锅炉及压力容器安全技术

5 锅炉压力容器安全技术原理及应用5.1 锅炉和压力容器的危险因素及潜在危险性1.锅炉与压力容器压力容器：压力容器的目的不外乎提供加热、反应、蒸发、保存高温、低温、高压或低压之气体、液体之使用。一般所谓之反应器、热交换器、蒸煮锅、精练锅、染色锅、杀菌锅、蒸发锅、抽出锅、蒸馏器、蓄热器、废热回收槽、脱气槽、储存槽、加热反应器等均属压力容器。此类容器有固定式者，亦有移动式如设置于车辆上使用者。而其涉及之内容物则包括水蒸汽、蒸汽、压缩气体、液化气体、溶解气体或毒性气体；这些内容物可能属低温气体、超低温气体、助燃性气体或可燃性气体。依目前的劳工安全法令规定，压力容器包括第一种压力容器、第二种压力容器以及小型压力容器；然广义之压力容器则应包括高压气体特定设备及高压气体容器。压力容器不论其内容物为蒸汽还是其他高压气体，其内部压力均有大于大气压力之特性。又因反应控制及作业之要求，压力容器常涉及低压、冷凝、冷冻、高温或高压。相关设备长时间在高压、低温或高温下使用，或与化学物质接触，容易导致腐蚀、磨耗、材质劣化、金属疲劳、减厚、或开裂，以致无法维持设置时应有之强度、功能。在台湾海岛多湿、多盐分的气候条件下，含有数千大气压之大量易燃、易爆或有毒物质之设备，若因操作维护不慎而发生事故，其所造成之结果将不仅摧毁邻近设备，由于容器内低温高压之气体、液体甚至有毒、危险物之漏泄，蒸发及扩散其可能波及地区与影响之大将不难想象。 锅炉：锅炉是生产蒸汽的设备，它把燃料的化学能转变为热能，再利用热能产生蒸汽。锅炉按用途分为电站锅炉、工业锅炉、机车锅炉、船舶锅炉和生活锅炉，按结构分为水管锅炉、火管锅炉二种，前者是烟气在管内流动。有时又按压力分为低压、中压、高压与超高压锅炉四个等级。2 锅炉与压力容器的危险因素及潜在危险性锅炉在运行时，不仅要承受一定的温度和压力，而且要遭受介质的侵蚀和飞灰磨损，因此具有爆炸的危险。如果锅炉在设计制造及安装过程中存在缺陷或因年久失修，或违反操作规程都可能出现严重的事故。图5-1为江苏一家浴池锅炉发生爆炸造成重大安全事故。锅炉常见的危险因素有：（1）水位异常。主要是在运行过程中发生缺水和满水。当严重缺水时，水冷壁管已部分干烧、过热，如果此时强行进水，使温度很高的气包和水冷壁管发生急冷，产生巨大的热应力，同时水大量气化会造成管子大面积损坏甚至炉管爆裂。为此锅炉严重缺水时绝不能立即加水，应立即熄火停炉。满水也会使蒸汽压力严重波动造成锅炉损坏，此时应减少给水或及时排水，必要时也应停炉。 （2）汽水共腾。主要是锅炉水位波动幅度异常，水面翻腾程度大。原因是炉水中含盐量高，管壁结垢严重，水汽化受扰动使蒸汽系统压力严重波动，有时还可引起锅炉承压系统部件损坏，甚至造成炉管爆裂。 （3）炉膛爆炸。炉膛爆炸是指炉膛内发生可燃物瞬时爆燃的现象。其原因主要是点火前炉膛内存在可燃物，一般是点火不成功没有及时清理炉膛而留存下来的，当再次点火时就可导致炉膛内的可燃气体、可燃物发生爆燃。图 5-1江苏一家浴室锅炉爆炸造成1死4伤 压力容器的危险因素：压力容器类似锅炉，是承受压力的密闭容器。有些压力容器盛装可燃介质，一旦发生泄露，这些可燃气体会立即与空气混合并达到爆炸极限，若遇到火源即可导致二次爆炸火燃烧等连锁反应，造成特大的火灾、爆炸和伤亡事故。由于压力容器是在压力状态下运行，内部介质又有可能是有毒可燃的。 所以压力容器一旦发生事故必须进行周密检查和必要的技术措施。一般压力容器破裂原因可分为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂和蠕变破裂等五种形式。压力容器发生事故的原因，可能是容器本身已不再是安全设备，如设备管路之阻塞或安全设备的缺陷、自动控制器缺陷引起过压，排放设备、释压设备失灵引起超压，自动控制设备给予错误的回馈信息，安全装置已不再具有原设计功能，设备金属材料腐蚀或磨耗造成耐压不足，或因操作使用不当造成超压或真空，或因操控不当造成水锤作用，或错误的操作等人为因素。事故造成的结果可能是爆炸、火灾等影响到作业者、整个工厂，甚至整个外围住家安全，也可能仅为个别作业者本身受伤、灼伤、冻伤、缺氧、中毒、罹患职业病等。5.2 锅炉和压力容器的事故类型和成因机制由于操作不当或设备本身的缺陷等均可造成锅炉事故。锅炉事故轻者影响生产，重者造成人民生命财产的重大损失，因而要严防事故发生。如发生了事故，要及时正确地处理。锅炉事故分类：锅炉事故可分为：爆炸事故、重大事故和一般事故。1爆炸事故锅炉爆炸事故是锅炉运行中，容水量较大的铝伤、集箱等受压部件损坏并有较大的泄压突破口，在瞬间特工作压力降至大气压的事故。这种事故会造成人员伤亡、锅炉房及附近建筑物摧毁，危害极大。 2重大事故 锅炉重大事故是指锅炉在运行中发生严重损坏如变形、程漏、炉膛爆炸、附件损坏等被迫停炉修理的事故。 3一般事故一般事故则是指锅炉在运行中发生事故但不需要停炉修理的事故。