承压类特种设备基本知识-锅炉

承压类特种设备基本知识

——锅炉

目录1、锅炉基本知识2、压力容器基本知识3、压力管道基本知识1、锅炉基本知识1.1概述1.1.1锅炉的定义及用途一、锅炉的定义锅炉是利用燃料或其它能源的热能，把工质加热到一定参数（温度、压力）的热能转换设备。锅炉是供热之源。锅炉及锅炉房设备的任务，在于安全、可靠、经济有效地将燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，以产生热水或蒸汽；或将燃料的化学能传递给其他工质，如导热油等，以产生其他高温的工质，如高温导热油。1.1.1锅炉的定义及用途《特种设备安全监察条例》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。1.1.1锅炉的定义及用途二、锅炉的用途蒸汽，不仅用来将热能转变成机械能（如电站锅炉的气轮机发电），蒸汽还广泛地作为工业生产和采暖通风等方面所需热量的热载体。通常，我们把用于动力、发电方面的锅炉，叫做动力锅炉；把用于工业及采暖方面的锅炉，称为供热锅炉，通常成为工业锅炉。电站锅炉，处于提高热循环效率的需求，其锅炉所产生的蒸汽，其压力与温度都较高，且日益趋向高温高压和大容量方向发展。例如，与国产的300MW的汽轮发电机组配套的锅炉，其容量为1025吨/小时，蒸汽压力为17MPa（170个大气压），过热蒸汽温度为555℃。与我们相关的工业锅炉，所产生的蒸汽或热水均不需要过高的压力和温度，容量也不太大，压力一般在2.5MPa（25个大气压）以下，温度一般为饱和蒸汽温度（或有过热，过热蒸汽温度也不太高，一般400℃以下）。生产工艺有特殊要求的除外。1.1概述1.1.2锅炉的特点1、锅炉之所以视为特殊设备，除了因为它比较容易发生事故外，更重要的是它有发生爆炸的危险，当锅炉爆炸时，它的破坏性很大。2006年8月17日抚顺热电厂3号锅炉发生爆燃，9人不同程度受伤，其中1人经抢救无效死亡。爆炸瞬间，蘑菇云升起。1.1.2锅炉的特点锅炉房墙倒房塌锅炉“飞”来落在居民楼前2007年11月10日凌晨3时40分，漯河市召陵区双汇路西段一家浴池的蒸汽锅炉发生爆炸，自重3.5吨的锅炉腾空而起，在飞越4幢20米高的家属楼后，砸在百米外的解放路一居民小区的院子内，幸未造成居民伤亡。1.1.2锅炉的特点2007年６月１９日日本东京涩谷区一温泉水疗馆１９日下午发生爆炸，造成一名年轻女子死亡，４人受伤。1.1.2锅炉的特点1993年3月10日，浙江省宁波市北仑港发电厂一号机组发生一起特大锅炉炉膛爆炸事故（按《电业生产事故调查规程》界定），造成死亡23人，重伤8人，伤16人，直接经济损失778万元。该机组停运132天，少发电近14亿度。一、事故经过1993年3月10日14时07分24秒，北仑港发电厂1号机组锅炉发生特大炉膛爆炸事故，人员伤亡严重，死23人，伤24人（重伤8人）。北仑港发电厂1号锅炉是美国ABB－CE公司（美国燃烧工程公司）生产的亚临界一次再热强制循环汽包锅炉，额定主蒸汽压力17.3兆帕，主蒸汽温度540度，再热蒸汽温度540度，主蒸汽流量2008吨／时。1.1.2锅炉的特点2、锅炉的受压元件较一般压力容器的工作条件更为恶劣，经常受到水、蒸汽、烟气以及空气中各种有害杂质的侵蚀，而且长期受到烟气的冲刷，高温下钢材腐蚀、磨损、变形加剧。如果管理不当，还会出现过烧、裂纹、苛性脆化等缺陷。3、有些锅炉在设计、制造、运输和安装时，就存在先天性隐患，一旦投入使用，就会发生问题，因此应按照《热水锅炉安全技术监察规程》和《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的规定对锅炉进行严格的监督。锅炉的设计应送锅炉压力容器安全监察机构审查，并经批准。设计锅炉的单位，应对锅炉的设计安全性能负责，锅炉的受压元件应按有关规定进行强度计算。1.1.2锅炉的特点4、制造锅炉的单位必须取得制造资格许可证，必须按有关的标准和规定，严格执行原材料检验、工艺管理制度和产品质量检验制度，保证产品质量。产品质量不合格或安金阀、水位表、压力表、排污阀不齐全的产品不准出厂。锅炉出厂应有质量合格证明书。安装锅炉的单位应由专业安装单位施工，专业安装单位应经省、市级劳动部门审查批准。5、安装锅炉的单位应严格按有关施工及验收技术规范进行施工，安装单位和使用单位应共同对锅炉的安装质量进行分段验收和总体验收，水压试验和总体验收时，应有当地主管部门参加。6、日常管理至关重要。启动、运行、停炉。1.1.3锅炉主要参数1.1.3锅炉主要参数锅炉的主要参数

