鍋爐基礎(chǔ)知識(shí)(水處理班)2012.10.21一

鍋爐基礎(chǔ)知識(shí)2012.10長(zhǎng)沙鍋爐基礎(chǔ)知識(shí)鍋爐的定義鍋爐的發(fā)展方向鍋爐的應(yīng)用領(lǐng)域鍋爐的工作原理鍋爐的介質(zhì)特性鍋爐的分類鍋爐的型號(hào)鍋爐的結(jié)構(gòu)鍋爐的保護(hù)裝置

部分鍋爐結(jié)構(gòu)介紹鍋爐的定義鍋爐(也稱蒸汽發(fā)生器)是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱水或其他工質(zhì)，以生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)(溫度、壓力)和品質(zhì)的蒸汽、熱水或其他工質(zhì)的設(shè)備。---《電工名詞術(shù)語(yǔ)鍋爐》注：1）燃料包括：煤、油、天然氣、生物質(zhì)燃料等；2）其他熱能包括：電加熱、余熱利用等；3）工質(zhì)包括：水、有機(jī)熱載體等。*<特種設(shè)備安全監(jiān)察條例>規(guī)定的鍋爐范圍：1）容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐；2）出口水壓大于或者等于0.1MPa(表壓)，且額定功率大于或者等于0.1MW的承壓熱水鍋爐；3）有機(jī)熱載體鍋爐。

鍋爐是由“鍋”和“爐”，以及配套的附件、自控裝置、附屬設(shè)備組成?！板仭笔侵稿仩t受熱部件，主要包括：鍋筒（或鍋殼）、水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器、對(duì)流管束及集箱等?！盃t”是指將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的空間和煙氣流通的通道——爐膛和煙道。主要包括：燃燒設(shè)備和爐墻。鍋爐附件有安全附件和其他附件。如安全閥、壓力表、水位表、高低水位警報(bào)器、排污裝置、汽水管道、閥門、儀表等。鍋爐自控裝置包括：給水調(diào)節(jié)裝置、燃燒調(diào)節(jié)裝置、點(diǎn)火裝置、熄火保護(hù)及送、引風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖裝置等。鍋爐附屬設(shè)備包括：燃料制備和輸送系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、給水系統(tǒng)以及出渣、除灰、除塵等裝置。鍋爐的發(fā)展方向：增加蒸發(fā)量提高蒸汽參數(shù)減少煤耗、節(jié)省鋼材改進(jìn)工藝鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖電站鍋爐：向高效率（部分減少污染）、大容量、高參數(shù)、低污染、自動(dòng)化、高可靠性、低成本（金屬消耗量）方向發(fā)展；工業(yè)鍋爐：更注重高效率、低污染、自動(dòng)化、低成本（金屬消耗量）；生活鍋爐：追求低污染、自動(dòng)化、安全可靠。鍋爐發(fā)展方向鍋爐的應(yīng)用領(lǐng)域鍋爐應(yīng)用于：發(fā)電廠、紙品加工、包裝材料、制衣、洗衣、紡織、印染、酒店、食品加工、發(fā)電廠、飼料加工、化工生產(chǎn)、皮革加工、木業(yè)、電鍍、酸洗、洗浴、水泥制品、醫(yī)院等諸多行業(yè)。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用；產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)；而應(yīng)用于加熱有機(jī)熱載體的鍋爐稱為有機(jī)熱載體鍋爐。鍋爐工作示意圖加熱傳熱吸熱鍋爐產(chǎn)生熱水或蒸汽的整個(gè)工作過(guò)程

