承壓類特種設備基本知識-鍋爐

承壓類特種設備基本知識

——鍋爐

目錄1、鍋爐基本知識2、壓力容器基本知識3、壓力管道基本知識1、鍋爐基本知識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，把工質加熱到一定參數(shù)（溫度、壓力）的熱能轉換設備。鍋爐是供熱之源。鍋爐及鍋爐房設備的任務，在于安全、可靠、經(jīng)濟有效地將燃料的化學能轉化為熱能，進而將熱能傳遞給水，以產(chǎn)生熱水或蒸汽；或將燃料的化學能傳遞給其他工質，如導熱油等，以產(chǎn)生其他高溫的工質，如高溫導熱油。1.1.1鍋爐的定義及用途《特種設備安全監(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，不僅用來將熱能轉變成機械能（如電站鍋爐的氣輪機發(fā)電），蒸汽還廣泛地作為工業(yè)生產(chǎn)和采暖通風等方面所需熱量的熱載體。通常，我們把用于動力、發(fā)電方面的鍋爐，叫做動力鍋爐；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，與國產(chǎn)的300MW的汽輪發(fā)電機組配套的鍋爐，其容量為1025噸/小時，蒸汽壓力為17MPa（170個大氣壓），過熱蒸汽溫度為555℃。與我們相關的工業(yè)鍋爐，所產(chǎn)生的蒸汽或熱水均不需要過高的壓力和溫度，容量也不太大，壓力一般在2.5MPa（25個大氣壓）以下，溫度一般為飽和蒸汽溫度（或有過熱，過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1、鍋爐之所以視為特殊設備，除了因為它比較容易發(fā)生事故外，更重要的是它有發(fā)生爆炸的危險，當鍋爐爆炸時，它的破壞性很大。2006年8月17日撫順熱電廠3號鍋爐發(fā)生爆燃，9人不同程度受傷，其中1人經(jīng)搶救無效死亡。爆炸瞬間，蘑菇云升起。1.1.2鍋爐的特點鍋爐房墻倒房塌鍋爐“飛”來落在居民樓前2007年11月10日凌晨3時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1993年3月10日，浙江省寧波市北侖港發(fā)電廠一號機組發(fā)生一起特大鍋爐爐膛爆炸事故（按《電業(yè)生產(chǎn)事故調查規(guī)程》界定），造成死亡23人，重傷8人，傷16人，直接經(jīng)濟損失778萬元。該機組停運132天，少發(fā)電近14億度。一、事故經(jīng)過1993年3月10日14時07分24秒，北侖港發(fā)電廠1號機組鍋爐發(fā)生特大爐膛爆炸事故，人員傷亡嚴重，死23人，傷24人（重傷8人）。北侖港發(fā)電廠1號鍋爐是美國ABB－CE公司（美國燃燒工程公司）生產(chǎn)的亞臨界一次再熱強制循環(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。1.1.2鍋爐的特點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的侵蝕，而且長期受到煙氣的沖刷，高溫下鋼材腐蝕、磨損、變形加劇。如果管理不當，還會出現(xiàn)過燒、裂紋、苛性脆化等缺陷。3、有些鍋爐在設計、制造、運輸和安裝時，就存在先天性隱患，一旦投入使用，就會發(fā)生問題，因此應按照《熱水鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》和《蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定對鍋爐進行嚴格的監(jiān)督。鍋爐的設計應送鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機構審查，并經(jīng)批準。設計鍋爐的單位，應對鍋爐的設計安全性能負責，鍋爐的受壓元件應按有關規(guī)定進行強度計算。1.1.2鍋爐的特點4、制造鍋爐的單位必須取得制造資格許可證，必須按有關的標準和規(guī)定，嚴格執(zhí)行原材料檢驗、工藝管理制度和產(chǎn)品質量檢驗制度，保證產(chǎn)品質量。產(chǎn)品質量不合格或安金閥、水位表、壓力表、排污閥不齊全的產(chǎn)品不準出廠。鍋爐出廠應有質量合格證明書。安裝鍋爐的單位應由專業(yè)安裝單位施工，專業(yè)安裝單位應經(jīng)省、市級勞動部門審查批準。5、安裝鍋爐的單位應嚴格按有關施工及驗收技術規(guī)范進行施工，安裝單位和使用單位應共同對鍋爐的安裝質量進行分段驗收和總體驗收，水壓試驗和總體驗收時，應有當?shù)刂鞴懿块T參加。6、日常管理至關重要。啟動、運行、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)量和質量兩個方面的指標。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