,

包括锅炉产生热能的数量和质量两个方面的指标。如蒸汽锅炉的主要参数是生产蒸汽的数量和蒸汽的压力、温度

,

热水锅炉的主要参数是热水的流量和热水的压力、温度。一、锅炉出力。

蒸汽锅炉的出力是指每小时所产生的蒸汽数量

,

也称为锅炉的蒸发量

,

用以表示其产汽的能力。蒸发量又称为容量

,

用符号

D

来表示

,

常用的单位是

“t/h“

。

新锅炉出厂时

,

铭牌上所标示的蒸发量

,

指的是这台锅炉的额定蒸发量。所谓额定蒸发量

,

是指锅炉燃用设计的燃

料品种

,

并在设计参数下运行

,

即在规定的压力、温度和一

定的热效率下

,

长期连续运行时每小时所产生的蒸汽量。1.1.3锅炉主要参数热水锅炉的出力是指锅炉在确保安全的前提下长期连续运行

,

每小时输出热水的有效供热量

,

称为锅炉的额定供热

量。热水锅炉的额定供热量用热功率表示

,

其单位为

“MW“

。二、锅炉压力：对蒸汽锅炉，指在额定工况下，过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力。如没有过热器、再热器，即指锅炉出口处的饱和蒸汽压力。单位Mpa或工程大气压（at）。1Mpa=10.2≈10工程大气压。锅炉铭牌上标示的压力是锅炉设计压力，又称额定工作压力三、温度：对蒸汽锅炉，过热器、再热器出口处（或）的过热蒸汽的温度。如没有过热器、再热器、即指锅炉出口处的饱和蒸汽温度。单位（0C）<br>（4）给水温度<br>省煤器的进水温度。单位（0C）。1.1.3锅炉主要参数1.1.4锅炉发展史18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。1.1.4锅炉发展史1.1.4锅炉发展史随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉；后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。1.1.4锅炉发展史1.1.4锅炉发展史1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火（烟气）在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。火筒锅炉和火管锅炉合称锅壳锅炉。火筒锅炉已趋淘汰，而火管锅炉则仍在应用。Boilerexplosion18501.1.4锅炉发展史19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管，其发展见图2。直水管锅炉压力和容量都受到限制。20世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉（图3）。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用和锅筒内部汽水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。以前的火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉都属于自然循环锅炉(图4),水汽在上升、下降管路中因受热情况不同造成密度差而产生自然流动。在发展自然循环锅炉的同时，从30年代开始应用直流锅炉。40年代开始应用辅助循环锅炉。辅助循环锅炉又称强制循环锅炉(图5),它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系统内加装循环泵，以加强蒸发受热面的水循环。直流锅炉（图6）中没有锅筒,给水由给水泵送入省煤器，经水冷壁和过热器等蒸发受热面变成过热蒸汽送往汽轮机，各部分流动阻力全由给水泵来克服。锅炉的发展

