承壓類特種設(shè)備基本知識(shí)-鍋爐

承壓類特種設(shè)備基本知識(shí)

——鍋爐

目錄1、鍋爐基本知識(shí)2、壓力容器基本知識(shí)3、壓力管道基本知識(shí)1、鍋爐基本知識(shí)1.1概述1.1.1鍋爐的定義及用途一、鍋爐的定義鍋爐是利用燃料或其它能源的熱能，把工質(zhì)加熱到一定參數(shù)（溫度、壓力）的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備。鍋爐是供熱之源。鍋爐及鍋爐房設(shè)備的任務(wù)，在于安全、可靠、經(jīng)濟(jì)有效地將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以產(chǎn)生熱水或蒸汽；或?qū)⑷剂系幕瘜W(xué)能傳遞給其他工質(zhì)，如導(dǎo)熱油等，以產(chǎn)生其他高溫的工質(zhì)，如高溫導(dǎo)熱油。1.1.1鍋爐的定義及用途《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》定義：鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并承載一定壓力的密閉設(shè)備。其范圍規(guī)定為容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐；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；有機(jī)熱載體鍋爐。1.1.1鍋爐的定義及用途二、鍋爐的用途蒸汽，不僅用來(lái)將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能（如電站鍋爐的氣輪機(jī)發(fā)電），蒸汽還廣泛地作為工業(yè)生產(chǎn)和采暖通風(fēng)等方面所需熱量的熱載體。通常，我們把用于動(dòng)力、發(fā)電方面的鍋爐，叫做動(dòng)力鍋爐；把用于工業(yè)及采暖方面的鍋爐，稱為供熱鍋爐，通常成為工業(yè)鍋爐。電站鍋爐，處于提高熱循環(huán)效率的需求，其鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽，其壓力與溫度都較高，且日益趨向高溫高壓和大容量方向發(fā)展。例如，與國(guó)產(chǎn)的300MW的汽輪發(fā)電機(jī)組配套的鍋爐，其容量為1025噸/小時(shí)，蒸汽壓力為17MPa（170個(gè)大氣壓），過(guò)熱蒸汽溫度為555℃。與我們相關(guān)的工業(yè)鍋爐，所產(chǎn)生的蒸汽或熱水均不需要過(guò)高的壓力和溫度，容量也不太大，壓力一般在2.5MPa（25個(gè)大氣壓）以下，溫度一般為飽和蒸汽溫度（或有過(guò)熱，過(guò)熱蒸汽溫度也不太高，一般400℃以下）。生產(chǎn)工藝有特殊要求的除外。1.1概述1.1.2鍋爐的特點(diǎn)1、鍋爐之所以視為特殊設(shè)備，除了因?yàn)樗容^容易發(fā)生事故外，更重要的是它有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，當(dāng)鍋爐爆炸時(shí)，它的破壞性很大。2006年8月17日撫順熱電廠3號(hào)鍋爐發(fā)生爆燃，9人不同程度受傷，其中1人經(jīng)搶救無(wú)效死亡。爆炸瞬間，蘑菇云升起。1.1.2鍋爐的特點(diǎn)鍋爐房墻倒房塌鍋爐“飛”來(lái)落在居民樓前2007年11月10日凌晨3時(shí)40分，漯河市召陵區(qū)雙匯路西段一家浴池的蒸汽鍋爐發(fā)生爆炸，自重3.5噸的鍋爐騰空而起，在飛越4幢20米高的家屬樓后，砸在百米外的解放路一居民小區(qū)的院子內(nèi)，幸未造成居民傷亡。1.1.2鍋爐的特點(diǎn)2007年６月１９日日本東京澀谷區(qū)一溫泉水療館１９日下午發(fā)生爆炸，造成一名年輕女子死亡，４人受傷。