锅炉事故类型及原因分析见图5-2原因锅 炉 事 故爆炸破裂泄露破裂导致的应力集中水垢引起的传热不均匀压力表失准安全装置失效类型安全泄放装置失灵严重缺水而处理不当密封件未及时更换配合副长期磨损腐蚀蠕变管理不规范图5-2 锅炉事故类型及原因分析5.3 锅炉安全质量的检验方法第一节 锅炉检验 一、锅炉检验的目的锅炉设备由于经常处在较高的温度和压力下运行同时受到火焰、烟次、水汽、空气等的侵蚀，因而易发生腐蚀、变形和磨损。加之在锅炉设计、制造、安装、使用等环节中，可能出于工作失误造成某些缺陷。如果这些缺陷不能及时发现并消除，则有可能使锅炉在运行中发生事故，甚至发生爆炸。锅炉检验就是通过一定的技术手段发现和消除锅炉隐患，同时判断锅炉的技术状态，能否继续使用以及在什么样的工作压力下使用，以确保安全。锅炉检验是安全技术管理的重要环节之一，必须实施定期检验制度。锅炉各主要环节上的失误大致有下述几个方面，(一) 设计方面：结构设计不合理，材料选择不适当，计算不正确。(二) 制造方面：工艺装备不齐全，使加工元件的尺寸和精度达不到设计要求，工艺方法不正确、使加工元件产生残留变形或内应力；焊接质量低劣使焊缝处存在隐患等。(三) 安装方面：主要受压元件安装位置不正确；强力拼装使元件产生变形或内应力；组合件安装误差超过允许限度，安全附件安装错误；锅炉基础不符合设计规定，炉墙砌筑末留伸缩缝，耐火材料砌筑的灰缝也不符合要求；现场制造的配件不能保证质量等。(四) 运行方面：违章违纪作业和管理制度松弛，例如：缺水运行造成受热元件金属过热、朗变、鼓疤，油水运行造成管道内水击，蒸汽品质劣化；水处理不良造成锅炉结垢、腐蚀；不及时排污造成积垢堵塞；超负荷运行造成金属材料疲劳；锅炉附件、阀门跑、冒、滴、漏，造成严重腐蚀；不洗炉、不保养，造成设备隐患严重等。上述这些失误，加上其它因素，使锅炉设备出现下面几种缺陷。1.锅妒元件内部产生较高的内应力。2.锅筒及受热面腐蚀、变形和磨损。3.各元件受热膨胀不均，产生热应力，引起变形、4.水循环受阻或水处理不良，受热面得不到可靠的冷却，加之结垢严重，使金属过热鼓胞、变形。5.铜炉使用年久，材质老化强度下降。6.管理制度不严，安全附件失检、失修、失效。7.安装、使用管理不当引起各部分泄漏、腐蚀、裂纹等等。二、锅炉检验的内容锅炉检验可分为登记前的初次检验和使用期间的定期检验。初次检验是指新装、移装、改造铜炉的首次检查。定期检验是指运行锅炉间隔一定时间后进行的检查一般有以下三个内容；外部检验、定期停炉内外部检验和水压试验。除定期检验外，锅炉有下列情况之一晚也应进行内外部检验和水压试验：1锅炉停止运行一年以上，需要投入或恢复运行时；2受压元件经重大修理或改造后；3根据锅炉远行情况，对设备状态有怀疑，必须进行检验时。锅炉检验应由持证锅炉检验员进行。锅炉水压试验前应进行内外部检验，强度核算。下面分别介绍锅炉检验的具体内容；(一) 外部检验外部检验是锅炉设备在正常运行中不停炉检查，从锅炉设备的外表了解技术状态。这种检查可随时随地进行。检验人员对被捡丧的锅炉，事先必需查阅图纸、锅炉安全技术登录簿、运行日志及各种记录表，对锅炉的技术规格、结构特点、运行状态做到心中有数。1.检查水位表：每台锅炉至少应装两个彼此独立的水位表(蒸发量0.2th的锅炉可以装一个水位表)。水位表距离操作地面高于6m时，应加装低地位水位计。低地位水位计的连接管应单独接到锅筒上，其连接管内径不应小于18mm并需有防冻措瓶以防止出现假水位。水位表应有下列的标志和防护装置：(1) 水位表应有指示最高、最低安全水位的明显标志(一般划红线)。水位表玻璃板(管)的最低可见边缘应比最低安全水位低25mm；水位表玻璃板(管)的最高可见边缘应比最高安全水位高25mm；没有标志时很可能发生缺水满水事故。两个水位表水位应一致，不一致时必须找出原因，并进行调整。连接管被杂物或水垢堵塞、或锅炉安装时基础未找准水平等，都会造成水位显示不一致。值班司炉应每班冲洗一次水位表，不冲洗可能堵塞水位表，出现假水位。(2) 玻璃管式水位表应有安全防护装置。(3) 水位表应有放水旋塞(或放水阀门)和接到安全地点的放水管。众水位表的结构和装置应符合下列要求：(1) 水位夫(或水表柱)和锅筒之间的汽水连接管内径不得小于18mm，连接管长度500mm有弯曲时，内径应适当放大，以保证水位表灵敏准确。(2) 连接管应尽可能缩短，汽连管应能自动向水位计疏水，水连管应能自动向锅筒硫水。(3) 旋塞的内径以及玻璃管的内径，不得小于8mm。(4) 汽水连接管上一段不要安装阀门，因为有时阀门要漏水，使水位表不准确，阀门关小或失灵时也影响准确俭如装有阀门，在正常运行时必须将阀门全开。2.检查压力表：压力表上应划有最高允许工作压力红线，并有检验日期的标签和铝封，压力表下应有三通旋塞，以便冲洗或安装校验压力安。三通旋塞应经常冲洗，交接班时要检查。检验时关闭三通考克使压力表指示到零位，然后开启，看指针上升情况检查是否灵敏、准确。压力表装用后每半年至少校验一次。3.检查安全阀：检验安全阀铅封是否完整，扳动手柄是否灵活，作安全阀排汽校验，当锅炉内压力达到安全阀应自动开启的压力时，动作是否灵敏，并把安全阀开启压力在检验报告上注明。