包括三個(gè)過(guò)程：1.燃料的燃燒過(guò)程即：燃料燃燒產(chǎn)生煙氣的過(guò)程。燃料燃燒完全，經(jīng)濟(jì)性就高；燃燒不完全，燃料中的熱量不能充分放出，就會(huì)影響熱效率，影響經(jīng)濟(jì)性。2.傳熱過(guò)程即：火焰和煙氣通過(guò)受熱面將熱傳給水的過(guò)程。傳熱情況的好壞取決于傳熱面積的大小，結(jié)垢、積灰程度和排煙損失的大小。3.加熱汽化過(guò)程即：水吸收熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崴蛘羝倪^(guò)程。加熱汽化的目的是要得到一定參數(shù)（溫度和壓力）的熱水或蒸汽，并保證質(zhì)量符合要求。在一定量的水容積中，產(chǎn)生蒸汽熱量的多少和蒸汽品質(zhì)的好壞取決于受熱面?zhèn)鳠岬暮脡模嫠康奈鼰岢潭群推蛛x的程度。鍋爐的基本技術(shù)參數(shù)鍋爐額定負(fù)荷（t/h）：蒸汽鍋爐在額定蒸汽參數(shù)、額定給水溫度、使用設(shè)計(jì)燃料時(shí)設(shè)計(jì)所規(guī)定的蒸發(fā)量，又稱鍋爐額定蒸發(fā)量。額定供熱量（MW）：熱水鍋爐在額定回水溫度、額定回水壓力、額定循環(huán)水量和使用設(shè)計(jì)燃料長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)應(yīng)予保證的供熱量。鍋爐的基本技術(shù)指標(biāo)額定蒸汽壓力（MPa）：蒸汽鍋爐在規(guī)定的給水壓力和負(fù)荷范圍內(nèi)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)應(yīng)予保證的出口蒸汽壓力。額定蒸汽溫度（℃）：蒸汽鍋爐在規(guī)定的負(fù)荷范圍、額定蒸汽壓力和額定給水溫度下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行應(yīng)報(bào)保證的出口蒸汽溫度。鍋爐的基本技術(shù)指標(biāo)鍋爐熱效率---TSGG0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》對(duì)工業(yè)鍋爐熱效率提出了更高的要求。鍋爐熱效率是反映鍋爐對(duì)燃料所放出的熱量的有效利用程度的參數(shù)。鍋爐熱效率是反映鍋爐是否符合節(jié)約能源的標(biāo)準(zhǔn)，是鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。鍋爐熱效率(η)=燃料放出的總熱量有效利用的熱量×100%鍋爐介質(zhì)特性-水循環(huán)鍋爐水循環(huán)是指鍋內(nèi)水和汽水混合物在鍋爐蒸發(fā)受熱面的閉合回路中有規(guī)律地、連續(xù)不斷地流動(dòng)的過(guò)程。鍋爐水循環(huán)按其循環(huán)方式可分為強(qiáng)制循環(huán)、復(fù)合循環(huán)和自然循環(huán)三種。強(qiáng)制循環(huán)除了依靠水與汽水混合物之間的密度差以外，主要靠鍋水循環(huán)泵的壓頭進(jìn)行循環(huán)的水循環(huán)方式。復(fù)合循環(huán)指在低負(fù)荷時(shí)，依靠爐水循環(huán)泵使蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部水，經(jīng)過(guò)再循環(huán)管路回到爐膛水冷壁受熱面中進(jìn)行再循環(huán)，而在一定高負(fù)荷下自動(dòng)切換成直流方式運(yùn)行。自然循環(huán)依靠下降管中的水與爐內(nèi)上升管中汽水混合物之間密度差和重位高度產(chǎn)生的壓差而推動(dòng)水循環(huán)。鍋爐水自然循環(huán)示意圖單回路水循環(huán)示意圖1—上升管2—鍋筒3—蒸汽出口管4—給水管5—下降管6—集箱常見的自然循環(huán)如左圖所示。圖中鍋爐水循環(huán)回路是由鍋筒、下降管、下集箱和上升管(即水冷壁)組成的，形成一個(gè)連通器。其中上升管布置在爐膛內(nèi)，受到高溫?zé)彷椛洌苤械乃幸徊糠直黄?，成為汽水混合物。下降管布置在爐墻外不受熱，管內(nèi)流動(dòng)的是水。由于上升管內(nèi)的汽水混合物的密度比不受熱的下降管內(nèi)水的密度為小，于是就產(chǎn)生了一個(gè)流動(dòng)壓頭，形成了箭頭所示的有規(guī)律的、連續(xù)的循環(huán)流動(dòng)回路。