船用一体化封闭式燃油炉灶设计.pdf

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1、第4l卷第1期2012年02月船海工程SHIP&0CEANENGINEERINGV01．41No．1Feb．2012DOI：10．3963／j．issn．1671．7953．2012．01．037船用一体化封闭式燃油炉灶设计胡宾，姬鹏，李森，固丹初，姚辉，周炎(中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海200090)摘要：针对现有船舶厨房中采用的敞开式燃油炉灶不能在负压条件下正常燃烧，且存在危及厨房安全和影响工作环境的问题。提出采用一体化封闭式燃油炉灶，分析其结构特点和系统压力匹配，认为一体化封闭式燃油炉灶能有效应用于各类船舶厨房，替代现有的敞开式燃油炉灶。关键词：船舶厨房；燃油炉灶；封闭

2、式炉膛；可调火力燃烧器；海水冷却器中图分类号：U644．86文献标志码：A文章编号：1671-7953(2012)03-0127-02实船使用巾船舶厨房采用的敞开式燃油炉灶炉膛完全敞开，燃烧时消耗厨房氧气，有明火产生，燃烧产生的烟气影响厨房安全和工作环境，当关闭厨房的门窗或船舶高速航行、操舵回转时，厨房进风可能受限，而厨房排风系统继续排风，厨房内负压增大，敞开式燃油炉灶燃烧所需空气不足会造成炉灶熄火，当烟囱管道阻力过小时，外界空气倒灌进炉灶也会导致炉灶熄火⋯。考虑到如果使炉灶在燃烧时炉膛处于封闭状态，并配上独立的进风和排烟系统，可以使燃烧所需空气直接从舷外抽取，与舱室大气完全隔离，便能有

3、效消除明火及炉灶熄火问题，燃烧产生的烟气通过独立的排烟系统直接排至舷外，可以有效改善厨房工作环境。为此，将燃油炉灶炉膛完全封闭，并配上独立的进风和排烟系统，并将燃油炉灶的燃烧器、供油系统、炉膛以及进风和排烟管路等部件集成使之成为一体化封闭式燃油炉灶。1一体化封闭式燃油炉灶结构一体化封闭式燃油炉灶采用模块化和系列化设计，采用统一的外部管路接口，占地空间小，操作简单，指示信号简明。炉灶结构见图1。1．1可调火力燃烧器自主研发设计的可调火力燃烧器采用蒸发雾收稿日期：201l—03一12修回日期：201l—04一10第一作者简介：胡宾(1973一)，男．硕士，高级—r：程师。研究方向：动力系统振

4、动噪声状态监测和故障诊断及小型柴油燃烧器和船用炉灶技术E-mail：hubin@csic-7II．corn图I一体化封闭式燃油炉灶结构示意化预混燃烧的原理，燃烧充分，工作可靠。燃油采用0#或一10#柴油，最大燃油量为3kg／h，通过采用油配风的方式实现多档位配置，分别调节不同档位下的进风量和进油量到最佳匹配状态，实现不同火力下的稳定燃烧，可满足爆炒等各种中餐烹饪要求。1．2供油总成供油总成由油泵、支架、滤器、调压阀、喷油嘴及油管集成。喷嘴按预先设定占空比通断工作，燃油通过喷嘴进入雾化器后进行机械雾化。当占空比在10％～80％范围内，可以控制的喷油量为0．385～3．922kg／h，满足燃

5、烧器所需的控制需求。1．3封闭式炉膛炉膛结构形式不仅对可靠性、安全性有影响，而且对燃烧效率也有重要影响。本一体化封闭式燃油炉灶对目前已有的各种炉膛形式进行结构和工艺设计优化，采用耐高温合金设计，提高炉膛热效率、密封性、可靠性和安全性。同时，通过数值模拟和试验验证相结合确定炉膛形状和结构尺寸，使锅体受热均匀迅速，增大热利用率。1．4高效海水冷却器炉灶燃烧产生的高温烟气需要降温到低于127第1期船海工程第41卷60℃才能排放。因此，设计采用高效海水冷却器对600℃左右的炉膛高温炯气进行冷却。炉灶排烟中含有一定的硫成份，当排烟中水蒸气温度降到露点以下时将形成硫酸，会腐蚀冷却元件及管板、侧边板。

6、为解决这一问题，本一体化封闭式燃油炉灶冷却元件结构采用螺旋翅片管式，选用白铜冷却管压制成高翅片，以增加换热面积，提高换热系数，管板、侧边板采用不锈钢材料。1．5进风及排烟管路一体化封闭式燃油炉灶采用封闭式管路进风、排烟设计，使炉灶燃烧既不受厨房负压环境影响，也不消耗厨房氧气，且无明火、排烟。炉灶进风管路上设计有空气质量流量传感器实时监测实际空气质量流量，避免气压、温度等因素对空气流鼍的影响而造成燃烧匹配失调，实现智能化控制。同时，可以实现最佳燃油量和最佳空气量的配置，即实现最佳空然比的配置，保证燃烧状态最佳。2系统压力匹配分析一体化封闭式燃油炉灶的进风和排烟系统根据实际使用情况，设置2台

7、串联风机提供燃烧所需的空气并克服排娴阻力，1台为进风管路的增压风机，另l台为设置于排炯管路末端的引风机。一体化封闭式燃油炉灶采用蒸发雾化预混燃烧的燃烧器，根据燃烧器实测数据，当预混油气进入燃烧室压力为正压且压力一般不大于200Pa时，既可以避免燃烧器回火，也可避免压力过大导致离焰。本海水冷却器由于流速低，约为1m／s(3500C)，因此冷却器阻力损失可取80Pa。若进风管路压力损失为日。，排炯管路压力损失为HE(不包括海水冷却器压力