排汽后锅炉压力是否下降，安全阀回座是否可靠严密。4.检查锅炉本体，查看绝热层、人孔、手孔、焊缝、阀门、法兰等有无拐汽、漏水；构架有无开裂、变形、倾斜、剥落，本体下部与易受面部位腐蚀损坏情况。打开炉门、观察孔，检查锅筒底部、水冷壁管等有无鼓疱、弯曲等变形。5检查有无健全的规章制度：如锅炉安全远行操作制司炉工岗位责任制；交接班制肠事故处理报告制度6检查水质处理情况：给水水质是否符合国家标形；水质分析有无记录；水处理操作方法是否合理；对离子交换器是否定期反冲洗，炉内投药量是否经过计算；炉水是否化验。7检查锅炉运行情况：燃烧是否正制鼓风机、引风机的调节是否适当，炉排或燃烧装置是否运转正常，防爆门是否漏风或漏烟，上煤除灰装置工作是否正常。8检查排行装置：排污阀的结构型式以闸阀、扇形阀或斜截止阀为宜。蒸发量1th或工作压力0.7MPa的锅妒，排污管应装两个串联的排污阀；应注意司炉工是否经常或定时排污，察看排污阀是否有泄漏现象，立式锅炉下脚围与排污阀的连接管有无腐蚀，锅炉的排污阀、排污管，不允许用螺纹连接。9.检查给水系统：给水泵容量应为锅炉蒸发量的1.2倍，蒸发量2th的锅炉应装高低水位警报器，蒸发量4th的锅炉应装自动水位调整器和水位警报数以防止缺水、满水事故。给水管应有一个止回阀，一个截止阀。截止阀装在靠锅炉一例，即锅筒与止回阀之间，并与止回阀紧密相连。应有备用给水泵。10检查蒸汽管道：查看管道保温是否良好，有无泄漏；工作压力不同的锅炉，应分别有独立的蒸汽管道，如合用一条蒸汽主管时，较高压力的蒸汽管道上必须有自动减压装置，以防止低压侧超压运行。11.检查炉墙：看是否有裂缝和脱落。12.检查锅炉房：锅炉房的设置是否符合有关法规要求，管理是否良好。(二) 内部检验内部检查主要是检查锻炉本体和安全附件。检查的重点部位可归纳为以下处所：1高温见如炉膛辐射受热区域隔火墙等；2连接处，如焊缝、胀口、铆缝、接管口、法兰等；3扳边处，如封头过渡圆弧区、受压元件的转弯处等54隐蔽处，如快装锅炉下集箱底部、砖墙、基座、死角等，5积灰处，存灰结垢较集中的部位。检查的主要缺陷有六个方面，即，泄漏、腐蚀、变形、裂纹、损坏和磨损。检查部位与主要缺陷的关系见表5-1。表5-1锅炉定期检验的宣点部位与主要缺陷 缺陷部位泄漏腐蚀变形裂纹损坏磨损高温处连接处拌边处隐蔽处积灰处第二节 检验方法 (一)外观检查用眼睛直接视察，可发现钢板表而的缺陷，如腐蚀、磨损、明显的裂纹、变形、铆钉头脱落、铆缝钢板裂口、焊缝有无气孔、咬边及未焊透等。若这些缺陷无法直接观察时，可以配合内窥镜和触、听觉检查。另外，对平板上是否有裂纹产生怀疑，可用砂布将其打磨于净，再用浓度为10%的硝酸溶液涂抹可能产生裂纹处，然后用510倍的放大镜检查。(二)锤击检查主要是凭听觉和手感，靠锤击时发出的声音和检查锤弹回的感觉来判断被检查部位有无缺陷况，用以确定铆钉和短拉撑有无松动、断裂、钢板有无裂纹。锤击时发出的声音清脆而单纯，则认为被检查部位良好，若发出闷声、浊声，则说明金属内可能有夹渣、夹层，亦可能金属表面已经腐蚀和结了很厚的水垢，发出破碎氏，说明钢材已发生裂纹。总之，各种不同缺陷对锤击发出的回音要缩丰富的实践经验，才能正确判断出缺陷的性质。（三)灯光检查 对检查锅筒集箱和管子等不均匀腐蚀、变形(弯曲或鼓疱)以及租裂纹等。检查时，灯光沿着金屑表面照射，被腐蚀的地方，在灯光下呈黑色斑点；若发生鼓疱，则鼓出部分被照亮，而凹进处是黑暗的，若金属表面有裂纹，则在灯光之下显示出一条黑色的线条。(四)样板检查用预先按元件某部分设计形状尺寸做成的样板与元件的实际尺寸进行核对，以检查元件的实际尺寸是否符合原设汁要求；另外，当元件在使用过程中发生了变形，为了观察变形的发展情况而按其形状尺寸做成样板，隔一定时期后以此样板与变形的形状尺寸进行比较，以证实其发展与否；不需要立刻修理的部，做好的样板隔一定时间用样板来复合，看其损坏情况有无恶化，然后决定是否修理(样板可用薄铁皮或弹性纸板做成)。(五)超声波测厚仪检查用超声波测厚仪对金属材料进行实际厚度测量，特别是用于大面积腐蚀与高温冲刷区管子(超声波测厚仪的操作与使用详见仪器说明书)。(六)拉线或直尺检查可以检查锅炉元件的弯曲、垂直皮及管板的平面度以及鼓疱高度、直管和锅筒壁面的腐蚀深度。 (七)钻孔检查 对于重点磨损区、焊缝与腐蚀处可进行钻孔检查，钻孔孔径为68mm，如为检查钢板或焊缝内部缺陷以及裂缝的深度，则钻孔后对孔壁用10硝酸溶液浸蚀，然后用放大镜观察；如测量钢板或管子厚度，则应将钻孔时产生的毛刺消除后再仔细测量，钻孔检查后如果正常，可用电焊补焊钻孔。 (八)白粉煤油检查主要用来检查金属表面不易被肉眼发现的细小裂纹或裂缝，对可疑处，先用砂布磨光，然后用10硝酸溶液浸蚀，干后用煤油涂上(煤油容易渗入细小裂纹内)，25min后擦干煤油，再敷上白堊粉(必要时可在检查部位两例或背面轻敲几下)，这样留在裂纹中的煤油就会透过白堊粉显示出裂纹的轮廓来。