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(shù)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(shù)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(rèn)為點(diǎn)火過(guò)程控制、調(diào)節(jié)火力操作不當(dāng)，煙囪排煙不暢是造成熄火的二大主因。操作不當(dāng)可通過(guò)培訓(xùn)來(lái)解決；對(duì)排煙不暢，提出船用燃油爐灶采用噴射排煙技術(shù)，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(shí)完成排煙和稀釋降溫的雙重作用，是一種簡(jiǎn)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(chǎn)品型式有汽化爐灶、機(jī)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?jī)?nèi)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(guò)上?？茖W(xué)院及中船總公司第七研究院主持的鑒定，同年取得國(guó)家船舶檢驗(yàn)局的設(shè)計(jì)認(rèn)可，1985年榮獲上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)[3]?！@種汽化爐灶在各類水面艦船廚房上運(yùn)用較廣泛，安慶三維電器公司也生產(chǎn)這種船用汽化爐灶，為國(guó)內(nèi)各大船廠制造的船舶廚房配套。

汽化爐灶采用再循環(huán)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(diǎn)火(或手動(dòng)點(diǎn)火工具如點(diǎn)火槍)點(diǎn)燃?；鹆Υ笮⊥ㄟ^(guò)火力調(diào)節(jié)桿調(diào)整供油量進(jìn)行調(diào)節(jié)，燃燒的廢氣通過(guò)煙囪排出。

這種汽化爐灶在船舶廚房實(shí)際使用中，經(jīng)常出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，而汽化燃燒器的噴嘴還在繼續(xù)噴出柴油，廚師若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除的話，就會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)。船用汽化爐灶除了需要有熄火斷油保護(hù)措施之外，必須對(duì)熄火的原因要進(jìn)行分析并加以解決，排除造成熄火現(xiàn)象的各種因素。

1 關(guān)于船用汽化爐灶熄火的主要原因

黎漢軍[4]在對(duì)汽化爐灶熄火的主要原因進(jìn)行分析后認(rèn)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(wěn)定而熄火)之外的幾點(diǎn)是：

1）當(dāng)風(fēng)浪過(guò)大船舶高速航行或急速回轉(zhuǎn)時(shí)，在廚房周圍形成負(fù)壓區(qū)，廚房通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)排氣困難，使?fàn)t灶燃燒所需的氧氣不足而導(dǎo)致?tīng)t灶熄火。

2）當(dāng)爐灶煙囪排煙不暢時(shí)，爐灶燃燒產(chǎn)生的大量廢氣(CO2，CO等)聚焦在爐膛，使?fàn)t灶因缺氧而熄火。

3）廚房空氣動(dòng)力場(chǎng)變化，空氣動(dòng)力場(chǎng)變化是造成爐灶熄火的主要原因，而引起空氣動(dòng)力場(chǎng)變化的原因是：關(guān)閉廚房的門窗；風(fēng)浪過(guò)大；高速航行或操舵回轉(zhuǎn)；煙囪排煙不暢。

通過(guò)對(duì)配套的船用汽化爐灶售后服務(wù)反饋的信息統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：點(diǎn)火過(guò)程控制、調(diào)節(jié)火力操作不當(dāng)，煙囪排煙不暢是造成熄火的二大主因：

1）點(diǎn)火過(guò)程控制、調(diào)節(jié)火力操作：汽化爐灶的燃燒器在 0.05～0.1MPa壓力下點(diǎn)燃并要預(yù)熱 2～3min后，才能調(diào)高壓力為 0.2～0.38MPa、調(diào)大火力轉(zhuǎn)入正常燃燒狀態(tài)。沒(méi)有經(jīng)過(guò)使用操作培訓(xùn)的廚師，點(diǎn)著火后未經(jīng)預(yù)熱過(guò)程或預(yù)熱不充分，未滿足燃燒器的燃燒條件，從而易熄火。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)廚師的操作培訓(xùn)后，因點(diǎn)火過(guò)程操作不當(dāng)造成熄火現(xiàn)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(shù)為20人、30人用的油灶，其煙道尺寸是φ100×2；供餐人數(shù)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(chǎn)生的廢氣呈倍數(shù)關(guān)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(fēng)浪過(guò)大、船舶高速航行或急速回轉(zhuǎn))情況下，火焰會(huì)倒冒或悶熄。

2 船用汽化爐灶熄問(wèn)題解決方案

黎漢軍[4]提出：從改進(jìn)爐灶、廚房通風(fēng)系統(tǒng)、煙囪、天窗等方面著手，重點(diǎn)在于改進(jìn)爐灶設(shè)計(jì)，如設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)及調(diào)風(fēng)門、選用合適的燃燒器和改變爐灶內(nèi)部通道(如改變流道，設(shè)防倒灌風(fēng)門)等，使之適合船用環(huán)境條件，并合理設(shè)計(jì)廚房通風(fēng)系統(tǒng)及排風(fēng)排煙結(jié)構(gòu)。

