承压类特种设备基本知识

第二篇承压类特种设备基本知识张鹏天津市特种设备监督检验技术研究院139204452221特种设备特制人们生产和生活中广泛使用的，一旦发生故障有可能危及公众安全的，受到政府强制监督管理的设备。特种设备：承压类 锅炉 、 压力容器 、 压力管道。机电类 电梯 、 起重机 、 场（厂）内机动车辆 、 游乐设施、客运架空索道。承压类特种设备是一种可能会发生爆炸事故的特种设备，当设备发生破坏或爆炸时，设备内的介质迅速膨胀、释放出巨大的内能，这些能量不仅使设备本身遭到破坏，瞬间释放的巨大能量还将产生冲击波，使周围的设施和建筑物遭到破坏，危及人员生命安全。如果设备内盛装的是有毒易燃介质，一旦突然发生爆炸，还会造成恶性的中毒燃烧等连锁反应，后果不堪设想，所以承压类特种设备比一般机械设备有更高的安全要求。为保证安全，特种设备在设计、制造、安装、使用、检验、修理和改造等环节由国家实施安全监察。职能部门：各级质量技术监督局 特种设备安全监察机构依据 特种设备安全监察条例 附录 B特种设备法规体系表2第三章锅炉基本知识3.1 概述3.1.1锅炉的定义及用途1.锅炉的定义锅炉是利用燃料燃烧时产生的热能或其他能源的热能，把工质加热到一定温度和压力的热能转换设备。 特种设备安全监察条例 对锅炉作如下限制定义：锅炉，是指利用各种燃料，电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数， ，并承载一定压力的密闭设备，其范围规定为容积大于或者等于 30L的承压蒸汽锅炉：出口水压大于或者等于 0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉：有机热载体锅炉。32.锅炉的用途 锅炉是工农业生产和人民生活中广泛应用的重要设备，它可以为工农业生产，交通运输和人民生活提供动力和热能。例如：火力发电，炼油，化工，纺织，印染等行业都利用锅炉产生的蒸气来获得动力或热能：另外，人民生活中的取暖，食品加工，洗澡和消毒剂部分地区的水产养殖等也都是利用锅炉产生的蒸气或热水来提供热能的。 43.1.2锅炉的特点锅炉投用后一般都要求连续运行，不能任意停车，否则，往往会影响到一条生产线、 一个厂甚至一个地区的生活和生产，其直接间接经济损失巨大，有时还会造成恶劣的后果。锅炉在承受较高压力的同时，还在高温下工作，它们的工作条件较一般机械设备恶劣得多。锅炉受热面内外广泛接触烟、火、灰、水、汽等物质，这些物质在一定的条件下会对锅炉元件起腐蚀作用； 锅炉各受压元件上承受不同的内外压力而产生相应的应力，同时由于各元件的工作温度不同，热胀冷缩程度也不同而产生附加盈利，随着负荷和燃烧的变化，这种应力也发生变化，这就容易使一部分承受集中应力的受压元件发生疲劳破坏；依靠锅炉内流动的水汽来冷却的受热面因缺水、结水垢或水循坏被破坏使传热发生障碍，都可能使高温区的受热面烧损、鼓包、开裂；另外，飞会造成磨损，渗漏引起腐蚀等都是锅炉设备更易损坏。5锅炉还具有爆炸的危险性。锅炉在使用中发生破裂，其内部压力瞬间降至等于外界大气压力的现象叫爆炸。引起爆炸的原因很多，归纳起来有两种：一是内部压力升高，超过允许工作压力，而安全附件失灵，未能及时报警或泄压，只是内部压力继续升高，当该压力超过某一受压元件所能承受的极限压力时，设备便发生爆炸；另一种是在正常工作压力下，由于受压元件本身有缺陷或使用后造成损坏或钢材老化而不能承受原来的工作压力时，就可能突然破裂爆炸。锅炉一旦发生爆炸，其破坏性很大。据计算，一台蒸气量 10t/h,蒸气压力1.3MPa的锅炉爆炸，相当于 100KgTNT炸药的爆炸能量。基于锅炉的上述特点， 保证锅炉的安全运行是至关重要的 。63.1.3 锅炉主要参数1.容量（输出功率）蒸汽锅炉指蒸发量，即每小时产生的蒸气量，通常以 “D”符号表示，单位是“吨 /时 ”。