机舱是大型船舶(进入内燃机时代，舰船为何还要烧锅炉？)

Posted 2023-05-29

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机舱是大型船舶(进入内燃机时代，舰船为何还要烧锅炉？)

蒸汽机的出现，像是给舰船动力领域打开了一扇新的大门，从此舰船可以摆脱对人力和风力的依赖。自此以后，装备蒸汽主机的舰船迅速发展，成为当时的主流的形式。高耸的烟囱、巨大的锅炉以及轰鸣的蒸汽主机也成就了这一时期舰船最鲜明的特征。后来随着内燃机的发展，效率更高、体积更小、启动更快的柴油机和燃气轮机在舰船上迅速崛起。到了上世纪八十年代末期，除了大型航母（包含核动力）和LNG运输船外，几乎再无舰船采用蒸汽动力，可以说此时舰船已经完全步入内燃机时代（注：这里把燃气轮机和柴油机统一为内燃机）。在内燃机时代里，蒸汽主机虽然退出了”大舞台“，但是锅炉却没有——在很多采用内燃机动力的舰船上，仍在烧锅炉。这难免让人疑惑：进入内燃机时代了，舰船为何还要烧锅炉？

采用蒸汽主机的船舶，高耸的烟囱具有很强的时代特征

船用锅炉的定义

笔者觉得想要解开这个疑惑，先要了解船用锅炉的定义。根据《船舶辅机》的介绍：锅炉是将燃料配以一定量的新鲜空气燃烧，把化学能转化为热能，加热锅炉内的水使其变成具有一定压力、温度和湿度的蒸汽，或者热水的热交换设备。在以蒸汽轮机为主机的舰船上，产生高温、高压过热蒸汽驱动主蒸汽轮机的锅炉称为主锅炉，是舰船动力装置的重要组成部分。在以柴油机或燃气轮机为主的舰船上，锅炉产生的饱和蒸汽仅用于加热燃油、滑油及满足日常生活的需要，或者驱动蒸汽辅机和灭火等，这类锅炉称为辅锅炉。

早期军舰上的主锅炉

进入内燃机时代，舰船为何还要烧锅炉？

根据船用锅炉的定义我们了解到：用于驱动主汽轮机的为主锅炉，用作其它用途的则为辅锅炉。显然，在内燃机的船舶上只有辅锅炉。那么接下来我们就可以通过辅锅炉在舰船上的作用，解开进入内燃机时代，舰船为何还要烧锅炉。

美国海军“约翰·肯尼迪”号航母（CV67）上，机械师正在点燃一台主锅炉

锅炉在舰船上的核心作用，加热（供热）

大型舰船为了降低燃油成本，通常采用低质燃油为燃料，它是以石油炼制后剩余”残渣油“加入裂化的柴油和添加剂调和而成，在船上俗称重油。低质燃油具有密度大、黏度高、成分复杂、发火性差的特点，这会严重影响燃油系统的驳运、净化和雾化功能。为了确保正常的燃油驳运、净化和雾化，就必须要做好燃油的加温工作。一般要求燃油储存舱中的温度维持在30~40℃；燃油沉淀舱（柜）中的温度维持在50~60℃；燃油在进入分油机时需要加热到90~98℃；燃油日用柜中的温度维持在70~80℃；为了保证雾化，燃油在喷射前需要预热到100~150℃。在舰船上通常采用蒸汽或热油为燃油加热。此外，如主机暖缸、居室供暖、浴室用水加热、洗衣室用汽、蒸汽海水淡化装置加热、液货舱加热等等需要热量的地方，都可能需要用到锅炉的蒸汽。

船舶机舱舱柜的蒸汽加热系统图

锅炉在舰船上的其它作用，提供驱动力、灭火和杂用等

锅炉产生的高温高压蒸汽可以去驱动汽轮机，同样也可以驱动其它设备。比如，在油船上为了确保安全，可以用蒸汽驱动货油泵，锚机等甲板机械；在某些节能型船上，为提高经济性，可以利用废气锅炉的蒸汽驱动透平发电机组等等。此外，锅炉产生的蒸汽还可以用于薰舱、洗舱、海底门、货油舱蒸汽灭火，及其它杂用等。

油轮的货油舱采用蒸汽灭火

看到这里想必大家也就基本明白了：船舶正常运转，不少系统设备是离不开蒸汽的，为了保障蒸汽的供应，在一些采用内燃机的舰船上，通过烧锅炉产生蒸汽就成了最简单可行的方案。

拓展：联合动力装置中的“特殊锅炉”

联合动力装置是指包含两种相同或不同形式主机的动力装置。它的目的是优化动力装置工况，提高舰船经济性。在早期把蒸汽轮机和燃气轮机联合形成蒸—燃联合动力装置（COSAG）。既巡航功率由蒸汽轮机提供，加速功率由蒸汽轮机与燃气轮机共同提供。不过由于蒸汽轮机的经济性差、重量和尺寸大，并不适宜作为巡航主机使用而逐步淘汰。后来随着燃气轮机性能的提升，又演变出一种新的新的动力形式——燃—蒸联合循环动力装置（COGAS）。它是在燃气轮机排烟道中加装余热锅炉，利用高温烟气余热“烧锅炉”产生过热蒸汽，推动一台蒸汽轮机提供部分推进动力，来提高效率。在这种装置中，锅炉再次”回归“，但是以一种特殊形式存在，所以笔者个人把它归为“特殊锅炉‘一类。

美国海军从第五艘“伯克”级驱逐舰开始使用燃—蒸联合循环动力装置

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作者：小船人的梦想 2019年11月27号