1.1.2鍋爐的特點(diǎn)1993年3月10日，浙江省寧波市北侖港發(fā)電廠一號(hào)機(jī)組發(fā)生一起特大鍋爐爐膛爆炸事故（按《電業(yè)生產(chǎn)事故調(diào)查規(guī)程》界定），造成死亡23人，重傷8人，傷16人，直接經(jīng)濟(jì)損失778萬(wàn)元。該機(jī)組停運(yùn)132天，少發(fā)電近14億度。一、事故經(jīng)過(guò)1993年3月10日14時(shí)07分24秒，北侖港發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組鍋爐發(fā)生特大爐膛爆炸事故，人員傷亡嚴(yán)重，死23人，傷24人（重傷8人）。北侖港發(fā)電廠1號(hào)鍋爐是美國(guó)ABB－CE公司（美國(guó)燃燒工程公司）生產(chǎn)的亞臨界一次再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包鍋爐，額定主蒸汽壓力17.3兆帕，主蒸汽溫度540度，再熱蒸汽溫度540度，主蒸汽流量2008噸／時(shí)。1.1.2鍋爐的特點(diǎn)2、鍋爐的受壓元件較一般壓力容器的工作條件更為惡劣，經(jīng)常受到水、蒸汽、煙氣以及空氣中各種有害雜質(zhì)的侵蝕，而且長(zhǎng)期受到煙氣的沖刷，高溫下鋼材腐蝕、磨損、變形加劇。如果管理不當(dāng)，還會(huì)出現(xiàn)過(guò)燒、裂紋、苛性脆化等缺陷。3、有些鍋爐在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸和安裝時(shí)，就存在先天性隱患，一旦投入使用，就會(huì)發(fā)生問(wèn)題，因此應(yīng)按照《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定對(duì)鍋爐進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督。鍋爐的設(shè)計(jì)應(yīng)送鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)審查，并經(jīng)批準(zhǔn)。設(shè)計(jì)鍋爐的單位，應(yīng)對(duì)鍋爐的設(shè)計(jì)安全性能負(fù)責(zé)，鍋爐的受壓元件應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。1.1.2鍋爐的特點(diǎn)4、制造鍋爐的單位必須取得制造資格許可證，必須按有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行原材料檢驗(yàn)、工藝管理制度和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)制度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量不合格或安金閥、水位表、壓力表、排污閥不齊全的產(chǎn)品不準(zhǔn)出廠。鍋爐出廠應(yīng)有質(zhì)量合格證明書。安裝鍋爐的單位應(yīng)由專業(yè)安裝單位施工，專業(yè)安裝單位應(yīng)經(jīng)省、市級(jí)勞動(dòng)部門審查批準(zhǔn)。5、安裝鍋爐的單位應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，安裝單位和使用單位應(yīng)共同對(duì)鍋爐的安裝質(zhì)量進(jìn)行分段驗(yàn)收和總體驗(yàn)收，水壓試驗(yàn)和總體驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)有當(dāng)?shù)刂鞴懿块T參加。6、日常管理至關(guān)重要。啟動(dòng)、運(yùn)行、停爐。1.1.3鍋爐主要參數(shù)1.1.3鍋爐主要參數(shù)鍋爐的主要參數(shù)