D

來表示

,

常用的單位是

“t/h“

。

新鍋爐出廠時

,

銘牌上所標示的蒸發(fā)量

,

指的是這臺鍋爐的額定蒸發(fā)量。所謂額定蒸發(fā)量

,

是指鍋爐燃用設計的燃

料品種

,

并在設計參數(shù)下運行

,

即在規(guī)定的壓力、溫度和一

定的熱效率下

,

長期連續(xù)運行時每小時所產(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期連續(xù)運行

,

每小時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：對蒸汽鍋爐，指在額定工況下，過熱器、再熱器出口處的過熱蒸汽壓力。如沒有過熱器、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。鍋爐銘牌上標示的壓力是鍋爐設計壓力，又稱額定工作壓力三、溫度：對蒸汽鍋爐，過熱器、再熱器出口處（或）的過熱蒸汽的溫度。如沒有過熱器、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世紀上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，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，通過磚砌的煙道排向煙囪并對鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐；后來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。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)質鋼管的生產(chǎn)和脹管技術之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構成鍋爐的主要受熱面，火（煙氣）在管內(nèi)流過。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用。Boilerexplosion18501.1.4鍋爐發(fā)展史19世紀中葉，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)展見圖2。直水管鍋爐壓力和容量都受到限制。20世紀初期，汽輪機開始發(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的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐（圖3）。開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應用和鍋筒內(nèi)部汽水分離元件的改進，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。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同時，從30年代開始應用直流鍋爐。40年代開始應用輔助循環(huán)鍋爐。輔助循環(huán)鍋爐又稱強制循環(huán)鍋爐(圖5),它是在自然循環(huán)鍋爐的基礎上發(fā)展起來的。在下降管系統(tǒng)內(nèi)加裝循環(huán)泵，以加強蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。直流鍋爐（圖6）中沒有鍋筒,給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過熱器等蒸發(fā)受熱面變成過熱蒸汽送往汽輪機，各部分流動阻力全由給水泵來克服。鍋爐的發(fā)展

在鍋爐的發(fā)展過程中，燃料種類對爐膛和燃燒設備有很大的影響。因此，不但要求發(fā)展各種爐型來適應不同燃料的燃燒特點，而且還要提高燃燒效率以節(jié)約能源。此外，爐膛和燃燒設備的技術改進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)后開始采用機械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應用。后出現(xiàn)了拋煤機。拋煤機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鏈條爐排。20年代開始使用室燃爐，室燃爐燃燒煤粉和油。煤由磨煤機磨成煤粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發(fā)電機組的容量遂不再受燃燒設備的限制。1、鍋爐基本知識1.2鍋爐的分類及型號鍋爐型號及表示GB/T1626-92《工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號編制方法》規(guī)定：工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號由三部分組成，各部分之間用短橫線相連?！鳌鳌鳌痢?---××/×××------△×

設計次序燃料種類代號

過熱蒸汽溫度或出水/進水溫度額定蒸發(fā)量額定熱功率工作壓力燃燒設備代號鍋爐總體型式代號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見下表：火管（鍋殼）鍋爐水管鍋爐鍋爐總體型式代號鍋爐總體型式代號立式水管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電站鍋爐編號規(guī)則1.2鍋爐的分類分類方法鍋爐類型簡要說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，出口工質為蒸汽的稱為蒸汽鍋爐，出口工質為熱水稱為熱水鍋爐。船用鍋爐用作船舶動力，一般采用低、中參數(shù)，大多燃油，要求鍋爐體積小，重量輕機車鍋爐用作機車動力，一般為小容量低參數(shù)，火床燃燒，以燃煤為主，鍋爐設計緊湊1.2鍋爐的分類按結構分類火管鍋爐煙氣在火管內(nèi)流動，一般為小容量低參數(shù)鍋爐，熱效率較低但構造簡單，水質要求低，維修方便水管鍋爐汽、水在管內(nèi)流動，高低參數(shù)都有，水質要求高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密度差產(chǎn)生工質循環(huán)，只能在臨界壓力以下多次強制循環(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)回路中的工質密度差和循環(huán)泵壓頭建立工質循環(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直流鍋爐無鍋筒，給水靠水泵壓頭一次通過受熱面產(chǎn)生蒸汽，適應于高壓和超臨界復合循環(huán)鍋爐具有在循環(huán)泵，鍋爐負荷低時按再循環(huán)方式，負荷高時按直流方式，適應于亞臨界和超臨界壓力1.2鍋爐的分類按鍋爐出口工質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，活動手搖爐排爐，拋煤機鏈條爐、震動爐排爐、下飼式爐排爐和往復爐排爐等，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)懸浮燃燒旋風爐有臥式和立式兩種，燃用粗煤粉或煤屑，微粒在旋風筒中央懸浮燃燒，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，宜燃用劣質煤，主要用于工業(yè)鍋爐。目前開發(fā)了