李偉光[5]針對(duì)現(xiàn)有的船舶廚房采用的開(kāi)放式燃油爐灶在使用過(guò)程中存在熄火的問(wèn)題，提出采用具有獨(dú)立進(jìn)風(fēng)、排煙系統(tǒng)的封閉式燃油爐灶。并對(duì)采用封閉式燃油爐灶的船舶廚房空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)的進(jìn)行探討。

解決方案涉及到：廚房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、爐灶進(jìn)風(fēng)排煙系統(tǒng)、集氣罩風(fēng)幕等。針對(duì)爐灶的排煙：煙道上還要增加煙氣冷卻器、引風(fēng)機(jī)。

胡賓等[6]對(duì)一體化封閉式燃油爐灶方案進(jìn)行了具體描述：其方法是使?fàn)t灶在燃燒時(shí)爐膛處于封閉狀態(tài)，并配上獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)和排煙系統(tǒng)，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(chǎn)生的煙氣通過(guò)獨(dú)立的煙系統(tǒng)排至舷外。

上述方案，操作起來(lái)涉及面廣，還需要增加輔助設(shè)施如進(jìn)風(fēng)機(jī)、煙氣冷卻器(煙溫過(guò)高不能直接將煙氣送入引風(fēng)機(jī)，需冷卻降溫)、引風(fēng)機(jī)等，改造費(fèi)用大、不經(jīng)濟(jì)。另外，改進(jìn)的爐灶設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)CB/T3263-2004《船用燃油爐灶》的符合性又需要做進(jìn)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(yè)爐窯排煙本是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。認(rèn)為時(shí)代的進(jìn)步把噴射排煙技術(shù)推入了較大的實(shí)用領(lǐng)域。噴射排煙有它獨(dú)具的特點(diǎn)，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(huì)得到稀釋和降溫。這樣煙道對(duì)經(jīng)過(guò)的艙室環(huán)境影響小、要求也低。 另外設(shè)備簡(jiǎn)化，不需增加額外的輔助設(shè)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(gè)手動(dòng)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(shù)，同時(shí)完成排煙和稀釋降溫的雙重作用，是一種簡(jiǎn)便易行的解決方法。

3 船用汽化爐灶煙道噴射排煙的設(shè)計(jì)

按完整噴射器設(shè)計(jì)，由收縮段、混合段、擴(kuò)散段組成，見(jiàn)圖1。

噴射氣體采用現(xiàn)場(chǎng)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(xiàng)參數(shù)為已知量。

圖1 完整噴射器設(shè)計(jì)

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(hào)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(guī)格及性能指標(biāo)查得。

2）噴射器的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)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(gòu)成混合段。由此衍生：收縮段、擴(kuò)散段的設(shè)計(jì)。

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(biāo)準(zhǔn)上要求其高度一般應(yīng)不小于 3m，那么其煙囪抽力(負(fù)壓)[7]可查知：約5mm水柱(50Pa)， 因所需達(dá)到的壓差很小，m值可取大，引射系數(shù)(流量比)就大，排煙量就多。

4）喉嘴距(噴嘴出口至混合室進(jìn)口的距離)：L=0.5×m0.5

5）混合段長(zhǎng)度：取混合室圓柱直徑D3的6～7倍。

6）擴(kuò)張段的擴(kuò)張角：按噴射器的設(shè)計(jì)取 8°～10°，因所需的抽力很小，擴(kuò)張段可做成與混合段等徑的直管。

7）在噴射排煙器結(jié)構(gòu)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(guò)調(diào)換不同的噴嘴，或者調(diào)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(guò)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(xiàn)象。抽力過(guò)大又會(huì)造成爐膛嚴(yán)重負(fù)壓，火焰飄離燃燒器，對(duì)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(nèi)的壓縮空氣壓力一定的情況下，調(diào)換不同的噴嘴就可改變噴射氣體的流速、流量，達(dá)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(shè)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(jié)語(yǔ)

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(shè)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(duì)舾裝設(shè)備的環(huán)保要求。

[1] 王文德. CB/T3263-2004 船用燃油爐灶[S]. 國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì), 2004-02-16.

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

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

[4] 黎漢軍, 劉喜元. 船用汽化燃油爐灶熄火問(wèn)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(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)[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(shè)計(jì)[J]. 船海工程, 2012, 41(1): 65-69.

[7] 王哲生. 噴射排煙的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 重機(jī)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(shè)備、鐵路客車餐車廚房設(shè)備。