帕雷士之燃气锅炉安全技术

机械设备安全技术,1炉2锅 3附件仪表4附属设备,一、锅炉的构成,(1)锅筒 (2)水冷壁 (3)对流管束 (4)烟管、火管 (5)下降管(6)集箱 (7)过热器 (8)省煤器,二、锅炉工作过程,锅炉运行时，燃料中的可燃物质在适当的温度下，与通风系统输送给炉膛内的空气混合燃烧，释放出热量，通过各受热面传递给锅水，水温不断升高，产生汽化，这时为饱和蒸汽，经过汽水分离进入主汽阀输出使用。如果对蒸汽品质要求较高，可将饱和蒸汽输入过热器中再进行加热成为过热蒸汽输出使用。对于热水锅炉，锅水温度始终在沸点温度以下，与用户的采暖供热网连通进行循环。,第二章 锅 炉 结 构,1、 立式锅炉,7、 铸铁锅炉,2、 卧式锅壳锅炉,3、 水管锅炉,5、 热水锅炉,4、 直流锅炉,6、 余热锅炉,第一节 立式锅壳锅炉结构,立式横水管锅炉，立式火管锅炉、立式直水管锅炉，立式弯水管锅炉，立式双层炉排锅炉，立式热管锅炉，立式无管锅炉等。,立式锅壳锅炉有着漫长的发展历史，在我国使用的有：,一、立式横水管锅炉,立式横水管锅炉的常用型号是LSG(立、水、固)型，它是由锅壳、封头、炉胆、炉胆顶、横水管、冲天管、下脚圈等七个主要部件组成,1.封头; 2.冲天管; 3.角板撑; 4.炉胆顶;5.横水管; 6.检洗孔; 7.炉胆; 8.锅壳; 9.手孔; 10.炉门,一、立式横水管锅炉,锅炉下面有混凝土基座，基座中间是灰坑，前部开有灰门。炉门在锅壳下部与炉胆相连。炉排装在炉胆底部。运行时燃料在炉排上燃烧，产生的烟气由炉膛冲刷炉胆和横水管，经过冲天管从烟囱排出。 水循环：靠近炉胆和水管壁受热强的锅水向上流动，受热弱的锅水向下流动形成自然循环。,一、立式横水管锅炉,特点：工作压力一般在0.7MPa以下。蒸发量小于lt/h。虽然结构简单，管理方便。缺点：但由于烟气流程短，排烟温度高，一般热效率较低。,二、立式双回程火管锅炉,燃烧设备多为固定炉排。锅炉的容量及参数一般不超过蒸发量2t/h。工作压力小于0.8MPa。,1.人孔; 2.封头; 3.锅壳; 4.火管; 5.后管板; 6.燃烧室顶;7.燃烧室; 8.检查孔; 9.前管板; 10.炉胆顶; 11.炉胆; 12.炉门圈,二、立式双回程火管锅炉,烟气流程：燃烧火焰直接辐射炉胆，高温烟气从炉胆上面的长形燃烧室进入第一组烟管，到前烟箱，再折人第二组烟管向后流到后烟箱经烟囱排出。水循环回路：靠近炉胆及烟管群的锅水受热强的向上流动，受热弱的向下流动，形成自然循环。,1.人孔; 2.封头; 3.锅壳; 4.火管; 5.后管板; 6.燃烧室顶;7.燃烧室; 8.检查孔; 9.前管板; 10.炉胆顶; 11.炉胆; 12.炉门圈,二、立式双回程火管锅炉,特点：锅炉结构紧凑，但炉膛水冷程度大，不利于燃烧。锅炉气流程较长，因而热效率较高。烟管直径较小，容易积灰，如不及时除灰，将会影响效率。,三、立式弯水管锅炉,1.封头; 2.锅筒; 3.炉胆顶; 4.水冷壁管; 5.喉管; 6.耳形弯水管; 7.炉胆; 8.U形下脚,烟气流程为：燃料在炉排上燃烧后，烟气经炉胆及炉胆内的弯水管，由炉胆上部的喉管进入锅壳外侧的管区，分左右两路绕锅壳外、壁半圆，横向冲刷布置在锅壳外侧的弯水管后，两股烟气合并排人烟囱。