,

包括鍋爐產(chǎn)生熱能的數(shù)量和質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面的指標(biāo)。如蒸汽鍋爐的主要參數(shù)是生產(chǎn)蒸汽的數(shù)量和蒸汽的壓力、溫度

,

熱水鍋爐的主要參數(shù)是熱水的流量和熱水的壓力、溫度。一、鍋爐出力。

蒸汽鍋爐的出力是指每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽數(shù)量

,

也稱為鍋爐的蒸發(fā)量

,

用以表示其產(chǎn)汽的能力。蒸發(fā)量又稱為容量

,

用符號(hào)

D

來(lái)表示

,

常用的單位是

“t/h“

。

新鍋爐出廠時(shí)

,

銘牌上所標(biāo)示的蒸發(fā)量

,

指的是這臺(tái)鍋爐的額定蒸發(fā)量。所謂額定蒸發(fā)量

,

是指鍋爐燃用設(shè)計(jì)的燃

料品種

,

并在設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行

,

即在規(guī)定的壓力、溫度和一

定的熱效率下

,

長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量。1.1.3鍋爐主要參數(shù)熱水鍋爐的出力是指鍋爐在確保安全的前提下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行

,

每小時(shí)輸出熱水的有效供熱量

,

稱為鍋爐的額定供熱

量。熱水鍋爐的額定供熱量用熱功率表示

,

其單位為

“MW“

。二、鍋爐壓力：對(duì)蒸汽鍋爐，指在額定工況下，過(guò)熱器、再熱器出口處的過(guò)熱蒸汽壓力。如沒(méi)有過(guò)熱器、再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力。單位Mpa或工程大氣壓（at）。1Mpa=10.2≈10工程大氣壓。鍋爐銘牌上標(biāo)示的壓力是鍋爐設(shè)計(jì)壓力，又稱額定工作壓力三、溫度：對(duì)蒸汽鍋爐，過(guò)熱器、再熱器出口處（或）的過(guò)熱蒸汽的溫度。如沒(méi)有過(guò)熱器、再熱器、即指鍋爐出口處的飽和蒸汽溫度。單位（0C）<br>（4）給水溫度<br>省煤器的進(jìn)水溫度。單位（0C）。1.1.3鍋爐主要參數(shù)1.1.4鍋爐發(fā)展史18世紀(jì)上半葉，英國(guó)煤礦使用的蒸汽機(jī)，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀(jì)，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個(gè)盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來(lái)改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。1.1.4鍋爐發(fā)展史1.1.4鍋爐發(fā)展史隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來(lái)，通過(guò)磚砌的煙道排向煙囪并對(duì)鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開(kāi)始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐；后來(lái)加到兩個(gè)火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開(kāi)夏鍋爐。1.1.4鍋爐發(fā)展史1.1.4鍋爐發(fā)展史1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火（煙氣）在管內(nèi)流過(guò)。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。火筒鍋爐和火管鍋爐合稱鍋殼鍋爐。火筒鍋爐已趨淘汰，而火管鍋爐則仍在應(yīng)用。Boilerexplosion18501.1.4鍋爐發(fā)展史19世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，其發(fā)展見(jiàn)圖2。直水管鍋爐壓力和容量都受到限制。20世紀(jì)初期，汽輪機(jī)開(kāi)始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐（圖3）。開(kāi)始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過(guò)熱器和省煤器的應(yīng)用和鍋筒內(nèi)部汽水分離元件的改進(jìn)，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐(圖4),水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同造成密度差而產(chǎn)生自然流動(dòng)。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同時(shí)，從30年代開(kāi)始應(yīng)用直流鍋爐。40年代開(kāi)始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。輔助循環(huán)鍋爐又稱強(qiáng)制循環(huán)鍋爐(圖5),它是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在下降管系統(tǒng)內(nèi)加裝循環(huán)泵，以加強(qiáng)蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。直流鍋爐（圖6）中沒(méi)有鍋筒,給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過(guò)熱器等蒸發(fā)受熱面變成過(guò)熱蒸汽送往汽輪機(jī)，各部分流動(dòng)阻力全由給水泵來(lái)克服。鍋爐的發(fā)展

在鍋爐的發(fā)展過(guò)程中，燃料種類對(duì)爐膛和燃燒設(shè)備有很大的影響。因此，不但要求發(fā)展各種爐型來(lái)適應(yīng)不同燃料的燃燒特點(diǎn)，而且還要提高燃燒效率以節(jié)約能源。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物（硫氧化物和氮氧化物）。早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現(xiàn)后開(kāi)始采用機(jī)械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應(yīng)用。后出現(xiàn)了拋煤機(jī)。拋煤機(jī)可以配在固定火床上，也可以配在鏈條爐排上而成為拋煤機(jī)鏈條爐排。20年代開(kāi)始使用室燃爐，室燃爐燃燒煤粉和油。煤由磨煤機(jī)磨成煤粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發(fā)電機(jī)組的容量遂不再受燃燒設(shè)備的限制。1、鍋爐基本知識(shí)1.2鍋爐的分類及型號(hào)鍋爐型號(hào)及表示GB/T1626-92《工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號(hào)編制方法》規(guī)定：工業(yè)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。△△△××----××/×××------△×

設(shè)計(jì)次序燃料種類代號(hào)

