船用燃油炉灶的喷射排烟

程久胜

（安庆三维电器有限公司技术中心， 安徽 安庆 246001）

船用燃油炉灶的喷射排烟

程久胜

（安庆三维电器有限公司技术中心， 安徽 安庆 246001）

本文讨论造成船用燃油炉灶熄火的主要原因，认为点火过程控制、调节火力操作不当，烟囱排烟不畅是造成熄火的二大主因。操作不当可通过培训来解决；对排烟不畅，提出船用燃油炉灶采用喷射排烟技术，利用供给燃油炉灶的压缩空气分出一路作为喷射气源，可同时完成排烟和稀释降温的双重作用，是一种简便易行的解决方法。

船用燃油炉灶；熄火；喷射排烟

0 引言

船用燃油炉灶[1]产品型式有汽化炉灶、机械雾化炉灶两种。在大中型船舶中由于船员乘员较多，船舶厨房内一般采用汽化炉灶，本文讨论的船用燃油炉灶主要是指这种汽化炉灶。汽化炉灶最初是七○四所四○工厂在 1979年为海军快艇研制的一种新型炉灶[2]，1984年通过上海科学院及中船总公司第七研究院主持的鉴定，同年取得国家船舶检验局的设计认可，1985年荣获上海市科技进步三等奖[3]。——这种汽化炉灶在各类水面舰船厨房上运用较广泛，安庆三维电器公司也生产这种船用汽化炉灶，为国内各大船厂制造的船舶厨房配套。

汽化炉灶采用再循环式汽化燃烧器，利用压缩空气雾化柴油，柴油与压缩空气在喷嘴中以一定的比例混合喷出，形成油雾，用电点火(或手动点火工具如点火枪)点燃。火力大小通过火力调节杆调整供油量进行调节，燃烧的废气通过烟囱排出。

这种汽化炉灶在船舶厨房实际使用中，经常出现熄火现象，而汽化燃烧器的喷嘴还在继续喷出柴油，厨师若未及时发现并排除的话，就会导致危险。船用汽化炉灶除了需要有熄火断油保护措施之外，必须对熄火的原因要进行分析并加以解决，排除造成熄火现象的各种因素。

1 关于船用汽化炉灶熄火的主要原因

黎汉军[4]在对汽化炉灶熄火的主要原因进行分析后认为除了油灶本身原因(气路、油路不畅或燃油中含有水份较多使燃烧不稳定而熄火)之外的几点是：

1）当风浪过大船舶高速航行或急速回转时，在厨房周围形成负压区，厨房通风系统进排气困难，使炉灶燃烧所需的氧气不足而导致炉灶熄火。

2）当炉灶烟囱排烟不畅时，炉灶燃烧产生的大量废气(CO2，CO等)聚焦在炉膛，使炉灶因缺氧而熄火。

3）厨房空气动力场变化，空气动力场变化是造成炉灶熄火的主要原因，而引起空气动力场变化的原因是：关闭厨房的门窗；风浪过大；高速航行或操舵回转；烟囱排烟不畅。

通过对配套的船用汽化炉灶售后服务反馈的信息统计发现：点火过程控制、调节火力操作不当，烟囱排烟不畅是造成熄火的二大主因：

1）点火过程控制、调节火力操作：汽化炉灶的燃烧器在 0.05～0.1MPa压力下点燃并要预热 2～3min后，才能调高压力为 0.2～0.38MPa、调大火力转入正常燃烧状态。没有经过使用操作培训的厨师，点着火后未经预热过程或预热不充分，未满足燃烧器的燃烧条件，从而易熄火。经过现场对厨师的操作培训后，因点火过程操作不当造成熄火现象基本消除。

2）烟囱排烟不畅：按CB/T3263-2004《船用燃油炉灶》，供餐人数为20人、30人用的油灶，其烟道尺寸是φ100×2；供餐人数为50、75、100、200人用的油灶，其烟道尺寸同是φ124mm×2mm；而汽化油灶耗油量是从1.2kg/h到5.0kg/h，炉灶燃烧产生的废气呈倍数关系，而烟道尺寸只有φ100mm×2mm或φ 124mm×2mm两种。而且依靠自然排烟的烟道，其排烟能力在受到影响(如风浪过大、船舶高速航行或急速回转)情况下，火焰会倒冒或闷熄。

2 船用汽化炉灶熄问题解决方案

黎汉军[4]提出：从改进炉灶、厨房通风系统、烟囱、天窗等方面着手，重点在于改进炉灶设计，如设置增压风机及调风门、选用合适的燃烧器和改变炉灶内部通道(如改变流道，设防倒灌风门)等，使之适合船用环境条件，并合理设计厨房通风系统及排风排烟结构。

李伟光[5]针对现有的船舶厨房采用的开放式燃油炉灶在使用过程中存在熄火的问题，提出采用具有独立进风、排烟系统的封闭式燃油炉灶。并对采用封闭式燃油炉灶的船舶厨房空调通风设计的进行探讨。