,三、立式弯水管锅炉,水循环回路：靠近炉胆和锅壳中部的锅水以及弯水管中受热较强的锅水向上流动；而炉胆与锅壳夹层之间的锅水受热比较弱，因此向下流动，形成自然循环。 特点：结构紧凑，弹性好，受热元件的冷却条件好，水循环可靠，热效率较高。但这种锅炉也有容易积灰，炉胆内弯水管容易烧坏，喉管和炉胆的连接焊缝不安全等缺陷。,四、立式双层炉排锅炉,它与立式双回程火管锅炉有一些相同之处，其最大广特点是在炉膛里布置有双层炉排，除通常的铸铁炉排外，在炉膛中部有一排倾斜管子组成的上炉排，该组炉排的缝隙较大。与此同时这种锅炉有两个炉门，上炉门为投煤门，下炉门为出灰门。,四、立式双层炉排锅炉,烟气流程为：煤从上炉门投入，在上炉排上燃烧，较小的煤粉及燃烧后变小的煤块从上炉排上落入下炉排继续燃烧。烟气从炉膛下部喉管进入后烟箱的下部，然后转折90进入第一组火管，到达前烟箱后，又往上返180 进入第二组火管，再经后烟箱上部由烟囱排出。,四、立式双层炉排锅炉,水循环回路：靠近炉胆及烟管群的锅水受热强的向上流动，受热弱的向下流动，形成自然循环。,特点：这种燃烧方式能使烟气含尘量降低，而且机械不完全燃烧损失较小。但由于水冷炉排是钢管制成，管中水循环较差，易被烧坏。另外烟管容易积灰，如不及时清除，将影响锅炉效率。,四、立式双层炉排锅炉,五、立式热管锅炉,1.冲天管; 2.封头; 3.炉胆顶; 4.热管;5.炉胆; 6.简体; 7.炉门; 8.下脚圈,立式热管锅炉主要由：锅壳，炉胆、封头、管板、热管、冲天管、下脚圈组成，燃烧设备为固定炉排。,五、立式热管锅炉,1.冲天管; 2.封头; 3.炉胆顶; 4.热管;5.炉胆; 6.简体; 7.炉门; 8.下脚圈,现使用的热管多为两相闭式热虹吸管，又称重力热管，简称热虹吸管。它是利用工质的蒸发和冷凝来传递热量。热管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)。蒸发段必须置于冷凝段的下方。当蒸发段受热时管内的液体蒸发汽化而上升，流向另一端放出热量凝结成液体，在自身重力的作用下沿管壁返回到蒸发段。,五、立式热管锅炉,烟气流程：燃烧火焰直接辐射炉胆和热管、高温烟气经冲天管进入烟囱排出。水循环回路：靠近炉胆和热管的锅水受热强的向上流动，受热弱的锅水向下流动形咸循环。,特点：这种锅炉的热效率和热管质量的好坏关系密切，热管损坏后无法修理，造成热效率降低,1.冲天管; 2.封头; 3.炉胆顶;4.热管;5.炉胆; 6.简体; 7.炉门; 8.下脚圈,六、立式无管锅炉,富尔顿锅炉1.鼓风机: 2.水位表; 3.水空间; 4.高温层; 5.肋片; 6.锅炉外壳; 7.蒸汽出口; 8.蒸汽空间; 9.燃烧器; 10.火焰滞留器; 11.进水口; 12.排污口; 13.烟气通道; 14.燃烧室; 15.支承圈; 16.手孔; 17.外筒; 18.外包,美国富尔顿(Fulton)锅炉是一种没有水管和烟管的锅炉，其受热面为套筒式设计,六、立式无管锅炉,风筒(炉胆)为辐射受热面，外筒为对流受热面，内外筒两端之间用环形平封头围封形成汽水空间，为增大传热系数提高热效率，外筒上还焊有助片。