承压类特种设备基本知识锅炉

承压类特种设备基本知识省特检院科技开发研究中心目录1、锅炉基本知识2、压力容器基本知识3、压力管道基本知识省特检院科技开发研究中心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。省特检院科技开发研究中心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。省特检院科技开发研究中心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。省特检院科技开发研究中心1.1概述1.1.2锅炉的特点一、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。省特检院科技开发研究中心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。省特检院科技开发研究中心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。省特检院科技开发研究中心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。省特检院科技开发研究中心1.1.2锅炉的特点二、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。三、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。省特检院科技开发研究中心1.1.2锅炉的特点四、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。五、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。六、日常管理至关重要。启动、运行、停炉。省特检院科技开发研究中心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、容量（输出功率）蒸汽锅炉：指蒸发量,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。省特检院科技开发研究中心1.1.3锅炉主要参数热水锅炉、有机热载体炉：指供热量，用符号Q来表示,常用的单位是“MW“。二、锅炉压力：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）。热水锅炉：指出水阀入口处的热水压力。三、温度：蒸汽锅炉：为出口处饱和或过热蒸汽的温度。热水锅炉：进出、口热水的温度。单位是：℃K（开尔文）省特检院科技开发研究中心1.1.4饱和水和水蒸气的性质1.蒸发和沸腾2.饱和温度3.饱和水和饱和蒸汽4.湿饱和蒸汽和干饱和蒸汽5.湿热和潜热（液化热和蒸发热）焓省特检院科技开发研究中心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。△△△××----××/×××------△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锅炉总体型式代号省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号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省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号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，锅炉设计紧凑省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号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，水质要求高省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号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省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号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)省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号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。目前开发了较多大型循环流化床锅炉省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号按所用燃料分类固体燃料锅炉燃用煤等固体燃料液体燃料锅炉燃用重油等液体燃料气体燃料锅炉燃用天然气等气体燃料余热锅炉利用冶金、石化等工业余热作热源原子能锅炉利用核反应堆所释放的热能作热源的蒸汽发生器废料锅炉利用垃圾、树皮、废液等废料作燃料的锅炉其它能源锅炉利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器省特检院科技开发研究中心1.2锅炉的分类及型号按排渣方式分类固态排渣锅炉灰渣固态排出液态排渣锅炉灰渣液态从渣口排出，在裂化箱的冷却水中裂化成小颗粒后排入水沟冲走按锅筒布置分类单锅筒总置式、单锅筒横置式、双锅筒纵置式电站锅炉一般采用单锅筒式，工业锅炉采用单锅筒或双锅筒式按炉型分类倒U型，塔型、箱型、N型、D型、A型D型及A型用于工业锅炉，其它炉型一般用于电站锅炉出厂型式快装、组装、散装小型锅炉采用快装型式省特检院科技开发研究中心1.3锅炉结构1.3.1锅炉结构的基本要求1、个部分在运行时应能按设计预订方向自由膨胀；2、保证各循环回路的水循环正常，所有受热面都应得到可靠的冷却；3、各受压部件应有足够的强度和稳定性；4、各受压、部件结构的形式，开孔和焊缝的布置应尽量避免或减小复合应力和应力集中；5、水冷壁炉膛的结构应有足够的承载能力；6、炉墙应具有良好的密封性和耐热性；7、锅炉钢架等承重结构在承受设计载荷时，应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性。省特检院科技开发研究中心1.3锅炉结构8、便于安装、运行操作、检修和清洗内部；9、要根据锅炉参数和燃料的适应性来选用锅炉结构和燃烧设备。10、要合理配置辅机设备，还要考虑安全附件和自控装置的可靠性。省特检院科技开发研究中心1.3锅炉结构锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。省特检院科技开发研究中心1.3锅炉结构锅炉的发展分锅和炉两个方面。18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，包括瓦特的初期蒸汽机在内，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。ThomasNewcomen(1711)ModelofThomasSavery’ssteampump,c.1740.ThismodelwasconstructedbyDrJTDesaguliersforStephenDemainbray.Savery’swasthefirststeampump.省特检院科技开发研究中心1.3锅炉结构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。ThomasNewcomen(1711)THISlaterNewcomenengineisbeingusedtopoweracoalmine.Thedomedboileranditsassociatedchimneyareint