锅炉基础知识PPT课件

1、第1页/共72页第2页/共72页第3页/共72页第4页/共72页第5页/共72页第6页/共72页第7页/共72页第8页/共72页第9页/共72页第10页/共72页第11页/共72页第12页/共72页柴油锅炉第13页/共72页煤炉第14页/共72页第一章 锅炉基础知识锅炉：是利用燃料燃烧放出的热量，产生 蒸汽和热水的一种动力设备。 锅炉的工作过程： 燃烧过程。 传热过程。 水循环及汽化过程。 第15页/共72页锅壳式锅炉发展史第16页/共72页卧式内燃锅炉第17页/共72页第18页/共72页卧式内燃锅炉第19页/共72页卧式内燃锅炉第20页/共72页水火组合式锅炉第21页/共72页水管锅炉第22

2、页/共72页水管锅炉第23页/共72页有机热载体锅炉（导热油炉）第24页/共72页卧式机车式锅炉第25页/共72页电加热锅炉第26页/共72页卧室内燃锅炉（火管锅炉）第27页/共72页DZG0.50.7A第28页/共72页铸铁锅炉（双层炉排炉）投煤炉门燃烧室灰门第29页/共72页铸铁锅炉第30页/共72页欢喜岭公共事业锅炉房煤斗变速箱第31页/共72页注汽锅炉第32页/共72页第33页/共72页锅炉按压力分类 低压锅炉：工作压力245Mpa。中压锅炉：工作压力2.45Mpa, 5.88Mpa。 高压锅炉：工作压力588Mpa。第34页/共72页锅炉按蒸发量分类小型锅炉：额定蒸发量20t/h的锅

3、炉。中型锅炉：额定蒸发量2075t/h的锅炉。大型锅炉：额定蒸发量75t/h的锅炉。第35页/共72页锅炉按输出介质分类蒸汽锅炉：向外输送的介质是蒸汽。热水锅炉：向外输送的介质是热水。导热油炉：向外输送的介质是导热油。汽水两用锅炉：既可以向外输送蒸汽又可 以向外输送热水。第36页/共72页锅炉操作证得分类（2009年12月29） 级，额定工作压力小于或者等于0.4MPa且额定蒸发量小于或者等于0.5th，以及额定功率小于或者等于0.7MW得热水锅炉、有机热载体锅炉。 级，额定工作压力小于3.8MP的蒸汽锅炉，以及热水锅炉、有机热载体锅炉。 级，额定工作压力大于或等于3.8MPa的蒸汽锅炉。第3

4、7页/共72页司炉操作证的分类（09年12月以前分类）一类证：工作压力38Mpa。二类证：工作压力38Mpa。蒸发量4t/h 的蒸汽锅炉和额定供热量28MW 的热水锅炉。三类证：工作压力01Mpa,蒸发量4t/h 蒸汽锅炉和额定供热量 2.8MW的 的热水锅炉。第38页/共72页锅炉参数一、蒸发量： 锅炉在确保安全的前提下长期 连续 运行。每小时所产生蒸汽的数量， 称为这台锅炉的蒸发量。又称为“出 力”或“容量”。单位是吨小时。包 括最大蒸发量、经济蒸发量、额定 蒸发量。 二、质量（压力、温度）：主要指蒸汽或热水的压 力和温度。 第39页/共72页影响蒸发量的因素主要取决于锅炉受热面的多少。其

5、次是锅炉燃用燃料的种类、燃烧效果、受热面的内外侧水垢和烟灰的厚度。还有运行操作水平因素，比如压力的高低、蒸汽的干度，炉水的质量等。第40页/共72页热水锅炉出力的大小如何表示 额定供热量：热水锅炉在确保安全的前提下长期连续运行，每小时出水有效带热量，称为这台锅炉的额定供热量，用符号“Q”表示，单位热功率MW。 热水锅炉产生07MW (60万大卡/小时）大体相当于蒸汽锅炉产生1t/h的蒸汽的热量。第41页/共72页压力 单位面积上所承受的均匀垂直作用力（物理学中称为压强）。常用单位：帕斯卡，兆帕（Mpa）。 大气压力：地球上部的空气对地球表面的作用力。 压力单位换算：01Mpa00981Mpa1

6、kg/c。 标准大气压：在标准状况下，即当温度为0，在海平面（海拔等于零）处，一个大气压等于每平方厘米的面积上承受 10.123牛顿力，相当0.101MPa。 绝对压力：是以零压（压力等于零）作为测量起点。 绝对压力=表压力（相对压力）+大气压力 1kg/c10000kg/10000c10吨/平方米。 负压：工质的绝对压力低于大气压时，其表压力必然 负值，故称为负压。例如：水泵进口处和自然通风的 锅炉炉膛内。 第42页/共72页温度温度：标志物体冷热程度的物理量。从微观上来讲，温度标志分子热运动的强弱程度。常用温标：摄氏温标和绝对温标。在标准大气压下水沸腾时的摄氏温度是100，华氏温度是212