热水锅炉，有机热载体锅炉指供热量，即每小时输出的热量，通常以“Q”符号表示，单位是 “大卡 /时 ”（焦耳 /时）。上述两种单位均可转换成 “千瓦（ kw） ”表示。它们之间的换算关系如下：1吨 /时 60104大卡 /时104大卡 /时 =41868焦耳 /时1吨 /时 700千瓦 (kw) 1千瓦（ kw） =860大卡 /时 2.压力指锅炉出口处（锅筒或过热器）的工作压力（表压），通常以 “p”符号表示7单位是 “MPa”，或 kgf/cm2”。1大气压 1kgf/cm2=0.0980665 MPa83.温度指锅炉出口介质的温度。对于蒸汽锅炉为出口处饱和蒸汽或过热蒸汽的温度，对于热水锅炉为进、出口热水的温度，单位是 “ ”或 “”、 “”,它们之间换算如下摄氏温标（ ），华氏温标（ ），开氏温标（绝对温标）（ K）。 =5/9 （ -32）=5/9 +32K= +273.2锅炉额定蒸汽温度是指锅炉输出蒸汽的最高温度，对有过热器的锅炉是指过热器出口处蒸汽的最高温度，对无过热器的锅炉是指额定压力下的饱和蒸汽温度93.2 锅炉的分类及型号1.按用途分类 电站锅炉 工业锅炉 生活锅炉 船舶锅炉，机车锅炉。2.按载热介质分类蒸汽锅炉热水锅炉汽水两用锅炉热风炉有机热载体锅炉3.按燃料和热源分类燃煤 锅炉 燃油和燃气 锅炉 燃生物制燃料锅炉（木柴、甘蔗渣、稻壳椰子壳、生活垃圾、工业垃圾等）原子能锅炉 余热锅炉电热锅炉3.2.1 锅炉的分类104.按本体结构分类水管锅炉火管锅炉水 火 管锅炉热管锅炉真空相变锅炉5.按介质循环方式分类自然循环锅炉强制循环锅炉直流锅炉6.按燃料方式分类层燃锅炉：它又分固定炉排，机械化炉排（链条炉排、振动炉排、抽板顶升炉排、往复炉排、抛煤机炉等）室燃锅炉沸腾炉（又称流化床锅炉）117.按出厂型式分类散装锅炉组装锅炉整装锅炉8.按压力等级分类低压锅炉， p2.45MPa(25kgf/cm2)中压锅炉， P=3.82MPa(39kgf/cra2)次高压锅炉3.82MPa p 9.81MPa(39kgf/cm2 p100kgf/cm2);高压锅炉 p9.81MPa(100kgf/cm2)；超高压锅炉 p 13.73MPa(140kgf/cm2)亚临界锅炉p 15.7 17.66MPa (160 180kg/fcm2)超临界锅炉p 23.5 26.5MPa (240 270kg/fcm2)9.按制造管理分类：A级锅炉：额定压力9.81MPa的固定式蒸汽锅炉B级锅炉：额定压力 9.81MPa的固定式蒸汽锅炉C级锅炉：额定压力2.45MPa的固定式蒸汽锅炉D级锅炉：额定压力1.27MPa的固定式蒸汽锅炉E1级锅炉：额定压力 0.4MPa的固定式蒸汽锅炉和水温低于 120 的热水锅炉E2级锅炉：额定压力 0.1MPa的蒸汽锅炉和水温 95 的热水锅炉123.2.2 锅炉的型号1、工业锅炉型号按机械部部标 JB/T1626-92的规定进行编制，适用 D65t或定额蒸汽压力 2.45MPa的固定式蒸汽锅炉和热水锅炉。工业锅炉产品型号由三部分组成，各部分用短横线相连。表示形式见图 3-1、图 3-2： / 燃料种类代号过热蒸汽温度额定蒸汽压力额定蒸发良 t/h燃烧设备代号锅炉型号代号图 3-1 工业蒸汽锅炉型号形式13 / / 第一部分分三段，分别表示锅炉型号（用汉语拼音字母代号，见表 3-1）、燃烧设备（用汉语拼音字母代号，见表 3-2）和容量（用阿拉伯数字表示，蒸汽锅炉为蒸发量，单位用 t/h；热水锅炉为供热量，单位为 MW；余热锅炉以受热面表示，单位为 ）。