(九)磁力探伤检查适用于铁磁性材料表面的裂纹、裂缝及夹层等缺陷。磁力探伤的原理是利用电流佼工作物磁化而具有磁性，然后在被检处撤上铁粉与油脂的混合物，有裂纹的地方由于磁力线集中，铁粉集附在该处，描述出它的形状。正确分析集附铁粉的分布情况便可清楚地确定被检处是否有裂纹、裂缝等缺陷。(十)射线探伤与超声波探伤用来探测材料、元件内部的缺陷；目前我国锅炉工业主要用X射线探伤和超声波探伤。X射线是由X光管发出的不可吸光，可以穿透金同等物质。X光管类似高压真空二极管，它的工作原理是当灯丝(阴极)被加热时，产生大量热电子，然后在阳极和阴极之间产生相当高的正电压(几万至几十万伏)，热电子在高电场的作用下以极大速度向阳极靶跑去，高速电子撞击在阳极靶上，便产生了X射线。X射线应用最多的是X射线拍片。其原理是：在焊缝一例放置射线源，另一侧贴感光胶片，时线里锥形。穿过焊缝后被胶片接收。如果焊缝中没有缺陷，射线束穿过焊缝时被吸收程度相同，胶片各部分均匀感光，黑度相近；如果焊缝中有缺陷，则焊缝对射线的吸收能力比金属差得多，射线被吸收的少，在胶片上黑度比周围高，形成缺陷影象。超声波探伤是利用振动频率超过2万赫兹以上的超声波来探测材料或元件内部的缺陷。用锆钛酸铅晶片或石英晶片做成探头，在晶片两面加上高频交变电压，产生高频振动，把电能转变为超声波机械能，反之，当晶片接收到超声波时，输出电能。5.4 锅炉安全运行的技术原理与措施锅炉的正常运行与日常保养，是锅炉安全管理中极为重要的环节。锅炉的设计、制造与安装固然是钢炉安全的先决条件和经济运行的基础，但要真正实现锅炉安全、经济运行则必须合理使用、正确管理。为了保证锅炉安全、经济运行防止锅炉发生事故，各部门均应根据蒸汽锅炉安全技术监察规程、热水锅炉安全技术监察规程制定出符合本单位锅炉特点的交接班、维护保养、运行检修、水质处理等必要的安全操作制度。操作人员应严格执行有关规章制度，正确操作，定期保养，使锅炉正常运行。锅炉运的安全行。第一节 锅炉生火前的检查与准备一、锅炉生火前的检查 (一)生火前的技术审定1新锅炉投入使用前，应先办理锅炉登记证及锅炉安全技术登录簿。2新安装、移装、改装及经过人修的锅炉在生火前要审查安装质量及原始记录， 验收技术资料 审查质量证明书、原始记录及水压试验等技术文件。3检查司炉操作人员是否经过技术、业务培训考试，并持有司炉操作证。4定期检验报告书中所提出的缺陷是否按规定处理完毕；5检验锅炉房的安全运用管理制度是否健全，内容是否符合蒸汽锅炉安全技术监察规程和热水锅炉安全技术监察规程的要求，交接班记录、锅炉运行记录等是否齐全。(二)生火的内部检查锅炉安放、检验、检修后， 在关闭所有人孔、手孔以前，要认真对锅筒、集箱及内部进行检查。1检查锅炉内部装置：汽水分离器、齐全。2检查锅筒内壁备受热面有无缺陷，是否清除干净。3检查省煤器、预热器、风烟道的完好情况。(三)生火前的外部检查1锅炉的检查检查锅炉炉墙、炉拱有无裂缝或变形，炉膛、烟道、风道内的杂物是否清除；锅炉本体与砌墙各部间隙及保温层是否完好；炉门、灰门、看火门、防污门。烟道门及烟道阀门等是否完好密贴。要保持锅炉传热面的清治和烟道畅通。当省煤器有旁烟道时，应关闭直通烟道的挡板，打开旁烟道。有除尘设备时，应使其各部处于工作位置。有引风机的应打开调节门。风道要严密，防止漏风。2安全附件及各种仪表的检查检查过热器省煤器的安全阀是否符合安全要求。安全阀排汽管和疏水管应保持畅通。 水位表的汽水连通管应畅通，汽水旋塞应全开。压力表校验合格，铅封齐全，指针灵敏可靠，指示准确，最高工作压力红线明显。检查锅炉的水位警报装置、热工仪表、记录仪器以及自动控制等是否完好正常。3汽水系统和零部件的检查检查各汽水管路阀门、空气阀、给水阀、排污阀和各法兰的连接是否良好，各种阀门的安装是否符合安全技术标准。 4其它附属设备的检查检查燃烧设备、输煤装置、除尘装置、煤斗、鼓、引风机、水泵等设备是否完好。水处理设备及消烟除尘装置技术状态是否良好。二、锅炉生火前的准备锅炉在生火前经上述检查，确认完好后，即可做一下准备工作。(一)机械设备试运转1试运转必须在设备经上述检查并确认手动盘车良好后进行。对自动送料装置、给水装置、给煤机及各种机械传动装置、鼓、引风机、给水泵、循环泵、油泵，都要进行试运转。2在进行分部试运转时，设备的阀门、挡板都应处于工作位置，电机相转动部分工作温度正常，机械炉排运转良好，给煤均匀。 3新安装锅炉的试运转时间，一般的机械传动设备器8h；机械炉排试运转，应取最高、最低及中间三种速度进行，每种速度至少运转一周；一般生火前的分部试运转时间为1020min；引风机的冷态试运转不宜超过5min。(二)锅炉上水 经上述检查，确认天设，即可进行上水。 上水速度、时间应根据炉型及其容量进行控制。给水温度不宜过高，速度不宜过快。锅炉上水应超过锅炉最低安全水位。三 供汽操作要求1暖管在锅炉供热前，应先做好暖管工作。暖管一般在锅炉汽压升至工作压力时进行。