7、，绝对温度是373.15K。饱和温度：在一定的压力下，对水不断加热，水温相继上升，最后达到沸腾时的温度。饱和蒸汽：在一定的压力下，对饱和水继续加热，饱和温度保持不变，饱和水转化为水蒸气，具有保饱和温度的水蒸气。第43页/共72页第44页/共72页饱和蒸汽温度与压力的关系 绝对压力 饱和温度 0.10Mpa 99.64 0.20Mpa 120.23 0.30Mpa 133.54 0.40Mpa 148.62 0.50Mpa 158.84第45页/共72页水蒸气的性质（一）水在4时，体积最小，密度最大。大于4或低于4，水体积均要膨胀（锅炉及附属设备在使用中要注意防冻坏设备）。液体热（显热）：水由0

8、加热至对应压力下的饱和温度成为饱和水时所需的热量（与压力成正比）。单位：kJkg汽化热（蒸发热、潜热）：对饱和水继续加热，温度不再升高而产生汽化，这一过程称为汽化过程。由饱和水汽化为干饱和蒸汽所需的热量。单位同上。第46页/共72页水蒸气的性质（二）蒸汽的湿度：在汽化过程中，饱和水与饱和蒸汽共存时，称为湿蒸汽或汽水混合物。湿蒸汽中的含水量与总重量的比值。蒸汽的干度：饱和蒸汽中不含水分时称为干蒸汽。湿蒸汽中蒸汽的重量与总重量的比值。 例如：蒸汽的干度是96，湿度就是4。水管锅炉蒸汽湿度应控制在3以下，火管锅炉蒸汽湿度应控制在5以下。电站锅炉蒸汽湿度不应大于0.03。湿度干度=1第47页/共72页

9、锅炉水循环（一）低、中压锅炉的水循环，一般都是由于锅炉内各部分吸收的热量不相等，而使炉水产生了密度差形成的，这种循环称为自然循环。水循环主要有自然循环、强制循环两种。第48页/共72页第49页/共72页水循环在实际生活中的应用第50页/共72页第51页/共72页第52页/共72页直流式锅炉第53页/共72页热水采暖循环系统第54页/共72页地热采暖第55页/共72页地热循环系统第56页/共72页第57页/共72页锅炉水循环（二）循环倍率循环流量回路所产生的蒸汽量。也就是一定量的水，循环多少周才能全部转化为蒸汽。低压锅炉的循环倍率一般都比较大。蒸发量10t/h、工作压力125Mpa以下的小型锅炉

10、，循环倍率约在150200之间。水循环好，各受压部件受热均匀，热应力小，炉水升温和汽化可以加快，从而缩短点火至正常供气的时间。强制水循环：主要有热水锅炉（出水温度120为高温热水锅炉），通常采用“下进上出”，也有一部分采用“上进上出”的方式。利用水泵的推动作用使锅炉水强制流动。第58页/共72页锅炉水循环的故障 水循环停滞和倒流：上升管中大多数受热较强，只有个别管子受热特别弱，则受热最弱管子的有效压头可能小到不能克服下降管的阻力，因而在这些管内的循环水速可能小到接近于零。称为循环停滞。严重时产生倒流。 汽水分层：在水管锅炉中，受热管水平放置或微倾斜布置，而流速不高时，则由于此时汽与水的密度不同

11、，蒸汽偏于管子的上部，水在下部流动，形成汽水分层。水冷壁管经过炉膛顶部（天棚管）时的倾斜角一般不应小于15。 下降管带汽：下降管中如果出现蒸汽，增加下降管的阻力，由于减少了下降管与上升管中工质的密度差，使流动压头减小，因而对水循环不利。如果下降管中汽量较多，形成汽塞，将使水流中断，循环受到破坏(下降管的横截面积不小于上升管的1314）。第59页/共72页锅炉常用的金属材料种类钢号标准编号工作压力耐热温度碳素钢（钢板）20gGB7135.9Mpa450合金钢（钢板）12Mng16MngGB7135.9Mpa400碳素钢（钢管）10号20号GB30875.9Mpa480碳素钢（钢管）20GGB53

12、10不限480第60页/共72页锅炉钢材中的化学元素对性能的影响 碳：含碳量的高低对强度、硬度、塑性、韧性有明显的影响。锅炉钢材中的含碳量控制在0.1%0.3%之间较为有利。 硫：钢材中有硫存在时，当加热10001200时再进行锻造和轧制会使工件沿晶间开裂，这种现象称为热脆性。硫的含量控制在0.040%0.045%以下。属于有害元素。另外硫还使钢中的焊接性能降低，焊缝出现裂纹和气孔。 磷：属于有害元素，磷多的地方成为脆裂的起点。磷的增加使钢在室温或更低的温度下冲击值明显下降。使钢的脆性转变温度升高，提高了钢的冷脆性。磷的含量应控制在0.040%以下。 锰：炼钢时为了脱氧而加入并部分残留于钢中的