这种锅炉采用自行研制的专用燃烧器，燃烧器位于锅炉顶部，其切向风速大而轴向风速小。,六、立式无管锅炉,第一回程是燃烧的高温烟气在炉膛内强烈旋转并由上而下流至锅炉底部；第二回程是烟气折返从外筒与保温层之间的通道向上流动，冲刷带肋片的外筒，最后烟气通过上部出口流向烟囱。为了延长燃烧烟气在炉膛内的滞留时间，提高火焰充满度，炉膛内还设有环形火焰滞留器，使燃烧更充分。,六、立式无管锅炉,特点：优点：是对水质要求较低，水处理成本低；结构简单，制造方便；水容量相对其他立式锅炉大，适应较大幅度的负荷变化；燃烧器置于锅炉顶部，维护较方便。缺点：是排烟温度稍高，效率略低。,六、立式无管锅炉,另外还有两种改进型的立式锅壳锅炉,1.锅水; 2.内筒（炉胆）; 3.外筒; 4.烟管,1右图所示的是有烟管的立式锅壳锅炉，与富尔顿锅炉相比增加了内外筒下部的烟管，主要目的是增大受热面，提高热效率。但这种锅炉的燃烧烟气不设计为旋转流动。 2外筒带螺旋式肋片的立式锅壳锅炉，富尔顿锅炉外筒带的是直肋片，改为螺旋式肋片是希望增加第二回程烟气流程以利传热。,第二节 卧式锅壳锅炉,卧式锅壳锅炉是工业锅炉中数量最多的一种锅炉。它与立式锅炉同样具有结构简单、操作容易、对水质要求不高等特点，并且这种锅炉一般水容量较大、存气空间也较大，因此水位较为稳定，但是与立式锅炉相比它占地面积大，钢材耗量较大。现在较为常见的卧式锅壳有卧式内燃锅炉和卧式外燃锅炉。,一、卧式内燃锅炉,卧式锅壳式锅炉总体上可分为：干背和湿背式结构。它由锅壳、前后管板、炉胆、火管组成。,卧式锅壳式锅炉的三种常见结构(a) 干背式锅炉; (b) 全湿背顺流燃烧式; (c) 全湿背中心回焰式,一、卧式内燃锅炉,图(a)为干背式锅炉简图。可以看出，由燃烧器喷出燃料点燃后生成的燃烧产物到达炉胆的另一端后，经耐火砖隔成的烟室折转进入烟管，多为二、三回程结构。,一、卧式内燃锅炉,一、卧式内燃锅炉全湿背顺流燃烧式,一、卧式内燃锅炉,特点：干背式锅炉结构、制造工艺简单，制造工时省，但经过几年的运行暴露出来的问题很多，干背式结构锅炉的燃烧器喷出燃料点燃后生成的燃烧产物在面积有限的炉胆内换热，炉胆出口的高温烟气直接和后烟箱盖接触和冲刷，后烟箱盖多为耐火砖制成，容易损坏，不得不经常停炉修理，缩短了锅炉的正常运行周期，锅炉容量越大这一情况越严重,但随着锅炉容量的减小，炉胆的相对面积；增加，炉胆出口烟温大为降低，可明显改善烟气对后烟箱盖的冲刷和破坏程度，经过计算认为1.0t/h以下的锅炉可采用于背式结构，因此这一结构显然不适合容量较大的锅炉。,全湿背式顺流燃烧式结构,图 (b)是，这种湿背式结构被较多地用于燃油和燃气锅炉，主要是因为该锅炉的湿背式结构避免了干背式结构后烟箱盖受高温烟气直接冲刷容易损坏，不得不经常停炉修理的缺点，从而延长了锅炉的正常运行周期，大大降低了维护费用。另外经；过炉胆和第一回程烟管的换热，至前烟箱时烟温已较低，使得前烟箱门的制造简单。但这一结构的回燃室制造起来比较复杂，装配起来也比较困难，要增加很多辅助部件，其制造成本较高。