暖管的目的是使蒸汽管道及其阀门、法兰等缓樱加热升温，使管道壁温逐渐接近蒸汽温度，防止发生水击，造成管路、阀件损坏为正常供汽做好准备。暖管的时间应根据管路长短及气温高低、管道直径等购定。暖管时，先将汽阀缓慢打开90左右。达时，管道中有蒸汽流动的响声，待响声消失后，再将汽阀缓慢开启。开启过程中加管道中蒸汽流动有响声时，应停止开阀。待响声消失后再继续慢开阀。阀门全开后，应回关一至二困、防止阀杆受热后卡死。在暖管过程，中如发生水击，引起蒸汽管路震动时应尽快关闭汽阀，待震动消除后，更新进行暖管操作。在仅有一台锅炉运行、且蒸汽管道不太长的情况下可在锅炉升压的同时进行暖管。在暖管过程中应注意对蒸汽管道、支架、吊架、各种阀门、法兰等进行枪查，确认完好后供汽。2 供汽 当管道汽压接近锅炉汽压，疏水器排放出的全部是蒸汽时，关闭疏水器，全开主汽阀开始正常供汽，正常供汽后，应注意监视水位及给水情况，由手功调节水改为自动调节上水、保持水位正常。第二节 锅炉保养 做好锅炉维护保养，是保证锅炉安全运行，延长锅炉使用寿命的重要环节。在安装前，锅炉及其部件应存放在于燥且有篷布遮盖购场所。如长期存放还需涂防锈漆，并定期检查。锅炉停炉后的保养与维护主要是防止锅炉腐蚀。一、炉体外部防护保养 当锅炉停运后，应注意列炉体外部防腐保养。1炉体外部的受热面部分，往往积有污垢和烟灰，在潮湿的条件下，污垢和烟灰里的酸性物质对炉体产生较严重的腐蚀，故停止运行后必须清除之。2保持炉体外部干燥。另外还可在炉腔、烟道中放置干燥剂，关闭所有通风门，保持密封，井定期检查。 3如锅炉停用时间较长，应彻底清除炉内外的污垢、烟灰，然后在炉体外部金用表面涂防锈漆。二、炉体内部防腐保养炉体内部的防腐保养方法根据停炉时间决定。在一般存放情况下，停炉不超过一个月的可采用湿式保养，一个月以上的采用干式保养。短期停炉可采用余压法保养。一股中小型锅炉常用的保养方法如下。(一) 干式保养 停炉后先将锅筒内部的水垢、铁锈清洗干净，再用微火烘干，将干燥剂装入透气的容器中，放入炉内，密封。以后每半月检查一次，如于燥剂失效时，予以更换。为防止钢筒外表面团汽水凝结而产生外部腐蚀，可以每隔一段时间用小火烘烤一下，达到吸潮防腐的目的。（二) 湿式保养 湿式保养法适用于较短时间停炉保养。其原理是用碱度较高的软水(ph值10)充满锅炉，利用碱液与金属作用生成的氧化物保护膜来防止水中的溶解氧对锅炉金属的腐蚀。湿式保养的具体方法是，当锅炉停止运转后，将炉水放尽，清除外内水垢及铁锈等杂物。然后，将各部分密闭，用水泵将含碱的保护溶液从下部集箱输送到锅炉内。溶液最好是用经过除氧的软化水配制，国内工业锅炉通常采用每吨水中加5kg氢氧化钠或10kg磷酸三钠的方法；也可采用氢氧化钠和磷酸三钠两种化学药品的混合浓，即每吨给水中加入4kg的氢氧化钠和1.5kg的磷酸三钠。存放置碱液时，要保持炉内满水。进液后，碱液须循环流动，并保持均匀。在保养期间，应进行检查，若发生泄漏或炉内碱液浓度低时，应及时处理。(三)余压法保养余压法适用于短期停妒保养。其原理是利用锅炉停炉时，比大气压高的炉内剩余压力来阻止空气进入，从而使水中无氧的。余压保养的方法是在停炉后关闭所有炉门、挡板，将锅炉密闭起来，使冷却极为缓慢以达到防护目的。总之，锅炉停炉后保养的方法很多，各有特点，适应范围也不同，在进行选择时应当根据锅炉结构、使用时间、环境温度等来考虑决定。锅炉房，每层至少应有两个出口，分别设在两侧，门应向外开，在锅炉运行期间不准锁住或拴住，锅炉房内的工作室或办公室的门应向锅炉房内开。 2）锅炉运行要有操作规程、交接班制度、水质管理制度、定期检验制度等。 3）运行锅炉应每年进行一次停炉内外部检验，每6年进行一次水压试验。 4）蒸汽锅炉运行中遇有下列情况之一时，应立即停炉： 锅炉水位降到规定的水位极限以下时；不断加大向锅炉给水及采取其他措施，但水位仍继续下降时；锅炉水位已经升到运行规程规定的水位上位极限以上时；给水机械全部失效；水位表或安全阀全部失效；锅炉元件损坏，危机运行人员安全；燃烧设备损坏，炉膛倒塌或锅炉构架被烧红；其它异常运行情况。5.5 安全附件工作原理和质量要求锅炉的安全附件是指为了使锅炉能够安全运行而装设在设备上的一种附属设备，习惯上人们还把一些显示设备中与安全有关的参数的计量仪器，也称为安全附件。本章通过对锅炉安全附件、仪表的原理及作用的介绍，使司炉人员能够正常地操作使用。锅炉安全附件是锅炉运行中不可缺少的部分，主要是指压力表、水位计、安全阀、汽水阀、排污阀等附件。这些附件对锅炉安全运行极为重要，特别是压力表、水位计和安全阀，是锅炉操作人员进行正常操作的耳目，是保证锅炉安全运行的基本附件，因此，通常被人们称为锅炉三大安全附件。第一节 安全装置1安全装置分类 锅炉的安全装置按其使用性能或用途可以分为以下四种类型： (1)连锁装置 连锁装置是指为了防止操作失误而装设的控制机构，如连锁开关、联动阀等。锅炉中的缺水连锁保护装置、熄火连锁保护装置、超压连锁保护装置等均属此类。 (2)警报装置 警报装置是指的设备在运行过程中出现不安全因素致使其处于危险状态时，能自动发出声光或其他明显报警信号的仪器。如高低水位报警器、压力报警器、超温报警器等。 (3)计量装置 计量装置是指能自动显示设备运行中与安全有关的参数或信息的仪表、装置，如压力表、温度计。 (4)泄压装置 泄压装置是指设备超压时能自动排放介质、降低压力的装置。在承压设备的安全装置中，最常用、最关键的是安全泄压装置。因此，本章将重点介绍安全泄压装置，对其他使用较多的安全装置、压力表、水位表等也适当介绍。2安全泄压装置分类为了确保锅炉的安全运行，防止设备由于过量超压而发生事故，除了从根本上采取措施消除或减少可能引起锅炉产生超压的各种因素以外，在锅炉上还需要安全泄压装置。安全泄压装置是为了保证锅炉安全运行，防止其超压的一种装置。它具有下列功能：当容器在正常的工作压力下运行时，保持严密不漏；一旦器内的压力超过规定，就能自动地、迅速地排泄出器内的介质，使设备内的压力始终保持在最高许用压力范围内。实际上，安全泄压装置除了具有自动泄压这一主要功能外，还有自动报警的作用。因为当它启动排放气体时，由于气体高速喷出，发出较大的声响，相当于发出了设备压力过高的报警音响信号。安全泄压装置按其结构形式分为阀型、断裂型、熔化型和组合型等几种。(1)阀型安全泄压装置 阀型安全泄压装置即安全阀，设备超压时，通过阀自动开启排出介质降低设备内的压力。这种安全泄压装置的优点是：仅仅排泄压力设备内高于规定的部分压力，而当设备内的压力降至正常操作压力时，它即自动关闭。所以可以避免一旦出现设备超压就得把全部介质排出而造成的浪费和生产中断。装置本身可重复使用多次，安全调整也比较容易。这类安全泄压装置的缺点是密封性能较差，即使是合格的安全阀，在正常的工作压力下也难免有轻微的泄漏；由于弹簧等的惯性作用，阀的开放有滞后现象，泄压反应较慢；另外，安全阀所接触的介质不洁净时，有被堵塞或粘住的可能。阀型安全泄压装置适用于介质比较洁净的气体，如空气、水蒸气等的设备，不宜用于介质具有剧毒性的设备，也不能用用于器内有可能产生剧烈化学反应而使压力急剧升高的设备。(2)断裂型安全泄压装置 常见的有爆破片和爆破帽，前者用于中低压容器，后者多用于超高压容器。这类安全泄压装置是通过爆破元件(爆破片)在较高压力下发生断裂而排放介质的。其优点是密封性能较好，卸压反应快，气体中的污物对装置元件的动作压力影响较小。缺点是在完成降压作用以后，元件不能继续使用，容器也得停止运行；爆破元件长期在高压作用下易产生疲劳损坏，因而元件寿命短；此外爆破元件的动作压力也不易采用。（3）熔化型安全泄压装置 熔化型安全泄压装置即易熔塞。它是利用装置内低熔点合金在较高的温度下熔化打开通道，使气体从原来填充有易熔合金的孔中排放出来而泄放压力的。其优点是结构简单，更换容易，由熔化温度而确定的动作压力较易控制。缺点是在完成降压作用后不能继续使用，导致器停止使用，而且因易熔合金强度的限制，泄压面积不能太大。这类装置还可能在不应该动作时脱落或熔化，致使发生意外事故。熔化型安全泄压装置仅用于器内介质压力完全取决于温度的小型容器，如气瓶等。(4)组合型安全泄压装置 组合型安全泄压装置同时具有阀型和断裂型或阀型和熔化型的泄压结构。常见的是弹簧式安全阀与爆破片的串联组合。这种类型的安全泄压装置同时具有阀型和断裂型优点，它既可以防止阀型安全泄压装置的泄漏，又可以在排放过高的压力以后使容器继续运行。组合装置的爆破片，可以根据不同的需要设置在安全阀的人口侧或出口侧。前者可以利用爆破片把安全阀与气体隔离，防止安全阀受腐蚀或被气体中的污物堵塞或黏结。当容器超压时，爆破片断裂，安全阀开放后再关闭，容器可以继续暂时运行，待设备检修时再装上爆破片。这种结构要求爆破片的断裂不妨碍后面安全陷的正常运作，而且要在爆破片与安全阀之间设置检查仪器，阻止其间有压力，影响爆破片的正常运作。后一种(即爆破片在安全阀出口侧)可以使爆破片免受气体压力与温度的长期作异而产生疲劳，而爆破片则用以防止安全阀泄漏。这种结构要球及时将安全阀与爆破片之间的气体排出(由安全阀漏出)，再则安全阀即失去作用。由于结构复杂，组合型安全泄压装置一般剧毒或稀有介质容器；又因为安全阀的滞后作用，它不能用于器内升压速度极高的反应容器。第二节 安全阀及其安全技术要求安全阀是保证锅炉在一定工作压力下安全运行必不可缺少的锅炉附件，俗称锅炉三大安全附件之一。当锅筒内工质压力超过规定工作压力时，安全阀应自动开启，起排汽减压作用。当压力降低到规定工作压力以内时，安全阀应自动关闭，保证锅炉安全。蒸汽锅炉安全技术监察规程和热水锅炉安全技术监察规程中对安全阅的设置数量、规格和开启压力部有明确的规定。一、安全阎的种类及构造常用的安全阀按结构分类有游重式、杠杆式、弹簧式三种。在工业锅炉中，以弹簧式安全阀使用得最为广泛。弹簧式安全阀按开启高度又可分为微启式和全启式，按排汽形式可分为封闭式和非封闭式，此外还有带冲洗手柄的、带散热片的、带波纹管的弹簧安全阀等。(一) 静重式安全阀这是比较原始的安全阀。