate and install. This device saves labor cost and increases working efficiency.

Key words： Soot collection device for boiler； Design； Application

1 前 言

一般船用鍋爐分為燃油鍋爐和廢氣鍋爐兩種：燃油鍋爐大多采用燃料油（渣油）作燃料，鍋爐在運行一段時間后爐膛和煙道內會殘留大量的煙灰，隨著使用時間的增加，煙灰不斷加厚，在管壁上形成一層隔熱保溫層—煙垢。因煙灰導熱系數小，使得熱阻增加、熱交換惡化，導致鍋爐排煙溫度升高、熱效率降低，還可能會引發煙垢著火的危險；廢氣鍋爐是通過船用主機或主發電機燃燒后產生廢氣的熱量，加熱鍋爐內的水使之產生蒸汽，長時間使用后其爐膛和煙道內也會產生煙灰和煙垢。

煙灰主要是因為燃油燃燒不充分產生的，雖然可通過改善燃油燃燒時的霧化效果和供氧量來得到一定改善，但燃油中含有的大量雜質在霧化不徹底及供氧不足等條件下燃燒仍會形成煙灰，一部分隨煙氣排到大氣中，另一部分凝集在換熱管表面或者排煙管上。

清除煙灰和煙垢，一般采用如下幾種方法：蒸汽或壓縮空氣吹灰；定期人工清洗；煙灰清除劑清除；在氣體吹灰管道中增設聲波發生器清除等。其中，大多數船用鍋爐供貨商會建議采用定期人工清洗的辦法，在停機（船舶主機與廢氣進鍋爐的發電機組停止運行）停爐的情況下采用高壓水槍噴射淡水的方法沖洗爐膛和煙管，沖洗后的煙灰與水的混合物通過爐膛泄放與煙箱泄放的管路及閥件排出鍋爐本體。

如果實船的其它柴油機（主要指柴油發電機組）廢氣管路沒有進入鍋爐廢氣側的，廢氣會經過設置在煙囪內的消聲器（帶火星熄滅功能）排出，消聲器一般有兩個泄放口（排灰口和排水口），這兩個排泄口需要在一定的時間內打開閥件，以排放煙灰和污水。

鍋爐沖洗后的煙灰與水的混合物，通常在排出鍋爐本體后通過管路直接泄放到機艙底層污水井內，其它柴油機廢氣管路上火星熄滅器內的煙灰和污水也通過管路直接泄放到機艙底污水井內。由于機艙底層污水井附近管路及支架等較多，空間受限制不便于煙灰的收集，可能會導致大量的煙灰散布在底層甲板上，需要船員耗費大量的時間和精力用淡水沖洗甲板和收集煙灰。為此，筆者設計了一種能夠收集、過濾煙灰的船用鍋爐煙灰收集裝置，此裝置可直接將鍋爐煙灰及其他設備排氣管路產生的煙灰集中收集和清理打包。

2 設計原理

清洗鍋爐后產生的煙灰與水的混合物及其它柴油機廢氣管路附屬設備的煙灰與水的混合物，通過管路進入到鍋爐煙灰收集裝置內，該裝置的主要作用就是將煙灰從其混合物中分離出來。在設計初期，我們考慮了兩種方案：方案一為自然沉淀分離法；方案二采用濾網過濾+沉淀分離的方法。最終，我們選取了方案一，并取得了良好的效果。

2.1 方案一（自然沉淀分離法）

根據煙灰和水的密度不同，在該裝置中設置擋板，方便煙灰有足夠的空間沉淀，達到煙灰和水分離的目的，水通過管路直接泄放至機艙底層污水井，煙灰在裝置內沉淀在底部。

具體收集過程為：（1）煙灰和水混合物從泄放管進入沉淀腔，在自身重力的作用下煙灰沉淀在腔體底部；（2）經第一次沉淀的混合水從擋板二的上方流向泄放腔內，管路上連接的泄放閥處于關閉狀態，混合水再次沉淀；（3）二次沉淀后的水通過擋板一流向上泄放口，從上泄放口流出到機艙底層污水井；（4）鍋爐清洗完成約1小時后將泄放口二處的閥件打開，多余的水可直接排至艙底污水井內；（5）煙灰沉淀在鍋爐煙灰收集裝置的底部，打開蓋板就可直接清理并打包。本裝置原理圖，見圖1。

本裝置由收集裝置本體和管路組成：收集裝置本體是由鋼板拼接而成的箱體和擋板一、擋板二及蓋板組成，箱體上安裝有與外接管路相連的接口座板、泄放塞及固定基座。其外形尺寸可根據安裝空間確定，盡可能保證其體積滿足要求，使得工作人員在清除煙灰時有足夠的操作空間。

2.2 方案二（濾網過濾+沉淀分離）

方案二收集裝置，本體上需要增加過濾隔板以方便放置合適規格的濾網。其主要原理是：采用濾網過濾掉大部分顆粒較大的煙灰；剩余小顆粒煙灰待混合水在收集裝置內沉淀一定時間后，再清潔裝置底部時集中清理打包。本方案的優勢是可以縮減煙灰從收集裝置底部（剩量較少）打包裝袋的時間，劣勢是當濾網堵塞時需人工疏通，否則混合水將會四處流竄。本裝置原理圖見圖2。

3 安裝與應用

根據船用鍋爐煙灰收集裝置的設計原理，其安裝的位置需低于排氣管底部、高于機艙污水井，周邊還需要有一定的操作空間。按船的具體情況，將收集裝置本體放置在機艙上平臺尾部。

鍋爐煙灰收集裝置本體由鋼板、圓鋼、聯接座板、放泄螺塞組成，這些材料及零部件在船廠內屬常用材料，采購簡便，其本體制作難度不大，普通素質的工人在較短時間內即可制作完成；系統所需的閥件管路也屬于船廠常用件，總體來說鍋爐煙灰收集裝置及其系統成本不高。

目前在我司建造的散貨船都安裝有鍋爐煙灰收集裝置，其中大部分船舶如船型為32 500 DWT / 37000 DWT / 39 000 DWT的散貨船都是采用方案一的形式；部分31 800 DWT散貨船，根據船東要求采（下轉第頁）（上接第頁）

用方案二的形式。裝船后所有船員均反饋裝置操作簡便、實用性高，論證了這種裝置可適用于所有安裝有燃油鍋爐、廢氣鍋爐抑或是燃油廢氣組合鍋爐的船舶，兩種方案可供船東靈活選擇。圖3為我司目前在建的39 000 DWT散貨船上安裝的煙灰收集裝置圖。

4 小結

使用本鍋爐煙灰收集裝置，可以有效的收集打包鍋爐煙灰，節約人工成本。本裝置制作簡易、安裝、操作、維護方便，通過實船應用檢驗，收到了較好的效果。該裝置方案一于2014年申請實用新型專利和發明專利并獲得通過。

參考文獻

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