还有焊缝的数量较多，焊接工作量大，比较适合现代大规模运作生产。这种锅炉在熟练制造工艺的前提下，无论是燃烧过程还是结构本身以及运行都具有最高的可靠性。这也是经常采用这种结构的一个主要理由。,全湿背式中心回焰燃烧结构,图2-9(c)是全湿背式中心回燃结构的炉胆不仅可以轴对称布置，也可以中心对称布置，有时还可以偏置。这种偏置式的布置虽然在水循环方面有一些好处，但偏置时对燃烧气流的流动有一定的影响，在这里提请注意的是：除非采用具有大动力的燃烧器喷出气流，否则不宜用这种结构。,典型的全湿背式顺流燃烧式结构的燃油和燃气锅炉,1.保温层; 2前后管板; 4.锅壳; 5.观火孔; 6.保温层; 7.烟管; 8.回燃室,二、卧式外燃锅炉,卧式外燃锅炉的型号有DZW(单、纵、往)型、DZL(单、纵、链)型等，右图是DZL型锅沪结构图。这种锅炉目前在我国采用得比较普遍。主要由锅筒、管板、烟管、水冷壁管、下降管、后棚管、集箱等部件组成。燃烧设备多为往复炉排或链条炉排。,DZL锅炉,1正锅筒快装锅炉,二、卧式外燃锅炉,锅炉容量及参数一般为蒸发量4t/h、工作压力小于1.3MPa。它与卧式内燃锅炉的区别在于将炉排由锅筒内移至锅筒外，并在锅筒两侧加装了水冷壁管，组成燃烧室。,1正锅筒快装锅炉,烟气流程：燃烧火焰直接辐射水冷壁管和锅筒下部，高温烟气从锅炉后部一侧进入第一束烟管，由后向前流人前烟箱，再转入第二束烟管，由前向后流人尾部受热面，最后通过引风机从烟囱排出。有的锅炉烟管布置是上下两束，烟气流动则是先下后上。,水循环回路：分为三组循环回路一组是锅筒下部的锅水经下降管进入集箱分配给水冷壁管吸收炉膛辐射热后，形成汽水混合物向上流动进入锅筒，形成一组水循环回路；另一组是后棚管受热不同，受热强的管内锅水向上流入锅筒，受热弱的管内锅水向下流动进入集箱再分配给受热强的后棚管形成一组水循环回路；还有一组是第一束烟管周围的锅水受热强，锅水向上流动，第二束烟管周围的锅水受热弱，锅水向下流动，在锅筒内形成循环。,1正锅筒快装锅炉,1正锅筒快装锅炉,特点：这种锅炉点火升温较快，炉膛较大，适应煤种较广，热效率较高但因烟管直径较小，容易积灰，如不及时定期清灰，则会影响锅炉效率。卧式外燃锅炉，火焰直接烧锅筒底部，要注意定期排污，否则很容易在锅筒底部起鼓疱，另外这种锅炉要求水质软化处理，否则水 冷壁管很快就会结垢堵管。,2偏锅筒快装锅炉,偏锅筒快装锅炉是为了解决卧式外燃快装锅炉的锅壳下部受辐射热，在运行不当时易发生锅壳鼓包及破裂事故而设计的一种卧式外燃锅炉。,2偏锅筒快装锅炉,其结构如图所示。锅炉的本体部分主要由锅壳、封头、水冷壁管、水管、火管集箱、下降管及拉撑所组成。这种锅炉的容量一般小于等于4t/h，经试用表明使用效果尚好，热效率较高、超负荷能力较好，但还有一些需改进完善之处。 这种锅炉的烟气流程和水循环回路与正锅筒快装锅炉基本相同。,第三节 水管锅炉,水管锅炉是工业锅炉两大类（锅壳式和水管式）中的一个大类。虽然从数量上水管锅炉要比卧式锅壳锅炉少得多，但由于水管锅炉的平均蒸发量要比其他锅炉大，因此从各种炉型锅炉的总容量来看水管锅炉所占的比重要比其他锅炉所占的比重大得多，由此可知，水管锅炉在工业锅炉的行列中占最重要的地位。