其构造是在安全阀的阀芯上压装若干个铸铁圆盘，靠它们的自重压住阀芯，用铸铁圆盘的数量来调整安全阀的开启压力。这种安全阀的缺点是重量大，不容易调整，圆盘生锈后容易卡死，已很少采用。(二)杠杆式安全阀它由阀体、阀芯、阀杆、杠杆、导向杆、支点轴、重锤等组成。当锅筒内的蒸汽压力超过重锤以及杠杆作用在阀芯上的压力时，阀芯被顶起，徘汽泄压。通过改变重锤离支点铀的距离来调整排汽压力。重锤离支点轴的距离越远，安全阀的排汽压力就越大；反之，就小。杠杆式安全阀结构比较简单，调整排汽压力也比较方便，目前使用还比较广泛。高压大型锅炉多用这种安全阀，其结构见图5-3。图5-3 杠杆式安全阀(三)弹簧式安全阀 弹簧式安全阀主要由阀体、阀座、阀芯、阀杆、弹簧、弹簧压盖、调整螺丝等零件组成，其结构见图5-4。1 阀体；2 阀套；3 导环；4 支撑螺栓；5 阀芯；6 套筒；7 轴杆；8 弹簧；9 手柄；10 调节螺帽；11 调节弹簧压力杆图5-4 弹簧式安全阀弹簧式安全阀是根据在弹性范围内，弹簧变形与弹簧上作用力成正比(即虎克定律)得原理制成的。当体用在阀芯上的蒸汽压力超过弹簧压力的时候，阀芯拾起，排汽泄压。锅简内的蒸汽压力降低到规定的工作压力以下时，阀芯在弹簧力的作用下，迅速回座。阀芯与阀座接触面外常留有少许边缘，当压力上升，接触面稍有蒸汽排出时，由于阀芯边缘也受压力作用，使整个体用面积骤然增大，向上的力突然增加，阀芯顿时开启。当压力下降后，由于作用面积骤然成小，作用力立即下降，使阀芯迅速落座，避免出现反复跳动的现象。排汽压力的调整是用调整调节螺栓的方法来实现的。织拴往下旋，弹簧被压缩，安全阀的排汽压力增高。反之，排汽压力降低。弹簧式安全阀尺寸小、重量轻、易调节等优点。二、锅炉安全阀的安装和维护应注意以下事项：（1）、各种安全阀都应垂直安装。（2）、安全阀出口处应无阻力，避免产生受压现象。（3）、安全阀在安装前应专门测试，并检查其官密封性。（4）、对使用中的安全阀应作定期检查。三、安全阀安装应符合下列要求：（l）额定蒸发量大于0.5t/h的锅炉，至少装设两个安全阀：额定蒸发量小于或等于0.5t/h的锅炉，至少装一个安全阀。可分式省煤器出口处、蒸汽过热器出口处都必须装设安全阀。（2）安全阀应垂直安装在锅商、集箱的最高位置。在安全阀和锅筒或集箱之间，不得装有取用蒸汽的出口管和阀门。（3）杠杆式安全阀要有防止重锤自行移动的装置和限制杠杆越轨的导架，弹簧式安全阀要有提升手把和防止随便拧动调整螺钉的装置。（4）对于额定蒸汽压力小于或等于3.82MPa的锅炉，安全阀喉径不应小于25mm：对于额定蒸汽压力大于3.82MPa的锅炉，安全阀喉径不应小于20mm。（5）安全阀与锅炉的连接管，其截面积应不小于安全阀的进口截面积。如果几个安全阀共同装设在一根与锅筒直接相连的短管上，短管的通路截面积应不步于所有安全阀排汽面积的1.25倍。（6）安全阀一般应装设排汽管，排汽管应直通安全地点，并有足够的截面积，保证排汽畅通。安全阀排气管底部应装腔 作势有接到安全地点的疏水管，在排气管和疏水管上都不允许装设阀门。（7）安全阀排汽管底部应装有接到安全地点的泄水管，在排汽管和泄水管上不允许装置阀门。（8）几个安全阀共同装置在一个与锅简直接相连接的短管上时，短管的通路截面应不小于所有安全阀排汽面积的1.75倍。额定蒸汽压力不大于3.9MPa的锅炉，安全阀喉径应不小于25mm。（9）安全阀排汽管底部应装有接到安全地点的泄水管，在排汽管和泄水管上不允许装置阀门。（10）为了防止安全阀阀芯和阀座粘住，应定期对安全阀进行手动的放水或放汽检验。（11）锅筒和过热器上的安全阀，开启压力按表5-1的规定进行调整和检验。省煤器的开启压力，应为装置地点工作压力的1.1倍。表5-1 安全阀开启压力规定锅炉工作压力/MPa安全阀开启压力/ MPa备注3.9工作压力1.05工作压力1.08控制安全阀工作安全阀（12）安全阀经过校验后，应加销或铅封，严禁用加重物、移动重锤、将阀芯卡死等手段，任意提高安全阀的排气压力或使安全阀失效。并将校验后的开启压力、起座压力和回座压力等校验结果记入锅炉技术档案。三、安全阀常见故障及其产生原因安全阀在使用过程中常见故障及产生原因列于表5-2。表5-2 安全阀在使用过程中常见的故障及产生原因常见故障产生原因漏气阀芯和阀座接触不严密，或其间有脏物；阀杆中心线不正或阀杆弯曲；弹簧产生永久变形失去弹性；弹簧的平面不平行，或杠杆与支点发生偏差，使阀座接触面压力不均匀。到开启压力时还不排气阀芯与阀座被黏住；弹簧调整压力过大或重锤向后移动等；杠杆被卡住或杠杆的框轴生锈不到开启压力时，开启排气弹簧的弹力不足或调整的压力不准确；调整螺丝固定不牢；重锤向前移动第三节 压力表压力表的种类较多，有液压式、弹簧元件式、活塞式和电量式四大类。目前使用较多的是弹簧元件式，其中大多数是弹簧管式压力表。这是由于它具有结构简单，使用方便和准确可靠等优点的缘故。压力表或称压力计，是用来测量锅炉水汽压力的一种计量仪表，它可以显示锅炉内的压力，使操作人员能够正确操作，防止设备超压和引起事故。