13、。可以提高钢的常温强度、硬度及耐磨性。钢中锰含量达1%以上时，称为“锰钢”。 硅：同锰一样也是一种常用的脱氧剂。镇静钢中都以硅或铝作强脱氧剂，因此含量较沸腾钢高。我国锅炉碳钢中含硅量在0.150.37%范围内. 氧：炼钢是个氧化过程，钢水中氧化铁都用脱氧剂除去。但由于操作不良，也有会部分氧或夹杂形成存在，这对钢的韧性不利。特别是冲击韧性的脆性转折温度不利。第61页/共72页钢材的分类 按冶炼过程分类：镇静钢,在冶炼时采用硅铁、锰铁和铝完全脱氧。沸腾钢，仅用锰铁脱氧。由于脱氧不完全缘故，残留在钢锭内部的气泡布满全钢锭，使钢锭内部结构疏松，在轧制过程中，这些缺陷很难消除。因此不能用作锅炉受压元件或

14、受热面元件。 半沸腾钢是介于镇静钢与沸腾钢之间的一种钢材，一般用于非受压元件或非受热面元件。 按化学成份分类：低碳钢（含碳量0.25%）。 中碳钢（含碳量在0.25%0.6%）。高碳钢（含碳量0.6%）。（含碳量2%时，称为铸铁） 按质量分类：分为普通钢、优质钢、高级优质钢三种。主要区别是有害杂质硫和磷的含量上。第62页/共72页对锅炉钢材的要求一、强度：锅炉用钢具有在工作温度下的较高的强度，以在承受额定压力下而不致破坏。二、韧性：金属的韧性是指在有缺口处金属塑性变形的能力。要求锅炉受压元件用钢应有足够的韧性，在正常工作条件下，承受载荷而不发生脆性破坏。三、塑性：锅炉有不少受压元件采用冷加工成

15、型的（如卷板、弯管等），要求钢材有较好的塑性变形能力。四、可焊性：要求选用的钢材必须容易被焊接，并获得较理想的焊接质量。五、质量：采用优质或高优质的镇静钢，应有良好的组织，限制分层、非金属夹杂、气孔、疏松等缺陷，不允许有白点和裂纹。钢材出厂及制造、改造修理单位材料入厂，都要对材料按技术条件进行质量检查。第63页/共72页金属材料的基本知识（一）强度：材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力。韧性：材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。应力：材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力。蠕变：金属在一定温度和一定应力作用下，随着时间的推移缓慢发生

16、塑性变形的现象。材料发生蠕变的温度与其性质有关，碳钢在300350,合金钢在350450，在应力作用下，就会出现蠕变。温度越高，应力越大，蠕变速度就越快。（例如炉管涨粗）金属材料的疲劳：构件在长期交变应力作用下，虽然它承受的应力远小于材料的屈服极限，在没有明显塑性变形的情况下，发生断裂的现象。第64页/共72页金属材料的基本知识（二） 应变：在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量，简称应变。 应力集中：由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象。 应力松弛：钢材在高温和应变作用下，在应变量维持不变，应力随着时间的延长逐渐降低的现象。蠕变与应力松弛的区别在于蠕变时应力基本恒

17、定不变，松弛时应力则不断在降低。应力松弛发生在高温下工作的紧固件上，如锅炉、汽轮机上的螺栓、螺母、压紧弹簧等。当松弛到一定程度后，就会引起气缸和阀门漏气，安全阀提前起座。（一是锅炉升温后对螺栓重新紧固，二是选择抗松弛性能高的钢材。） 钢材的高温氧化:锅炉某些高温元件（如过热器、再热器及其支吊架等）与高温烟气中的氧气发生氧化反应，称为高温氧化。氧化会不断发生，层层脱落，最后导致破坏。钢材工作温度高于570，就需考虑抗氧化性问题。在钢中加入铬元素，生成的氧化膜具有良好的保护作用，是提高钢材抗高温氧化性能的主要手段。第65页/共72页金属材料的基本知识（三） 苛性脆化：金属在拉应力区域内，由于高度浓

18、缩的碱性溶液的腐蚀作用而发生的裂纹，称为苛性脆化。可能发生在汽包及蒸发管的胀口处、焊口处，以及有裂纹、狭缝、凹陷等部位，或有锅水长期渗漏的部位。引起苛性脆化的主要原因是锅水碱度，超过允许限度，以及有使锅水局部浓缩的条件。 控制炉水碱度在626mmol/L，炉水PH值在1012之间. 钢材的高温腐蚀：锅炉受热面管子，在高温情况下，烟气侧和蒸汽侧均有发生腐蚀的可能性。当温度超过400时，就有可能发生蒸汽侧的腐蚀，其化学反应式如下： 3Fe 4H2O Fe3O4 4H2 控制壁温过高，是减轻高温腐蚀的重要措施。第66页/共72页锅炉型号 第一部分 第二部分 第三部分 / 第一部分：总体形势代号，燃烧设备， 额定蒸发量（th）或额定热功率（MW）。第二部分：额定蒸汽