鍋爐介質(zhì)特性---有機(jī)熱載體循環(huán)有機(jī)熱載體--是熱載體的一種，是一種用來(lái)傳遞熱量的中間媒體。根據(jù)其生產(chǎn)方法分為礦物油型導(dǎo)熱油和合成油型導(dǎo)熱油兩大類。循環(huán)方式--熱載體依鍋外循環(huán)泵施加的壓力在鍋內(nèi)及鍋外按設(shè)計(jì)路徑進(jìn)行循環(huán)。熱載體鍋內(nèi)循環(huán)為吸熱過(guò)程、鍋外循環(huán)為放熱過(guò)程，整個(gè)循環(huán)封閉進(jìn)行，熱載體不與其他介質(zhì)接觸。導(dǎo)熱油是一種有機(jī)熱載體，多呈淡黃色或褐色油狀液體，大部分是無(wú)毒無(wú)味的，少數(shù)具有一定程度的毒性和刺鼻臭味。導(dǎo)熱油具有較高沸點(diǎn)，可以在很低的飽和壓力下被加熱到較高工作溫度，達(dá)到液相340℃或汽相400℃，并具有較好的熱穩(wěn)定性，一般不腐蝕金屬設(shè)備，粘度不大，泵送性能好，已被廣泛用于作為傳遞熱量的中間媒介。使用中當(dāng)油溫超過(guò)80℃時(shí)必須有隔離空氣措施，否則導(dǎo)熱油會(huì)被急劇氧化而變質(zhì)，影響使用。導(dǎo)熱油都是可燃的，使用中必須注意防火要求。導(dǎo)熱油超溫工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂解而析出碳，粘度增加，傳熱效果下降，造成結(jié)焦時(shí)會(huì)引發(fā)事故。有機(jī)熱載體事故:導(dǎo)熱油超溫裂解碳化鍋爐的分類1、按用途分：電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、生活鍋爐、車船用鍋爐2、按鍋筒放置的方式分：立式鍋爐、臥式鍋爐3、按煙氣在鍋爐流動(dòng)的狀況分：水管鍋爐、鍋殼鍋爐（火管鍋爐）、水火管組合式鍋爐4、按介質(zhì)分：蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機(jī)熱載體鍋爐5、按安裝方式分：快裝鍋爐、組裝鍋爐、散裝鍋爐6、按燃料分：燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、余熱鍋爐、電加熱鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、原子能鍋爐7、按水循環(huán)分：自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)、復(fù)合循環(huán)8、按壓力分：常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐、超臨界壓力鍋爐9、按鍋爐數(shù)量分：?jiǎn)五佂插仩t、雙鍋筒鍋爐10、按燃燒在鍋筒內(nèi)部或外部分：內(nèi)燃式鍋爐、外燃式鍋爐11、按燃燒方式分類：火床燃燒鍋爐、火室燃燒鍋爐、旋風(fēng)爐、流化床燃燒鍋爐12、按制造級(jí)別分類：A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)。鍋爐型號(hào)工業(yè)鍋爐型號(hào)---按JB/T1626《工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號(hào)編制方法》規(guī)定編制，鍋爐產(chǎn)品型號(hào)由三部分組成，各部分之間用短橫線相連。鍋爐本體型式代號(hào)鍋爐類別鍋爐本體型式代號(hào)鍋殼鍋爐立式水管LS(立水)立式火管LH(立火)立式無(wú)管LW(立無(wú))臥式外燃WW(臥外)臥式內(nèi)燃WN(臥內(nèi))水管鍋爐單鍋筒立式DL(單立)單鍋筒縱置式DZ(單縱)單鍋筒橫置式DH(單橫)雙鍋筒縱置式SZ(雙縱)雙鍋筒橫置式SH(雙橫)強(qiáng)制循環(huán)式QX(強(qiáng)循)注：水火管混合式鍋爐，以鍋爐主要受熱面型式采用鍋殼鍋爐或水管鍋爐本體型式代號(hào)，但在鍋爐名稱中應(yīng)寫明“水火管”字樣。燃燒設(shè)備代號(hào)燃燒設(shè)備代號(hào)固定爐排G固定雙層爐排C鏈條爐排L往復(fù)爐排W滾動(dòng)爐排D拋煤機(jī)P下飼爐排A鼓泡流化床燃燒F循環(huán)流化床燃燒X室燃爐S注:抽板頂升采用下飼爐排的代號(hào)。燃燒種類燃燒品種代號(hào)燃燒品種代號(hào)燃燒品種代號(hào)Ⅱ類無(wú)煙煤WⅡ稻糖D水煤漿JⅢ類無(wú)煙煤WⅢ褐煤H油YⅠ類煙煤AⅠ貧煤P氣QⅡ類煙煤AⅡ型煤X甘蔗渣GⅢ類煙煤AⅢ木柴M工業(yè)鍋爐型號(hào)舉例