一、弹簧管式压力表的结构原理弹簧管式压力表是根据弹簧弯管在内压作用下发生位移的原理制成的，按位移的转变机构可分为扇形齿轮式和杠杆式两种。最常用的是扇形齿轮式单弹簧管式压力表，它的结构如图5-5所示。其主要部件是一根横断面呈椭圆形或扁平形的中空弯管，通过压力表接头与锅炉相连接，当蒸汽进入这根弹簧弯管，由于内压的作用，使弯管向外伸展发生位移变形，位移通过一套扇形齿轮和小齿轮的转动带着压力表的指针转动，进入弯管内的气体压力越高、弯管位移越大、指针转动的角度也越大。这样，锅炉的压力就在压力表上显示出来。压力表上所指的是在大气压力以上的压力数值，即表压力。若要求绝对压力还必须再加上0.1MPa。图5-5 弹簧管式压力表1 弹簧管；2 支座；3 外壳；4 接头；5 拉杆；6 扁形齿轮；7 指针；8 游丝；9 刻度盘；10 调整螺钉弹簧管式压力表的精确程度，是用精确度等级来表示的；所谓精确度等级，是以相当于仪表刻度标尺限值(即最大刻度标尺)为1Mh，则该仪表的允许误差不得大于0025MPa。一般压力表的精确度等级明确标注在刻度盘上，其精确度等级，一般分为0.5，l，1.5，2，2.5，3，4七个等级。二、压力表的安全技术要求1压力表的选用被测介质的压力越高，压力表的精确度也应越高；压力表的表盘刻度极限值应根据锅炉工作压力来选用；若选用的较小，则由于弹簧失效和残余变形，将导致压力表的指示值不准确；压力表的表盘大小应保证司炉人员能清楚的看到压力指示值。一般选用压力表应符合表5-3的要求。表5-3 压力表的选用锅炉工作压力压力表精度等级表盘刻度极限值表盘直径2.5MPa2.5级工作压力的1.53倍100mm2.5 MPa1.5级工作压力的1.53倍100mm14 MPa1级工作压力的2倍100mm2压力表的装设 每台锅炉必须装有与蒸汽空间直接相连接的压力表，在可分式省煤器出口和给水管的调节阀前，应各装一个压力表，过热器出口和主汽阀之间，应装压力表。 装设压力表的地方要求有足够的照明，且应便于对压力表进行观察、冲洗和检验，应防止压力表受高温辐射或引起振动，压力表装在高处时还应装得稍微向前倾斜，但倾斜角不要超过30。 为了卸换和校验压力表，在压力表和锅炉的连接管上应装有旋塞，旋塞应装在垂直的管端上，并使旋塞手柄在与接管的方向一致时旋塞处于开启状态。 对压力较高的锅炉，在锅炉和压力表旋塞之间装有一段弯管，使蒸汽在其中冷凝，避免高温蒸汽直接进入压力表的弹簧弯管中，使压力表元件过热变形，也可以检查和校正压力表。 装在锅炉上的压力表应根据设备的最高许用压力在它的刻度盘上画明警戒红线，警戒红线不应涂在压力表的表盘玻璃上，以免使操作人员产生错觉，造成事故。3压力襄的检查和维护要使压力表保持灵敏、准确，在锅炉运行期间还应加强对压力表的维护和检查。 压力表应保持洁净，表盘上的玻璃要明亮清晰，使指针所指示的压力值能清楚易见。 压力表的接管要定期吹洗，以免堵塞，特别是那些给水未处理的锅炉，其接管更应经常清洗。要经常检查压力表指针的转动和波动是否正常，检查连接管上的旋塞是否处在全开的位置上。 压力表要定期进行校验，一般每年至少要校验一次。在锅炉运行期间如发现压力表指示不正常或有其他可疑迹象时应立即检验校正。压力表在使用过程中，若发现下列情况之一时，应停止使用。 有限止钉的压力表在无压力时，指针不能回到限止钉处；没有限止钉的压力表在无压力时，指针离零位的数值超过压力表规定的允许误差。 表面玻璃破碎或表盘刻度模糊不清。 铅封损坏或超过校验有效期限。 表内漏汽或指针跳动。 其他影响压力表准确的缺陷。 4压力表常见的事故及产生原因 压力表常见事故及产生原因见表5-4。表5-4 压力表常见故障及产生原因常见故障产生原因指针不动三通旋塞未打开或开启位置不正确；连接管或存水弯管或弹簧管内被污物堵塞；指针与中心轴松动；弹簧管与支架的焊口有裂而泄露；扇形齿轮与小齿轮脱开指针不回零位三通旋塞未关严；弹簧失去弹性或部分失去弹性；游丝失去弹性或游丝扣脱落；调整螺钉松动，改变了拉杆的固定位置指针跳动游丝弹簧紊乱；存水弯管内积有水垢；弹簧弯管自由端与拉杆结合的铰轴不活动有续动现象，扇形齿轮、小齿轮及铰轴生锈或有污物；可能受周围高频震动的影响表内漏气弹簧有裂纹；弹簧管与支座焊接质量不良；有渗漏现象第四节 爆破片一，爆破片的原理爆破片的别名很多，如爆破膜、爆破板、防爆膜等。装上了爆破片的容器，如发生超压，膜片自行破裂，介质迅速外泄，压力很快下降，容器得到保护。爆破片的特点在于结构简单，动作非常迅速。与安全阀相比，它受介质黏附积聚的影响小，在膜片破裂之前能保证容器的密闭性；排放能力不受限制。但是，膜片一旦破裂，在换上新的爆破片之前，容器一直处于敞开状态，生产不得不中断，这是爆破片最根本的缺点。爆破片一般用于下列场合：存在爆燃及异常反应而压力骤增，安全阀由于惯性来不及动作的场合；剧毒介质或昂贵介质，不允许有任何泄漏的场合；运行中会产生大量沉淀或粉状黏附物，妨碍安全阀动作的场合；气体排放口径过小(如小于12mm)或过大(如大