,一、双锅筒横置式水管锅炉,蒸发量较小的锅炉有SHG(双横固)型和SHZ(双横振)型俗称K型锅炉等。蒸发量较大的锅炉有SHL(双横链)和SHD(双横倒)型等，另外还有SHS(双横室)型等。其特点是炉排走动方向与锅筒成丁字布置，即锅筒的轴线与炉排的行走方向垂直，锅筒横向布置。其结构都是由上下锅筒、水冷壁管、下降管、集箱、对流管束等部件组成。燃烧设备多为固定炉排、链条炉排、往复炉排、振动炉排、旋转炉排等。锅炉容量及参数一般为2、4、6、10、20、35t/h等。工作压力08、1.3、2.5MPa等。不同的结构形式，烟气流程和水循环回路也不同。,双锅筒横置式水管锅炉的型号较多。其中：,1SHG型锅炉,双锅筒横置式固定炉排的锅炉见右图。在对流管束中设有三道隔烟墙：第一道隔烟墙砌在炉膛后部第一排与第二排主炉管之间的右侧，均占整个炉膛内宽度的三分二左右，第一排主炉管暴露在隔烟墙外，吸收炉膛辐射热；第二道隔烟啬与第一道隔烟墙垂直相交；第三道隔烟墙一般为钢板，与锅炉后墙相连。,SHG2-8型锅炉1.上锅筒; 2.对流管束; 3.隔烟墙; 4.下锅筒；5.烟气出口; 6.出灰门; 7.炉门;8.炉排；9.横集箱; 10.下降管; 11.水冷壁管,1SHG型锅炉,烟气流程：燃烧火焰直接辐射水冷壁管，高温烟气由炉膛左侧进入对流管束区，顺着三个烟道“Z”字形流动，横向冲刷对流管束，最后由烟囱排出。,SHG2-8型锅炉1.上锅筒; 2.对流管束; 3.隔烟墙; 4.下锅筒；5.烟气出口; 6.出灰门; 7.炉门;8.炉排；9.横集箱; 10.下降管; 11.水冷壁管,1SHG型锅炉,水循环回路：有两组水循环回路，一组是对流管束在第一、二烟道的管内水受热较强向上流至上锅筒，在第三烟道的管内锅水受热较弱，向下流至下锅筒，形成循环回路；另一组是水冷壁管受热强，从集箱分配给水冷壁管内锅水向上流至上锅筒，下降管从上锅筒下部引出锅水送人集箱，形成一组循环回路。,1SHG型锅炉,特点：这种锅炉有足够的炉膛容积，适应多样煤种，对水质要求较严，烟气流程较短，如无尾部受热面(省煤器)，排烟温度较高，热效率较低,2SHL型锅炉,双锅筒横置式链条炉排锅炉主要是由上下横锅筒、对流管束、炉膛四侧的水冷壁、集箱、下降管、省煤器、空气预热器及链条炉排组成，有的还有过热器，其结构如右图所示。,SHLl0-1.3-A型双锅筒横置式链条炉排锅炉,省煤器,固定炉排,链条炉排,链条炉排,过热器,2SHL型锅炉,2SHL型锅炉,这种锅炉采用鳞片链条炉排配有无级变速齿轮箱，适合烧烟煤。燃料在炉排上燃烧，炉膛水冷壁受炉膛火焰的辐射热，在管群中间有纵横(倾斜)的4道烟气隔墙。烟气从炉膛上部出来后，横向冲刷对流管束，从下锅筒顶沿着对流管束，绕S形横向冲刷对流管束3次到达上锅筒底部，再折转向下进入尾部受热。通过鳍片式省煤器及管式空气预热器后进入炉后水平烟道，再通过除尘器由引风机送人烟囱。,2SHL型锅炉,锅炉的前后、左右水冷壁管的直径为6070mm，对流管的外径为5176mm。前水冷壁集箱由下锅筒引出下降管供水，两侧及后部水冷壁集箱，均由下锅筒引出的下降管供水。