DZL2-1.25-AII表示單鍋筒縱置式鏈條爐排，額定蒸發(fā)量為2t/h，額定工作壓力為1.25MPa，蒸汽溫度為飽和溫度，燃用Ⅱ類煙煤的蒸汽鍋爐；

WNS4-1.25-YQ表示臥式內(nèi)燃室燃爐，額定蒸發(fā)量為4t/h，額定工作壓力為1.25MPa，蒸汽溫度為飽和溫度，燃油、燃?xì)鈨捎玫恼羝仩t；工業(yè)鍋爐型號(hào)舉例

SZS10-1.6/350-Y、Q表示雙鍋筒縱置式室燃，額定蒸發(fā)量為10t/h，額定蒸汽壓力為1.6MPa，過(guò)熱蒸汽溫度350℃，燃油、燃?xì)鈨捎玫恼羝仩t。

SHX20-2.5/400-H表示雙鍋筒橫置式循環(huán)流化床燃燒，額定蒸發(fā)量為20t/h，額定蒸汽壓力為2.5MPa，過(guò)熱蒸汽溫度為400℃，燃用褐煤的蒸汽鍋爐。

WDR0.7-1.0/95/70表示臥式電加熱鍋爐，額定熱功率為0.7MW，額定出水壓力為1.0MPa，額定出水溫度為95℃，額定進(jìn)水溫度為70℃的熱水鍋爐。電加熱鍋爐型號(hào)煙道式余熱鍋爐型號(hào)按JB/T9560《煙道式余熱鍋爐產(chǎn)品型號(hào)編制方法》規(guī)定編制煙道式余熱鍋爐型號(hào)余熱載體類別余熱載體類別余熱載體量名稱代號(hào)單位符號(hào)氣體Q千米3/小時(shí)Km3/h液體Y噸/小時(shí)t/h固體G噸/小時(shí)t/h1）m3/h是指0.1013MPa、0℃時(shí)立方米每小時(shí)。煙氣特性分類煙氣特性分類含塵類腐蝕類粘結(jié)類代號(hào)C（塵）F（腐）Z（粘）舉例：QF35/900-20-3.9/450表示利用腐蝕性煙氣所攜帶的顯熱，進(jìn)入鍋爐的煙氣流量為35Km3/h，煙氣溫度為900℃。鍋爐設(shè)計(jì)蒸發(fā)量為20t/h，蒸汽出口壓力為3.9MPa，過(guò)熱蒸汽溫度為450℃的余熱鍋爐。我國(guó)電站鍋爐型號(hào)

