锅炉原理-朱宇龙

锅炉基础知识杭州市特种设备检测院朱宇龙2012年12月本人简介：工作单位：杭州市特种设备检测院职称：高级工程师职务：锅炉二部责任工程师学历：武汉大学材料和无损检测硕士资质：锅炉检验师，压力容器检验师RT三级，MT三级，PT三级，UT二级E-mail：[e-mail]第一章:概述锅炉，从字面上来讲，就是由“锅”和“炉”两个部分所组成的热力设备。“炉”就是锅炉中燃烧燃料的部分，它的作用是提供燃料燃烧条件和空间，使燃料（例如煤）在其中燃烧。“炉”内燃烧产生的热量由“锅”来吸收；“锅”是锅炉中充满水和汽的部分，它吸收“炉”放出的热量后，使水被加热到所需温度（热水锅炉）或者转变为工作压力下的蒸汽（蒸汽锅炉）。《特种设备安全监察条例》锅炉定义：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。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。锅炉发展简史随着工业的发展，锅炉向两个方向发展：–在圆筒内部增加受热面积。开始是在一个大圆筒内增加了一火筒，然后两个，直到多个。最后发展为现代的火管锅炉。–增加筒外部的受热面积，即增加水筒的数目。燃料在筒外燃烧，与火管锅炉的发展相似，水筒的数目不断增加，发展成为很多小直径的水管。由于水在管中流动，称为水管锅炉。水管锅炉的发展有两个分支：–横水管锅炉：逐渐被淘汰–竖水管锅炉：现代锅炉的主要形式锅炉发展过程简图锅炉的发展史就是为了增加蒸发量、提高蒸汽参数、减少煤耗、节省钢材和改进工艺过程的历史。电站锅炉：向高效率（部分减少污染）、大容量、高参数、低污染、自动化、高可靠性、低成本（金属消耗量）方向发展；工业锅炉：更注重高效率、低污染、自动化、低成本（金属消耗量）；生活锅炉：追求低污染、自动化、安全可靠。锅炉发展方向：锅炉主要参数1：蒸发量（功率）：每个小时产生的蒸汽数量；对于热水锅炉和有机热载体锅炉则指输出功率；1t∕h=0.7MW2：压力：指锅炉出口处（锅筒或过热器出口集箱）的工作压力（表压）；3：温度：锅炉出口介质的温度；工业锅炉一般为饱和温度；有过热器锅炉一般指过热器出口温度；锅炉的蒸发量: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。–又称为“出力”或“容量”–符号:D–常用的单位:t／h分类：–额定蒸发量–经济蒸发量–最大蒸发量额定蒸发量：–锅炉在额定压力，蒸汽温度、额定给水温度下，使用设计燃料和保证设计效率的条件下连续运行所应达到的每小时蒸发量。–新锅炉出厂时，铭牌上所标示的蒸发量就是这台锅炉的额定蒸发量。经济蒸发量（ECR）：–在保证安全的前提下，锅炉连续运行，热效率最高时的蒸发量。–锅炉的经济蒸发量应在额定蒸发量的80％～100％范围内。锅炉最大蒸发量（MCR）：–指在规定的工作压力下或低于工作压力下，连续运行，不考虑其经济效果，每小时能产生的最大蒸发量。–最大时可大于额定蒸发量的20％。锅炉蒸汽压力和温度：–指过热器主汽阀出口处的过热蒸汽压力和过热蒸汽温度。–对于无过热器的锅炉，用主汽阀出口处的饱和蒸汽压力和温度表示。锅炉给水温度：–指进省煤器的给水温度–对无省煤器的锅炉指进锅炉锅筒的水的温度。对产生饱和蒸汽的锅炉，蒸汽的温度和压力存在一一对应的关系。