過(guò)熱蒸汽溫度或出水/進(jìn)水溫度額定蒸發(fā)量額定熱功率工作壓力燃燒設(shè)備代號(hào)鍋爐總體型式代號(hào)第一部分第二部分第三部分1.2鍋爐的分類鍋爐總體型式代號(hào)見(jiàn)下表：火管（鍋殼）鍋爐水管鍋爐鍋爐總體型式代號(hào)鍋爐總體型式代號(hào)立式水管LS單鍋筒立式DL立式火管LH單鍋筒縱置式DZ臥式外燃WW單鍋筒橫置式DH臥式內(nèi)燃WN雙鍋筒縱置式SZ雙鍋筒橫置式SH縱橫鍋筒式ZH電站鍋爐編號(hào)規(guī)則1.2鍋爐的分類分類方法鍋爐類型簡(jiǎn)要說(shuō)明按用途分類電站鍋爐用于發(fā)電,大多為大容量、高參數(shù)鍋爐，火室燃燒，燃燒效率高工業(yè)鍋爐用于工業(yè)生產(chǎn)和采暖，大多為低參數(shù)、小容量鍋爐，火床燃燒（也有火室燃燒），熱效率較低，出口工質(zhì)為蒸汽的稱為蒸汽鍋爐，出口工質(zhì)為熱水稱為熱水鍋爐。船用鍋爐用作船舶動(dòng)力，一般采用低、中參數(shù)，大多燃油，要求鍋爐體積小，重量輕機(jī)車鍋爐用作機(jī)車動(dòng)力，一般為小容量低參數(shù)，火床燃燒，以燃煤為主，鍋爐設(shè)計(jì)緊湊1.2鍋爐的分類按結(jié)構(gòu)分類火管鍋爐煙氣在火管內(nèi)流動(dòng)，一般為小容量低參數(shù)鍋爐，熱效率較低但構(gòu)造簡(jiǎn)單，水質(zhì)要求低，維修方便水管鍋爐汽、水在管內(nèi)流動(dòng)，高低參數(shù)都有，水質(zhì)要求高1.2鍋爐的分類

按循環(huán)方式分類自然循環(huán)鍋爐具有鍋筒，利用下降管和上升管中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)，只能在臨界壓力以下多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐（也稱輔助循環(huán)鍋爐）具有鍋筒和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中的工質(zhì)密度差和循環(huán)泵壓頭建立工質(zhì)循環(huán)，只能臨界壓力下低倍率循環(huán)鍋爐具有汽水分離器和循環(huán)泵，主要靠循環(huán)泵建立工質(zhì)循環(huán)，可用于亞臨界和超臨界壓力，循環(huán)倍率1.25—2.0直流鍋爐無(wú)鍋筒，給水靠水泵壓頭一次通過(guò)受熱面產(chǎn)生蒸汽，適應(yīng)于高壓和超臨界復(fù)合循環(huán)鍋爐具有在循環(huán)泵，鍋爐負(fù)荷低時(shí)按再循環(huán)方式，負(fù)荷高時(shí)按直流方式，適應(yīng)于亞臨界和超臨界壓力1.2鍋爐的分類按鍋爐出口工質(zhì)壓力分類低壓鍋爐壓力小于1.27MPa,(13大氣壓)中壓鍋爐壓力為3.82MPa,(39大氣壓)高壓鍋爐壓力為9.8MPa,(100大氣壓)超高壓鍋爐壓力為13.72MPa,(140大氣壓)亞臨界壓力鍋爐壓力為13.72MPa,(170大氣壓)超臨界壓力鍋爐壓力大于22.11MPa(225.65大氣壓)1.2鍋爐的分類按燃燒方式分類火床燃燒鍋爐主要用于工業(yè)鍋爐，包括固定爐排爐，活動(dòng)手搖爐排爐，拋煤機(jī)鏈條爐、震動(dòng)爐排爐、下飼式爐排爐和往復(fù)爐排爐等，燃料主要在爐排上燃燒火室燃燒鍋爐主要用于電站鍋爐，液體燃料、氣體燃料和煤粉鍋爐，燃料主要在爐膛內(nèi)懸浮燃燒旋風(fēng)爐有臥式和立式兩種，燃用粗煤粉或煤屑，微粒在旋風(fēng)筒中央懸浮燃燒，較大顆粒貼在筒壁燃燒，液態(tài)排渣沸騰燃燒鍋爐送入爐排的空氣流速較高，燃煤在爐排上面的沸騰床上沸騰燃燒，宜燃用劣質(zhì)煤，主要用于工業(yè)鍋爐。目前開(kāi)發(fā)了