設(shè)計(jì)燃料代號(hào)某些電站鍋爐制造廠代號(hào)電站鍋爐型號(hào)舉例HG一670/13.7一M：表示哈爾濱鍋爐廠制造，額定蒸發(fā)量為670t/h，額定蒸汽壓力為13.7MPa的電站鍋爐，設(shè)計(jì)燃料為煤，原型設(shè)計(jì)。SG一1000/16.66一YM2表示：上海鍋爐廠制造，額定蒸發(fā)量為1000t/h，額定蒸汽壓力為16.66MPa的電站鍋爐，設(shè)計(jì)燃料為油煤兩用，第二次變型設(shè)計(jì)。鍋爐的結(jié)構(gòu)鍋爐的結(jié)構(gòu)，是根據(jù)所給定的蒸發(fā)量或熱功率、工作壓力、蒸汽溫度或額定進(jìn)出口水溫，以及燃料特性和燃燒方式等參數(shù)，并遵循鍋爐有關(guān)安全技術(shù)法規(guī)及鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)規(guī)定確定的。組成鍋爐本體的主要受壓部件是指鍋爐在運(yùn)行中鍋爐本體承受內(nèi)部或是外部介質(zhì)壓力作用的零件、部件。

鍋爐的結(jié)構(gòu)鍋爐本體：由鍋筒、受熱面及其集箱和連接管道，爐膛、燃燒器和空氣預(yù)熱器（包括煙道和風(fēng)道），構(gòu)架（包括平臺(tái)和扶梯），爐墻和除渣設(shè)備等所組成的整體。鍋筒：是鍋爐用以凈化蒸汽、組成水循環(huán)回路和蓄汽蓄水的筒形受壓容器裝置。一般由筒體和封頭（管板）組成；受熱面：從爐膛及煙道內(nèi)的放熱介質(zhì)中吸收熱量并傳遞給工質(zhì)的金屬或非金屬表面。輻射受熱面：在爐膛及其出口部位，主要以輻射換熱方式從火焰及高溫放熱介質(zhì)吸收熱量的受熱面。對(duì)流受熱面：布置在鍋爐對(duì)流煙道中，主要以對(duì)流換熱方式從煙氣吸收熱量的受熱面。鍋爐的結(jié)構(gòu)水冷壁：敷設(shè)在鍋爐爐膛四周由多根并聯(lián)管組成的水冷受熱面。主要吸收爐膛中高溫燃燒產(chǎn)物的輻射熱量，工質(zhì)在其中受熱、蒸發(fā)并作上升運(yùn)動(dòng)。過(guò)熱器：將飽和溫度的蒸汽或高于飽和溫度的蒸汽加熱到規(guī)定過(guò)熱溫度的受熱面。再熱器：將汽輪機(jī)高壓缸或中壓缸排汽再次加熱到規(guī)定溫度的鍋爐過(guò)熱蒸汽受熱面。省煤器：利用給水吸收鍋爐尾部低溫?zé)煔獾臒崃浚档蜔煔鉁囟鹊膶?duì)流受熱面。空氣預(yù)熱器：利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需空氣，改善燃料燃燒條件并提高鍋爐效率的熱交換裝置。燃燒器：將燃料和空氣，按所要求的比例、速度、湍流度和混合方式送入爐膛，并使燃料能在爐膛內(nèi)穩(wěn)定著火與燃燒的裝置。鍋爐的保護(hù)裝置（1）超壓報(bào)警和連鎖保護(hù)裝置超壓報(bào)警裝置是由能發(fā)出電訊號(hào)的壓力測(cè)量?jī)x表、必要的電氣控制線路及音響、燈光、報(bào)警信號(hào)等組成。當(dāng)鍋爐出現(xiàn)超壓現(xiàn)象時(shí)，能發(fā)出警報(bào)，并通過(guò)聯(lián)鎖裝置控制燃燒，如停止供應(yīng)燃料、停止通風(fēng)，使司爐人員能及時(shí)采取措施，以免造成鍋爐超壓爆炸事故。超壓聯(lián)鎖保護(hù)裝置動(dòng)作整定壓力值應(yīng)低于安全閥較低整定壓力值。（2）超溫報(bào)警和連鎖保護(hù)裝置，能在超溫報(bào)警的同時(shí)，自動(dòng)切斷燃料的供應(yīng)和停止鼓、引風(fēng)，以防止過(guò)熱器、熱水鍋爐和有機(jī)熱載體爐發(fā)生超溫而導(dǎo)致鍋爐損壞或爆炸。鍋爐的保護(hù)裝置（3）高低水位報(bào)警和低水位連鎖保護(hù)裝置：當(dāng)鍋爐內(nèi)的水位高于最高安全水位或低于最低安全水位時(shí)，水位報(bào)警器就自動(dòng)發(fā)出報(bào)警聲響和光信號(hào)，提醒司爐人員采取措施，防止事故發(fā)生。最低安全水位聯(lián)鎖保護(hù)裝置不僅能自動(dòng)報(bào)警，而且控制給水設(shè)備和燃燒通風(fēng)設(shè)備可以自動(dòng)切斷燃燒，保證鍋爐的安全。（4）鍋爐熄火保護(hù)裝置。當(dāng)鍋爐爐膛熄火時(shí)，切斷燃料供應(yīng)，并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)。（5）排污閥或放水裝置：排放鍋水蒸發(fā)而殘留下的水垢、泥渣及其它有害物質(zhì)，當(dāng)鍋爐超過(guò)最高安全水位時(shí)，放水調(diào)整水位至最高安全水位以下。（6）防爆門：在爐膛和煙道易爆處裝設(shè)防爆門，以保證爐膛爆炸時(shí)，防爆門首先破壞而按預(yù)定方向泄壓，保護(hù)爐膛或煙道不被破壞并防止人員傷亡。部分鍋爐結(jié)構(gòu)介紹鍋殼鍋爐（指蒸發(fā)受熱面布置在鍋殼內(nèi)的鍋爐）