电站锅炉概述表2-1工业蒸汽锅炉参数系列额定蒸发量额定出口蒸汽压力MPa0.40.71.01.251.62.5额定出口蒸汽温度℃饱和饱和饱和饱和250350饱和350饱和3504000.1△0.2△△0.5△△1△△△2△△△△4△△△△6△△△△△△△8△△△△△△△△△10△△△△△△△△△15△△△△△△△△20△△△△△△△35△△△△△△65△△电站锅炉概述表2-2热水锅炉参数系列额定热功率额定出口热水温度℃95/70115/70130/70150/90180/110额定出口热水压力MPa0.40.71.00.71.01.01.251.251.62.50.1△0.2△0.35△△0.7△△△1.4△△△2.8△△△△△△△△4.2△△△△△△△7.0△△△△△△△10.5△△△14.0△△△△29.0△△△△46.0△△58.0△△116.0△△第二章:锅炉分类及型号一、锅炉的分类电站锅炉:发电工业锅炉:工业生产生活锅炉:采暖和热水供应火管锅炉:烟气在管内流过水管锅炉:汽水在管内流过按循环方式自然循环锅炉:控制（强制）循环锅炉:直流锅炉: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应用.无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面，适用于各种压力。在循环回路的下降管与上升管之间设置循环泵用以辅助水循环并作强制流动，又称辅助循环锅炉，只能在临界压力以下应用。复合循环锅炉：具有再循环泵。锅炉负荷低时按再循环方式运行，负荷高时按直流方式运行。可应用于亚临界压力和超临界压力锅炉的分类按出口工质压力常压锅炉:表压为零微压锅炉:表压为几十个Pa低压锅炉:压力一般1.275MPa中压锅炉:压力为3.825MPa高压锅炉:压力一般为9.8MPa超高压锅炉：压力一般为13.73MP亚临界压力锅炉：压力一般为16.67MPa超临界压力锅炉：压力23～25MPa超超临界压力锅炉：压力一般27MPa按燃烧方式火床燃烧锅炉火室燃烧锅炉旋风燃烧锅炉按所用燃料或能源固体燃料锅炉液体燃料锅炉气体燃料锅炉余热锅炉原子能锅炉？废料锅炉按锅炉房型式露天半露天室内地下洞内电站锅炉工业锅炉按锅炉出厂型式快装锅炉组装锅炉散装锅炉小型锅炉工业锅炉，电站锅炉第二章:锅炉分类及型号工业锅炉型号（蒸汽锅炉）WNS10—1.6/350—AⅡ总体型式代号燃烧设备代号额定蒸发量额定热功率额定蒸汽压力过热蒸汽温度燃料种类代号第二章:锅炉分类及型号工业锅炉型号（热水锅炉）QXW2.8—0.7/95/75—AⅡ锅炉型式代号燃烧设备代号额定功率代号允许工作压力额定进出水温度燃料种类代号第二章:锅炉分类及型号总体型式代号总体型式代号立式水管LS单锅筒横置式DH立式火管LH双锅筒纵置式SZ卧式外燃WW双锅筒横置式SH卧式内燃WN纵横锅筒式ZH单锅筒纵置式DZ强制循环式QX第二章:锅炉分类及型号燃烧设备代号燃烧设备代号固定炉排G抛煤机P固定双层炉排C振动炉排Z活动手摇炉排H下饲炉排A链条炉排L沸腾炉F往复炉排W室燃炉S第二章:锅炉分类及型号电站锅炉型号（SG上锅，YG济锅，NG杭锅，HG哈锅，DG东锅）SG-420/13.7-M417：表示上海锅炉厂制造的蒸发量420t/h，过热器出口压力13.7MPa，燃煤锅炉，第417次设计；HG一670/13.72一M：表示哈尔滨锅炉厂制造的670t/h，13.72MPa工作压力的电站锅炉，设计燃料为煤，原型设计；SG一1000/16.66一YM2表示：上海锅炉厂制造的1000t/h，16.66MPa工作压力的电站锅炉，设计燃料为油煤两用，第二次变型设计。第三章:锅炉主要受压部件锅炉结构基本要求1：按照预定方向膨胀；2：各循环回路水循环正常；3：受压部件足够强度，结构形式避免应力集中；4：炉膛有足够承载力；5：炉墙有密封性；6：方便安装、使用、检修和清洗；7：合理配置辅机和安全附件；工业锅炉主要受压部件1：锅筒（锅壳）2：炉胆3：回燃室4：封头5：炉胆顶6：下脚圈7：管板8：集箱9：水管、火管禁止T型接头224222427002578257870070025782578700189827601898189827601898+46794+41612+42323+46842+49938+53600预热器中心线6770炉膛中心线1427+25201+29044+32553+35839+39069+422441000135401277053226555655522187