解决方案涉及到：厨房空调通风系统、炉灶进风排烟系统、集气罩风幕等。针对炉灶的排烟：烟道上还要增加烟气冷却器、引风机。

胡宾等[6]对一体化封闭式燃油炉灶方案进行了具体描述：其方法是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，使燃烧所需空气直接从舷外抽取，与舱室大气完全隔离，燃烧产生的烟气通过独立的烟系统排至舷外。

上述方案，操作起来涉及面广，还需要增加辅助设施如进风机、烟气冷却器(烟温过高不能直接将烟气送入引风机，需冷却降温)、引风机等，改造费用大、不经济。另外，改进的炉灶设计与标准CB/T3263-2004《船用燃油炉灶》的符合性又需要做进一步商讨。

要使排烟烟道有足够排烟能力，可有更好的办法 ：喷射排烟。王哲生[7]提出：用喷射器给工业炉窑排烟本是一项成熟的技术。认为时代的进步把喷射排烟技术推入了较大的实用领域。喷射排烟有它独具的特点，船用汽化炉灶若采用喷射排烟，喷射气体与烟气在喷射混合段混合，排出的烟气会得到稀释和降温。这样烟道对经过的舱室环境影响小、要求也低。 另外设备简化，不需增加额外的辅助设备，利用供给汽化油灶的压缩空气分出一路作为喷射气源，只增加一个手动气阀控制喷射气源的启闭。

所以，船用汽化炉灶采用喷射排烟技术，同时完成排烟和稀释降温的双重作用，是一种简便易行的解决方法。

3 船用汽化炉灶烟道喷射排烟的设计

按完整喷射器设计，由收缩段、混合段、扩散段组成，见图1。

喷射气体采用现场的、在供给汽化油灶的压缩空气主管上分出一路作为喷射气源， 喷射气体的压力等各项参数为已知量。

图1 完整喷射器设计

1）被喷射的烟气量：按各型汽化炉灶的耗油量，折算成燃烧后烟气量；各型号汽化炉灶的耗油量，烟道尺寸(接口)仍按CB/T3263-2004 《船用燃油炉灶》[1]规格及性能指标查得。

2）喷射器的结构可设计成两种：一种烟道接口尺寸是φ100mm×2mm，另一种烟道接口尺寸是φ124 mm×2 mm，这一段烟道构成混合段。由此衍生：收缩段、扩散段的设计。

3）喉嘴面积比：

m=混合室圆柱段截面积S3 / 喷嘴出口截面积S1

由于船用燃油炉灶[1]的烟道，标准上要求其高度一般应不小于 3m，那么其烟囱抽力(负压)[7]可查知：约5mm水柱(50Pa)， 因所需达到的压差很小，m值可取大，引射系数(流量比)就大，排烟量就多。

4）喉嘴距(喷嘴出口至混合室进口的距离)：L=0.5×m0.5

5）混合段长度：取混合室圆柱直径D3的6～7倍。

6）扩张段的扩张角：按喷射器的设计取 8°～10°，因所需的抽力很小，扩张段可做成与混合段等径的直管。

7）在喷射排烟器结构确定的情况下，抽力大小就取决于喷射气体的流速、流量。因各船舶厨房处于甲板层位置的不同，要求排烟抽力大小也不尽一致，可通过调换不同的喷嘴，或者调整压缩空气的供气压力，可获得需要的抽力，使排烟顺畅。合适的抽力才能得到良好的排烟效果，抽力过小，不能改善排烟状况，折避免不了汽化炉灶的火焰倒冒或闷熄现象。抽力过大又会造成炉膛严重负压，火焰飘离燃烧器，对燃烧情况不利。

8）喷嘴为缩放形的拉法尔喷嘴，在供气主管内的压缩空气压力一定的情况下，调换不同的喷嘴就可改变喷射气体的流速、流量，达到所需要的抽力。

按上述方法：在 50人汽化炉灶的烟道上加设喷射排烟器，炉膛排烟明显顺畅、烟道管外壁温度明显降低。

4 结语

本文提出的船用汽化炉灶烟道喷射排烟方案，不需增加额外的辅助设备，利用供给汽化油灶的压缩空气分出一路作为喷射气源。另外，喷射气体与炉灶的烟气混合，排出的烟气得到稀释和降温，这就更符合船舶对舾装设备的环保要求。

[1] 王文德. CB/T3263-2004 船用燃油炉灶[S]. 国防科学技术工业委员会, 2004-02-16.

[2] 胡继宗. 船用汽化油灶[J]. 海洋渔业,1986(2):36-42.

[3] 戴志忠. 船用柴油汽化炊事灶[J]. 机电设备，1990(3): 69-73.

[4] 黎汉军, 刘喜元. 船用汽化燃油炉灶熄火问题研究[J]. 船海工程, 2006(3): 65-69.

[5] 李伟光，杨海燕. 采用封闭式燃油炉灶的船舶厨房空调通风设计[J]. 船海工程, 2009, 38(6): 36-43.

[6] 胡宾, 姬鹏, 李森, 等. 船用一体化封闭式燃油炉灶设计[J]. 船海工程, 2012, 41(1): 65-69.

[7] 王哲生. 喷射排烟的设计与应用[J]. 重机制造,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

程久胜（1965-），男，工程师，研究方向：船用厨房设备、铁路客车餐车厨房设备。