1）立式燃煤鍋爐2）臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

3）臥式外燃鍋爐

立式燃煤鍋爐立式燃煤鍋爐主要有立式橫水管鍋爐和立式多橫水管鍋爐、立式直水管鍋爐、立式無(wú)煙管鍋爐、立式彎水管鍋爐和立式火管鍋爐等，目前應(yīng)用較多的是后兩種。由于立式燃煤鍋爐的熱效率低和機(jī)械化燃燒問題難以解決，并且爐膛水冷程度大，不宜燃用劣質(zhì)煤，目前產(chǎn)量逐漸減少，只是局限在低壓小容量及環(huán)保控制不嚴(yán)及供電不正常的地方少量應(yīng)用。立式彎水管鍋爐1、人孔；2、封頭；3、壓力表孔；4、水位表孔；5、鍋殼；6、爐膽頂；7、彎水管；8、隔墊層；9、喉管；10、出灰門；11、爐膽；12、手孔；13、下腳圈；14、煙囪；15、煙箱；16、上爐門；17、爐排管；18、固定爐排；19、下爐門立式彎水管鍋爐立式彎水管鍋爐的型號(hào)是LS（立、水）后發(fā)展起來(lái)的一種新型爐種。其主要受壓部件有鍋殼筒體、鍋殼封頭、爐膽、爐膽封頭、和下腳圈。爐膽內(nèi)均勻布置1-2圈彎水管，以增加受熱面。鍋殼筒體彎水管外有煙箱包圍。煙囪置于前煙箱頂上。立式彎水管鍋爐立式彎水管鍋爐煙氣流程鍋爐爐排擱置在爐膽內(nèi)U形下腳的上部，燃燒火焰直接沖刷爐膽和裝在爐膽內(nèi)的爐排水管；高溫?zé)煔饨?jīng)爐排管兩側(cè)進(jìn)入爐膽上部，與上部爐膽和彎水管進(jìn)行對(duì)流換熱，經(jīng)喉管9進(jìn)入鍋筒中部的煙箱，然后分左右兩路各旋轉(zhuǎn)180。，對(duì)部分鍋筒和裝置在鍋筒上的耳形彎水管作橫向沖刷，最后匯集于煙箱的前部，從煙囪排出。立式彎水管鍋爐立式彎水管鍋爐水循環(huán)靠近爐膽和鍋殼中部的鍋水以及彎水管中受熱較強(qiáng)的鍋水向上流動(dòng)，而爐膽與鍋殼夾層之間的鍋水受熱比較弱，因此向下流動(dòng)，形成自然循環(huán)。立式彎水管鍋爐1、彎水管內(nèi)的水垢不易清除，如水不經(jīng)過(guò)軟化處理，爐膽內(nèi)的彎水管易堵塞、過(guò)熱、變形、鼓包、爆管；2、下腳圈內(nèi)的水垢也不易清除，也容易發(fā)生堵塞被燒壞的現(xiàn)象；3、爐膽壁上產(chǎn)生水垢，使得導(dǎo)熱能力差，比鋼鐵低幾十到幾百倍，引起過(guò)熱變形，還可能發(fā)生垢下腐蝕，加速受熱面損壞；鍋爐效率降低，造成燃料的浪費(fèi)，通常每結(jié)垢1mm，得多耗燃料3%~7%。4、運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)水質(zhì)處理工作，確保加入鍋內(nèi)軟水達(dá)標(biāo)，加強(qiáng)定期排污工作，可有效地防止沉積物的產(chǎn)生。特點(diǎn)：1）鍋筒中部被煙箱包圍的部分，約占整個(gè)鍋筒高度的三分之一，因受高溫?zé)煔鉀_刷，成為重要受熱面，提高了鍋爐熱效率。2）爐膽內(nèi)裝有內(nèi)彎水管，增加了對(duì)流受熱面積。但由于爐膽水冷程度較大，爐溫相應(yīng)降低。因此，一般適于燒優(yōu)質(zhì)煤。如在爐內(nèi)加砌耐火磚，保持爐膛較高溫度也可燒較差煤種。3）水循環(huán)較好，凡被煙氣沖刷的部位都有水冷卻，整個(gè)結(jié)構(gòu)彈性好。4）鍋爐的最高火界是煙箱內(nèi)側(cè)最高點(diǎn)或爐膽頂最高點(diǎn)，由兩者中較高的一個(gè)來(lái)確定鍋爐的最低安全水位。這種鍋爐一般多采用雙層爐排的燃燒方式。5）鍋爐耗用鋼材少，傳熱面積大，水循環(huán)較好，升壓快，存汽量較大，適應(yīng)負(fù)荷的變化較強(qiáng)，它還適于燃用液體和氣體燃料。在使用中應(yīng)注意的問題彎水管內(nèi)的水垢不易清除，如水不經(jīng)過(guò)軟化處理，爐膽內(nèi)的彎水管易堵塞而被燒壞；立式彎水管鍋爐臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

濕背式燃油鍋爐示意圖1、爐膽；2、煙管；3、回轉(zhuǎn)煙室；4、鍋殼；5、管板；6、拉撐；7、人孔；臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

結(jié)構(gòu)鍋爐的結(jié)構(gòu)，是在一個(gè)直徑較大的鍋筒內(nèi)布置許多煙管，作為主要受熱面，在鍋筒內(nèi)的下部布置爐膽。燃料在爐膽內(nèi)燃燒，爐膽表面積為輻射受熱面。臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