（宽）X15632（深）9500480011700+29880+26037省煤器+38280+37840+42720+43720启动分离器主蒸汽出口再热蒸汽出口低温再热器一级过热器省煤器末级过热器高温再热器屏式过热器燃烬风口LNASB燃烧器+66345+69415+69815+68815大包顶部+70695+72425+63975+35750+19922+13500+9400-1000+0.0m(GRADE)顶棚管+63844+47844+43859+34560+33388+22194+5200+18351去贮水箱电站锅炉主要受压部件锅筒、汽水分离器省煤器水冷壁过热器再热器集箱汽水连接管自然循环锅炉汽水流程：（一）、锅筒→下降管→下集箱→水冷壁→上集箱→锅筒（饱和蒸汽）（二）、省煤器→锅筒→下降管→水冷壁→锅筒→包墙过热器→低温过热器→过热减温器→中温过热器→过热减温器→高温过热器（过热蒸汽）。直流锅炉循环回路汽水流程：省煤器→水冷壁→外置汽水分离器→包墙过热器→低温过热器→过热减温器→中温过热器→过热减温器→高温过热器。再热系统汽水流程：低温再热器→再热减温器→高温再热器。第四章:锅炉制造、安装单位锅炉制造许可级别划分级别制造锅炉范围A不限B额定蒸汽压力小于及等于2.5MPa的蒸汽锅炉（表压，下同）C额定蒸汽压力小于及等于0.8MPa且额定蒸发量小于及等于1t/h的蒸汽锅炉;额定出水温度小于120℃的热水锅炉D额定蒸汽压力小于及等于0.1MPa的蒸汽锅炉;额定出水温度小于120℃且额定热功率小于及等于2.8MW的热水锅炉注:1.额定出水温大于及等于120℃的热水锅炉，按照额定出水压力分属于C级及其以上各级。第四章:锅炉制造、安装单位锅炉安装改造许可证级别划分级别许可安装改造锅炉的范围A参数不限B额定出口压力≤2.5MPa的锅炉C额定出口压力≤1.6MPa的锅炉现场安装,组装铸铁锅炉注:对于从事较单一工作范围的锅炉安装改造单位,可申请单项范围的许可，如:限安装(或改造),限铸铁锅炉等。第五章:锅炉无损检测要求锅规第4.5条焊接及相关检验：1.外观检验；2.通球检验；3.化学成分分析；4.无损检测；5.力学性能检验6.水压试验。第4.5.4.1条无损检测人员应按照有关安全技术规范进行考核，取得资格证书后，方可从事相应方法和技术等级的无损检测工作。第五章:锅炉无损检测要求第4.5.4.3条无损检测标准。锅炉受压部件无损检测方法应当符合NB/T47013（JB/T4730）《承压设备无损检测》的要求。管子对接接头X射线实时成像，应当符合相应技术规定。GB/T19293-2003《对接焊缝X射线实时成像检测法》第4.5.4.4条无损检测技术等级及焊接接头质量等级。（1）锅炉受压部件焊接接头的射线检测技术等级不低于AB级，焊接接头质量等级不低于Ⅱ级；（2）锅炉受压部件焊接接头的超声检测技术等级不低于B级，焊接接头质量等级不低于Ⅰ级；（3）表面检测的焊接接头质量等级不低于Ⅰ级。第五章:锅炉无损检测要求第4.5.4.6条无损检测选用方法和比例（1）蒸汽锅炉受压部件焊接接头的无损检测方法和比例应当符合表4-1的要求。第五章:锅炉无损检测要求谢谢大家！压力与饱和温度对应表压力（MPa）温度（℃）压力（MPa）温度（℃）0.11201.51980.41512.02120.71652.52241.018022374返回锅炉无损检测原则：1.交叉部位优先检测2.高参数、大容量锅炉无损检测要求高（检测比例、合格级别）3.不是100﹪检测而是抽查4.采用RT、UT并用5.对封头和下脚圈的拼缝，应在加工成型后，进行检测。返回6.锅炉中的重要角焊缝，一般不采用RT检测，而采用UT检测；7.需做热处理的焊接接头，无损检测要在热处理之后进行；8.厚度≥70mm的管子，在焊到20mm时要进行100﹪的射线检测；9.锅炉定期检验时，若宏观检查未发现明显变形时，一般不采取RT或UT检测，但对重要的角焊缝和主体焊