下降管的外径均为76mm，集箱的外径为219mm。省煤器为非沸腾式铸铁管鳍片省煤器。空气预热器是由直径40mm的钢管组成的管式空气预热器。,2SHL型锅炉,特点：这种锅炉的上下两个锅筒布置在同一垂直线位置上。上锅筒比下锅筒大，以便有足够的空间存气和容纳锅内装置。 双锅筒横置式链条锅炉在炉膛内布置较多的水冷壁，适当增加辐射受热面，这对提高锅炉的出力效果显著。但是辐射受热面吸热多，蒸发快，这就要求水冷壁循环回路的水循环稳定可靠。如果循环回路布置不正确，则会使水循环破坏而发生爆管事故。,2SHL型锅炉,布置循环回路时应设法提高流动压头，减少上升管(包括水冷壁管)的阻力，消除和减少水冷壁吸热不均匀的影响，防止产生滞流和气水分层，并尽可能使循环回路简单，便于制造、安装和检修清洗。 对于工业锅炉水冷壁的高度不得低于2m，水冷壁管的弯头尽量减少，并且与水平的倾斜角度不得小于15；在炉膛四角不宜布置水冷壁管；水冷壁管的管距不应过稀或过密，管距通常为22.5倍的水冷壁管外径。,2SHL型锅炉,下降管布置得正确与否对稳定地向水冷壁管供水有重要的影响，布置下降管时应使下降管的入口至少在锅筒最低水位线下300mm处，下集箱低于下锅筒的下降管应从下锅筒接出；下降管在锅筒的入口应离上升管的接口远些；每一组水冷壁回路中的下降管数目不宜少于2根；应尽可能地选用大直径的管子做下降管，以减少下降管的阻力。 不直接和锅筒连接的水冷壁管，有上集箱和上升管。上升管应尽可能接在锅筒的水位线附近；每组水冷壁的上集箱应有独立的上升管。,2SHL型锅炉,水循环回路：炉膛左右两组水冷壁管各为一组循环回路。由下锅筒引出下降管与左右集箱连通，锅水通过左右集箱分配给左右侧水冷壁管，受热后锅水向上流至上集箱，从上集箱汽水引出管送人上锅筒。上下锅筒靠对流管束进行水循环，前后水冷壁管各为一组循环回路，由下锅筒引出下降管与前后集箱连通，锅水通过前后集箱分配给前后水冷壁管，受热后锅水向上流至上锅筒。 特点： 这种锅炉必须进行水质处理，水位要求严格控制，运行状况比较稳定，热效率较高，由于这种锅炉自动化程度较高，减少了司炉人员的劳动强度。,二、双锅筒纵置式水管锅炉,双锅筒纵置式水管锅炉有SZZ(双纵振)型(俗称D型)、SZP(双纵抛)型和SZS(双纵室)型等，双锅筒纵置式锅炉是锅筒的纵向轴线平行于炉排运转方向，其结构都是由上下锅筒、水冷壁管，对流管束、集箱、下降管等部件组成。燃烧设备为振动炉排、链条炉排、往复炉排、抛煤机等。不同的结构型式，烟气流程和水循环回路也不同。,SZZ4-1.3型锅炉1.上锅筒 2.隔烟墙 3.下锅筒 4.一次风管 5.拨火孔 6.省煤器7.水冷壁管 8.对流排管 9.吹灰器 10.灰渣斗,13SZZ型锅炉,双锅筒纵置式振动炉排的锅炉见右图。尾部设有省煤器，上下锅筒平行纵置在同一垂直面上，锅筒之间用两组对流管束相连接，在管束左前部和中后部设有两道纵向的烟气隔墙。炉膛位于锅炉左侧。 烟气流程：燃烧火焰直接辐射水冷壁管，高温烟气由炉膛后部右侧进入对流烟道，由后向前横向冲刷第一组对流管束，再向右转180折人第二组对流管束，由前向后流动，到锅炉尾部流经尾部受热面(省煤器)后通过除尘器并经烟囱