煙氣流程燃料通過(guò)燃燒器噴入爐膽，由爐膽進(jìn)入回燃室，然后轉(zhuǎn)入第一束煙管，由后向前流入前煙箱，在前煙箱內(nèi)轉(zhuǎn)180°彎后進(jìn)入第二束煙管，再由前向后流入尾部受熱面，最后通過(guò)煙囪排出。臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

水循環(huán)當(dāng)兩束煙管分別布置在爐膽兩側(cè)時(shí)，爐膽上方和第一束煙管周圍的爐水因吸收熱量多，溫度高，密度小，所以向上流動(dòng)；第二束煙管周圍的爐水因吸收熱量較少，溫度較低，密度較大，所以向下流動(dòng)，從而構(gòu)成水循環(huán)回路。當(dāng)兩束煙管按先下后上順序布置時(shí)，鍋筒中部的爐水受熱多，向上流動(dòng)；沿鍋筒內(nèi)壁兩側(cè)的爐水受熱少，向下流動(dòng)，從而構(gòu)成水循環(huán)回路。1、在上部煙管表面，處于汽水分離界面，容易氧腐蝕，產(chǎn)生鐵垢，鐵垢下易產(chǎn)生垢下腐蝕。腐蝕嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)生穿孔。2、在回燃室管板與煙管管端處，高溫?zé)煔鉀_刷，水循環(huán)不流暢，由于管板水側(cè)水溫在70℃左右，而煙氣側(cè)煙氣溫度一般在900~1100℃，有很高的傳熱溫差，同時(shí)由于水側(cè)屬于管束區(qū)，水流動(dòng)速度緩慢，也就是說(shuō)處于“死水區(qū)”，此處很難有效地提高水流速，不能及時(shí)帶走熱量，于是此處特別是管束焊縫內(nèi)側(cè)縫隙中的水被加熱至沸騰，如果鍋爐給水水質(zhì)不好，水中的雜質(zhì)和各種鈣離子、鎂離子等在此析出結(jié)成水垢；若水中NaOH濃度增大，此處容易發(fā)生苛性脆化，產(chǎn)生裂紋。3、鍋筒進(jìn)水管處由于有很高的溫差，如果鍋爐給水水質(zhì)不好，水中的雜質(zhì)和各種鈣離子、鎂離子等在此析出結(jié)成水垢。臥式內(nèi)燃室燃鍋爐

臥式內(nèi)燃室燃鍋爐特點(diǎn):因?yàn)闋t膽較長(zhǎng)，熱脹冷縮的幅度大，所以爐膽結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的彈性，以減少熱應(yīng)力。通常將爐膽制成波浪式，或者將爐膽分成多節(jié)，相鄰兩節(jié)之間用U形膨脹節(jié)連接。為了滿足管板的強(qiáng)度要求，應(yīng)在管束四周和中間（脹接時(shí)）布置拉撐管（管壁較厚的無(wú)縫鋼管），在管板上無(wú)管束的平面部分加裝斜拉撐。爐膽與管板的連接，一般是將管板扳邊后與爐膽對(duì)接，煙溫大于600℃不允許采用T型接頭。鍋爐的排污管一般在爐后，因此，鍋爐安裝位置應(yīng)前高后低，以提高排污效果，并在放水時(shí)能把水全部放凈。在使用中要注意的問題:噴入爐內(nèi)的霧化油氣或燃?xì)?，如果熄火或與空氣在一定范圍內(nèi)混合，容易形成爆炸性氣體，因此燃油（氣）鍋爐均需采用自動(dòng)化燃燒系統(tǒng)，包括火焰監(jiān)測(cè)、熄火保護(hù)、防爆等安全設(shè)施。臥式外燃鍋爐DZL型鍋爐本體示意圖1、水位表座；2、前管板；3、鍋殼；4、起重吊耳；5、主汽管；6、煙管；7、角板拉撐；8、后管板；9、集箱；10、下降管；12、后棚管；13、排煙管；14、下集箱；臥式外燃鍋爐煙氣循環(huán)這種鍋爐由于采用具有水冷壁的外燃爐膛，爐膛可以適當(dāng)加大，以改善燃料在爐內(nèi)的燃燒條件，減少飛灰含炭量及氣體未完全燃燒造成的損失。還可在爐膛內(nèi)砌拱，以利于燃燒。鍋爐的輻射受熱面由水冷壁管和鍋筒的底部組成（采用八字形水墻管鍋底絕熱者除外）。燃燒后的高溫?zé)煔鈴臓t膛向后流入左側(cè)的煙管（如果鍋底有八字形水墻管，則煙氣進(jìn)入水墻管和鍋筒間組成的煙道），由后向前流人前煙箱，在前煙箱內(nèi)折入右側(cè)的煙管，再由前向后流入尾部受熱面，最后通過(guò)引風(fēng)機(jī)從煙囪排出，有些鍋爐的煙管束是按照先下后上的順序布置的。臥式外燃鍋爐臥式外燃鍋爐臥式外燃鍋爐臥式外燃鍋爐臥式外燃鍋爐水循環(huán)水循環(huán)回路有兩條。一條是鍋筒下部的爐水經(jīng)下降管流入兩側(cè)水冷壁管，吸收爐膛輻射熱量后形成汽水混合物向上流入鍋筒，構(gòu)成獨(dú)立的水循環(huán)回路。另一條是第一束煙管周圍的爐水因吸熱多而向上流動(dòng)，第二束煙管周圍的爐水因吸熱較少而向下流動(dòng)，構(gòu)成鍋筒內(nèi)部的水循環(huán)回路。臥式外燃鍋爐1、鍋殼前下部，由于該處熱負(fù)荷相對(duì)較高，有的直接受火焰輻射，煙氣沖刷，往往會(huì)因鍋殼底部水側(cè)長(zhǎng)時(shí)間結(jié)垢，泥沙堆積物，而水垢的導(dǎo)熱性極差，使得鍋筒金屬壁不能及時(shí)有效的得到冷卻，壁溫超過(guò)允許溫度。金屬壁會(huì)發(fā)生塑性變形（鼓包）被損壞。2、在上部煙管表面，處于汽水分離界面，容易氧腐蝕，產(chǎn)生鐵垢，鐵垢下易產(chǎn)生垢下腐蝕。腐蝕嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)生穿孔。3、在前管板與煙管管端處，高溫?zé)煔鉀_刷，水循環(huán)不流暢，由于管板水側(cè)水溫與煙氣側(cè)煙氣溫度有很高的傳熱溫差，同時(shí)由于水側(cè)屬于管束區(qū)，水流動(dòng)速度緩慢，也就是說(shuō)處于“死水區(qū)”，此處很難有效地提高水流速，不能及時(shí)帶走熱量，于是此處特別是管束焊縫內(nèi)側(cè)縫隙中的水被加熱至沸騰，如果鍋爐給水水質(zhì)不好，水中的雜質(zhì)和各種鈣離子、鎂離子等在此析出結(jié)成水垢；若水中NaOH濃度增大，此處容易發(fā)生苛性脆化，產(chǎn)生裂紋。4、鍋筒進(jìn)水管處由于有很高的溫差，如果鍋爐給水水質(zhì)不好，水中的雜質(zhì)和各種鈣離子、鎂離子等在此析出結(jié)成水垢。水管鍋爐水管鍋爐（煙氣在受熱面管子外部流動(dòng)，水或汽水混合物在管子內(nèi)部流動(dòng)的鍋爐）1）循環(huán)流化床鍋爐2）雙鍋筒水管鍋爐3）雙橫鍋筒橫置式室燃爐循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐過(guò)熱器管大面積裂紋事故原因分析