图 3-2 热水锅炉型号形式燃料种类代号额定进水温度额定出水温度允许工作压力额定热功率（ MW）燃烧设备代号锅炉型号代号14锅 炉型式 代 号 锅 炉型式 代 号立式水管 LS(立，水 ) 单锅 筒横置式 DH(单 ，横 )立式火管 LH(立，火 ) 双 锅 筒 纵 置式 SZ(双， 纵 )卧式内燃 WN(卧，内 ) 双 锅 筒横置式 SH(双，横 )卧式外燃 WW（卧，外） 纵 横 锅 筒式 ZH(纵 ，横 )单锅 筒立式 DL(单 ，立 ) 枪 支循 环 式 QX(强 ，循 )单锅 筒 纵 置式 DZ(单 ， 纵 )表 3-1 工业锅炉型式代号注：卧式水火管快装锅炉型式代号 DZ15燃 烧 方式 代 号 燃 烧 方式 代 号 燃 烧 方式 代号固定 护 排 G(固 ) 振 动 炉排 Z(振 ) 沸 腾 炉 F（沸）固定双 层护 排 C(层 ) 下 饲 炉排 a(下 ) 室燃炉 S（室）活 动 手 摇护 排 H(活 ) 往复炉排 w(往 )链 条 护 排 L(链 )抛煤机 P(抛 )表 3-2 燃烧设备代号注：抽板顶升采用下饲炉排的代号16第二部分表示介质参数，对工业蒸汽锅炉，分额定蒸汽压力和额定蒸汽温度两段，中间一些以斜线相隔，常用单位分别为 MPa和 ，蒸汽温度为饱和温度时，型号第二部分无斜线和第二段。对热水锅炉，第二部分由三段组成，分别为允许工作压力、出水温度和进水温度，段与段之间用斜线隔开。第三部分表示燃料种类。以汉语拼音字母表示燃料种类，同时以罗马数字代表燃料品种分类与其并列（其表 3-3），如同时使用几种燃料，主要燃料放在前面。17燃料品种 代号 燃料品种 代号 燃料品种 代号 类 劣 质 煤 L 褐煤 H 天然气 QT 类 劣 质 煤 L 贫 煤 P 焦炉煤气 QJ 类 劣 质 煤 W 型煤 X 液化石油气 QY 类 无烟煤 W 木此 M 油母 页 岩 YM 类 无烟煤 W 稻糠 D 其他燃料 T 类 烟煤 A 甘蔗渣 G 类 烟煤 A 柴油 YC 类 烟煤 A 重油 YZ表 3-3 燃料种类及其代号183.3 锅炉结构3.3.1 锅炉结构的基本要求对锅炉结构总的要求是安全可靠、高效低耗。具体要求有：1. 各部分在运行时应能按设计预定方向自由膨胀。2. 保证各循环回路的水循环正常，所有受热面都应得到可靠的冷却。3. 各受压部件应有足够的强度和稳定性。4. 受压元、部件结构的形式，开孔和焊缝的布置应尽量避免或减少复合应力和应力集中。5. 水冷壁炉膛的结构应有足够的承载能力。6. 炉墙应具有良好的密封性和耐热性7. 锅炉钢架等承重结构在承受设计载荷时，应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性 198. 便于安装、运行操作、检修和清洗内部。9. 要根据锅炉参数核燃料的适应性来选用锅炉结构和燃烧设备。10. 要合理配置辅机设备，还要考虑安全附件和自控装置的可靠性。203.3.2 锅炉主要受压部件锅筒 锅壳 联箱 下降管 受热面管子 省煤器 过热器 减温器 再热气炉胆 下脚圈炉门圈、喉管、冲天管 213.3.3锅炉安全附件工业锅炉安全附件：安全阀 压力表水位计水位警报器 排污阀等223.3.4几种典型锅炉结构1.立式弯水管锅炉（图 3-3），其受压元件主要有：锅壳封头炉胆炉胆顶 U形下脚圈弯水管炉门圈喉管232.快装水、火管锅炉（图 3-4），其主要受压元件有：锅筒烟管省煤器下降管集箱水冷壁243.偏锅筒快装水火管锅炉（图 3-5）其受压元件有：锅筒下降管联箱水冷壁烟管254.单横汽包水管锅炉（图 3-6），其受压元件有： 锅筒下降管 联箱 水冷壁 过热器 省煤器263.4锅炉的工作过程3.4.1 锅炉汽水流程系统锅炉汽水流程见图 3-7水处理 省煤器 锅筒 过热器 减温器 过热器过热器过热器 用户原水集 箱饱和蒸汽 过热蒸汽 过热蒸汽 过热蒸汽水冷壁下降管过热器饱和蒸汽在循环回路（锅炉启动时用）图 3-7 锅炉汽水流程273.4.2 锅炉水循环283.4.3 锅炉工作过程简述293.5 锅炉的无损检测要求锅炉的无损检测应遵循以下原则：1.由于焊缝交叉部位的应力较其它部位大，且焊接时较其它部位已产生缺陷，故对焊缝交叉部位应优先检测。2.由于高参数，大容量的锅炉制造工艺复杂，更易产生缺陷，且发生事故 的后果更为严重，所以对高参数，大容量的锅炉的无损检测要求比