在锅炉的发展过程中，燃料种类对炉膛和燃烧设备有很大的影响。因此，不但要求发展各种炉型来适应不同燃料的燃烧特点，而且还要提高燃烧效率以节约能源。此外，炉膛和燃烧设备的技术改进还要求尽量减少锅炉排烟中的污染物（硫氧化物和氮氧化物）。早年的锅壳锅炉采用固定炉排，多燃用优质煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管锅炉出现后开始采用机械化炉排，其中链条炉排得到了广泛的应用。后出现了抛煤机。抛煤机可以配在固定火床上，也可以配在链条炉排上而成为抛煤机链条炉排。20年代开始使用室燃炉，室燃炉燃烧煤粉和油。煤由磨煤机磨成煤粉后用燃烧器喷入炉膛燃烧，发电机组的容量遂不再受燃烧设备的限制。1、锅炉基本知识1.2锅炉的分类及型号锅炉型号及表示GB/T1626-92《工业锅炉产品型号编制方法》规定：工业锅炉产品型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。△△△××----××/×××------△×

设计次序燃料种类代号

过热蒸汽温度或出水/进水温度额定蒸发量额定热功率工作压力燃烧设备代号锅炉总体型式代号第一部分第二部分第三部分1.2锅炉的分类锅炉总体型式代号见下表：火管（锅壳）锅炉水管锅炉锅炉总体型式代号锅炉总体型式代号立式水管LS单锅筒立式DL立式火管LH单锅筒纵置式DZ卧式外燃WW单锅筒横置式DH卧式内燃WN双锅筒纵置式SZ双锅筒横置式SH纵横锅筒式ZH电站锅炉编号规则1.2锅炉的分类分类方法锅炉类型简要说明按用途分类电站锅炉用于发电,大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，燃烧效率高工业锅炉用于工业生产和采暖，大多为低参数、小容量锅炉，火床燃烧（也有火室燃烧），热效率较低，出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水称为热水锅炉。船用锅炉用作船舶动力，一般采用低、中参数，大多燃油，要求锅炉体积小，重量轻机车锅炉用作机车动力，一般为小容量低参数，火床燃烧，以燃煤为主，锅炉设计紧凑1.2锅炉的分类按结构分类火管锅炉烟气在火管内流动，一般为小容量低参数锅炉，热效率较低但构造简单，水质要求低，维修方便水管锅炉汽、水在管内流动，高低参数都有，水质要求高1.2锅炉的分类

按循环方式分类自然循环锅炉具有锅筒，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环，只能在临界压力以下多次强制循环锅炉（也称辅助循环锅炉）具有锅筒和循环泵，利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环，只能临界压力下低倍率循环锅炉具有汽水分离器和循环泵，主要靠循环泵建立工质循环，可用于亚临界和超临界压力，循环倍率1.25—2.0直流锅炉无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽，适应于高压和超临界复合循环锅炉具有在循环泵，锅炉负荷低时按再循环方式，负荷高时按直流方式，适应于亚临界和超临界压力1.2锅炉的分类按锅炉出口工质压力分类低压锅炉压力小于1.27MPa,(13大气压)中压锅炉压力为3.82MPa,(39大气压)高压锅炉压力为9.8MPa,(100大气压)超高压锅炉压力为13.72MPa,(140大气压)亚临界压力锅炉压力为13.72MPa,(170大气压)超临界压力锅炉压力大于22.11MPa(225.65大气压)1.2锅炉的分类按燃烧方式分类火床燃烧锅炉主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉，活动手摇炉排炉，抛煤机链条炉、震动炉排炉、下饲式炉排炉和往复炉排炉等，燃料主要在炉排上燃烧火室燃烧锅炉主要用于电站锅炉，液体燃料、气体燃料和煤粉锅炉，燃料主要在炉膛内悬浮燃烧旋风炉有卧式和立式两种，燃用粗煤粉或煤屑，微粒在旋风筒中央悬浮燃烧，较大颗粒贴在筒壁燃烧，液态排渣沸腾燃烧锅炉送入炉排的空气流速较高，燃煤在炉排上面的沸腾床上沸腾燃烧，宜燃用劣质煤，主要用于工业锅炉。目前开发了