殷先華，傅勁清，張希旺，劉麗紅（湖南省特種設(shè)備檢測(cè)中心，長(zhǎng)沙410075）摘要：針對(duì)UG-150/3.82-M循環(huán)流化床鍋爐在煮爐過(guò)程中發(fā)生過(guò)熱器大面積開裂的事故，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查、試樣的金相檢查、斷口掃描電鏡及能譜分析、垢樣的化學(xué)成分分析，確定該事故的原因是煮爐過(guò)程中堿液進(jìn)入過(guò)熱器系統(tǒng)引起苛性脆化造成的。并提出相應(yīng)的處理方案和整改措施。關(guān)鍵詞：鍋爐煮爐、過(guò)熱器裂紋、苛性脆化1情況簡(jiǎn)介湖南某紙廠于2009年建設(shè)一臺(tái)150t/h循環(huán)流化床鍋爐，型號(hào)為UG-150/3.82-M，單鍋筒橫置式，自然循環(huán)，全懸吊結(jié)構(gòu)，全鋼架∏型布置。但是，在2009年7月13日——2009年7月16日煮爐期間，發(fā)生鍋爐過(guò)熱器管大面積開裂的事故，導(dǎo)致鍋爐不能按時(shí)投產(chǎn)。該鍋爐過(guò)熱器管的材質(zhì)均為15CrMoG，低溫過(guò)熱器規(guī)格為Φ42X4，高溫過(guò)熱器規(guī)格為Φ38X4，吊掛管規(guī)格為Φ51X5?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)生裂紋的部位主要集中在如下三個(gè)位置：1.低溫過(guò)熱器出口集箱管接頭與低過(guò)蛇形管對(duì)接焊縫（見圖1）；2.高溫過(guò)熱器進(jìn)口集箱管接頭角焊縫、管接頭與高過(guò)蛇形管對(duì)接焊縫及高過(guò)第一個(gè)彎頭處（見圖1）；3.爐頂?shù)鯍旃苌霞涔芙宇^與吊掛管對(duì)接焊縫（見圖2），且破口均位于焊縫的上半周承受拉力的范圍內(nèi)。圖1低、高溫過(guò)熱器開裂位置示意圖圖2吊掛管開裂位置示意圖2裂紋宏觀檢查與斷口形貌分析2.1裂紋宏觀檢查經(jīng)宏觀檢查，開裂管段均沒有脹粗跡象，裂紋處管壁無(wú)減薄現(xiàn)象，內(nèi)外表面未發(fā)現(xiàn)疲勞、氧化起皮現(xiàn)象，呈典型脆性破壞特征。并且，所有裂紋均分布在焊縫或彎頭處，直管段上沒有發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷，說(shuō)明裂紋的產(chǎn)生與焊縫或彎頭有關(guān)，這些部位由于焊接和機(jī)械加工會(huì)存在殘余應(yīng)力，并且由于結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性（如未焊透、咬邊、錯(cuò)邊、加工細(xì)微溝槽等表面缺陷）會(huì)造成一定程度的應(yīng)力集中?，F(xiàn)場(chǎng)拍攝的裂紋照片2.2斷口宏觀形貌分析下列圖為斷口宏觀照片。從照片中可以觀察到，斷囗呈規(guī)則的粗糙表面，邊緣沒有剪切唇斷口內(nèi)側(cè)區(qū)域失去金屬光澤，有腐蝕痕跡，可以觀察到裂紋擴(kuò)展區(qū)及斷裂區(qū)，見圖（a）、（b），呈明顯的應(yīng)力腐蝕宏觀斷口特征。圖（c）、（d）為彎頭處裂紋宏觀形貌，從圖中可以看出，內(nèi)壁裂紋已全部開裂，且縫隙較大，而外壁還有金屬相連。說(shuō)明裂紋起源于內(nèi)壁。（a）高過(guò)對(duì)接焊縫處斷口（b）吊掛管對(duì)接焊縫處斷口（d）彎頭處裂紋（c）彎頭處裂紋2.3斷口微觀形貌分析對(duì)斷口進(jìn)行掃描電鏡微觀分析。下列圖為掃描電鏡照片。分析結(jié)果表明，過(guò)熱器焊縫開裂處的斷口均呈明顯的脆性破壞特征，如圖（a）所示，斷口晶粒晶界明顯，具有典型的冰糖狀花樣，裂紋以沿晶開裂為主，在晶界處還可以觀察到不連續(xù)的顯微裂紋存在，并且斷口表面存在腐蝕產(chǎn)物。彎頭處裂紋斷口的形貌與焊縫處斷口形貌有所不同（見圖（b）），為穿晶和沿晶的混合模式，這與彎頭處材料經(jīng)過(guò)了彎制加工有關(guān)，該處晶粒組織細(xì)小，細(xì)小的晶粒組織中晶界強(qiáng)度高，裂紋沿晶界的擴(kuò)展阻力增大，故形成穿晶和沿晶的混合斷口形貌，并且斷口表面被較多的腐蝕產(chǎn)物覆蓋。（a）焊縫處裂紋斷口形貌（b）彎頭處裂紋斷口形貌3管子內(nèi)、外壁結(jié)晶產(chǎn)物與煮爐藥品成分分析3.1管子內(nèi)、外壁結(jié)晶產(chǎn)物分析用內(nèi)窺鏡檢查過(guò)熱器管內(nèi)的情況發(fā)現(xiàn)，管子內(nèi)壁留有大量的結(jié)晶物，如圖（a）所示。開裂部位外壁也有滲出物（見圖（b））。（a）管內(nèi)壁內(nèi)窺鏡照片（b）管外壁宏觀照片對(duì)內(nèi)、外壁結(jié)晶物取樣，分別采用能譜分析、常規(guī)化學(xué)分析和X射線衍射分析方法對(duì)管內(nèi)結(jié)晶物成分進(jìn)行分析。EDS能譜分析結(jié)果見表1，管內(nèi)、外壁結(jié)晶物均主要由Na、O、Cl、P等元素構(gòu)成。采用化學(xué)方法檢測(cè)結(jié)晶物中Cl-、CO32-、PO43-的含量，分析結(jié)果見表2。X射線衍射圖譜與物相分析結(jié)果顯示，結(jié)晶物主要由NaCl和Na2CO3·H2O組成，另外尚含有少量Na3PO4、Na2HPO4·5H2O、Na3PO4·8H2O、Na3PO4·12H2O，這與EDS能譜分析結(jié)果和化學(xué)分析結(jié)果一致。表1管內(nèi)壁結(jié)晶物EDS分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）元素ONaPSCl內(nèi)壁44.7041.968.241.203.89外壁46.0215.065.45-1.10表2化學(xué)分析結(jié)果名稱分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）Cl-CO32-PO43-過(guò)熱器管內(nèi)壁結(jié)晶物3.3425.004.85表1管內(nèi)壁結(jié)晶物EDS分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）元素ONaPSCl內(nèi)壁44.7041.968.241.203.89外壁46.0215.065.45-1.10表2化學(xué)分析結(jié)果表1管內(nèi)壁結(jié)晶物EDS分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）元素ONaPSCl內(nèi)壁44.7041.968.241.203.89外壁46.0215.065.45-1.10名稱分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）Cl-CO32-PO43-過(guò)熱器管內(nèi)壁結(jié)晶物3.3425.004.85表2化學(xué)分析結(jié)果表1管內(nèi)壁結(jié)晶物EDS分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）元素ONaPSCl內(nèi)壁44.7041.968.241.203.89外壁46.0215.065.45-1.103.2煮爐藥品成分分析對(duì)煮爐堿液取樣分析，結(jié)果顯示NaOH含量411.3g/L，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約40%，并且含有Cl-，含量為38.01g/L（約3.5%），這與過(guò)熱器管內(nèi)壁結(jié)晶物EDS分析與化學(xué)成分分析結(jié)果中Cl-含量一致。名稱分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）Cl-CO32-PO43-過(guò)熱器管內(nèi)壁結(jié)晶物3.3425.004.85表2化學(xué)分析結(jié)果表1管內(nèi)壁結(jié)晶物EDS分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）元素ONaPSCl內(nèi)壁44.7041.968.241.203.89外