承压类特种设备基本知识-锅炉.ppt

承 压 类 特 种 设 备基 本 知 识,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,1、锅炉基本知识,1.1概述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。,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。,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。,1.1概述,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。,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。,锅炉的特点,2007年月日日本东京涩谷区一温泉水疗馆日下午发生爆炸，造成一名年轻女子死亡，人受伤。,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。,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。,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。,锅炉主要参数,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。,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）,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,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,1.2锅炉的分类及型号,锅炉总体型式代号见下表：,1.2锅炉的分类及型号,1.2锅炉的分类及型号,1.2锅炉的分类及型号,1.2锅炉的分类及型号,1.2锅炉的分类及型号,1.2锅炉的分类及型号,1.2锅炉的分类及型号,1.3锅炉结构,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。,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。,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。,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。,Thomas Newcomen(1711),Model of Thomas Saverys steam pump,c.1740.This model was constructed by Dr JT Desaguliers for Stephen Demainbray.Saverys was the first steam pump.,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。,Thomas Newcomen(1711)THIS later Newcomen engine is being used to power a coal mine.The domed boiler and its associated chimney are in the foreground,with the unprotected mechanism behind.,1.3锅炉结构,后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。,1.3锅炉结构,随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉。,1.3锅炉结构,后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。,1.3锅炉结构,1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火（烟气）在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。,火筒锅炉和火管锅炉合称锅壳锅炉。火筒锅炉已趋淘汰，而火筒锅炉则仍在应用。,1.3锅炉结构,1.3锅炉结构,Boiler explosion 1850,1.3锅炉结构,锅壳锅炉发展：,圆筒锅炉,单火筒锅炉,双火筒锅炉,火管锅炉,火筒火管锅炉,立式火管锅炉,1.3锅炉结构,火管锅炉的缺点：火管式锅炉受热面积少，容量小,工作压力低，金属耗量大，效率低，并且水容积大。如发生受热面金属损裂、爆破等情况，易发生爆炸危险，因此，这种形式的锅炉，显然不能适应后来单台容量加大，气压、气温日益增长的电站动力的要求，所以此种锅炉目前在电站中已不应用。火管锅炉的优点：它的构造较简单，水及蒸汽容积大，对负荷变动适应性较好，对水质的要求比水管式锅炉底维修也较方便，故目前各国还在制造，多用于一些小型工业企业生产，交通运输及生活取暖用汽上。,1.3锅炉结构,1.3锅炉结构,19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。,The first example of the Steinmueller Boiler,1874,1.3锅炉结构,初期的水管锅炉只用直水管。直水管锅炉压力和容量都受到限制。,纵锅筒分集箱式锅炉,横锅筒分集箱式锅炉,1.3锅炉结构,直水管锅炉的缺点：汽水系统缺乏弹性，管子集箱等受热部件膨胀受限制时易损坏受压部件；沸腾管束倾斜度小，汽水循环不良，工作不可靠；集箱上手孔多，制造费时，金属耗量大，易发生泄漏。因此这种锅炉的工作压力仍不能提高，容量也受限制，因之现时已很少使用。直水管锅炉的优点：这种锅炉易于制造,易于清理水垢,在国外中小容量锅炉中还有采用这种型式的.,1.3锅炉结构,20世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用和锅筒内部汽水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。,多锅筒锅炉三锅筒锅炉双锅筒锅炉单锅筒锅炉,1.3锅炉结构,弯水管锅炉的特点：弯水管式锅炉开始时采用多锅筒式，以保证有足够多的受热面和较大的蓄水容积。因此，金属耗量大，优点并不显著。随着生产发展的需要，材料，制造工艺，水处理技术以及热工控制技术方面的进步，锅炉技术水平也得到很快的提高。特别是水冷壁式锅炉的出现，过热器及省煤器的应用，以及锅筒内部分离元件的改进，可以减少锅筒的数目，节约金属,，提高锅炉热效率，以及提高锅炉的容量和参数。,1.3锅炉结构,锅筒：自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重的部件之一。主要功能是储水，进行汽水分离，运行中排除锅水中的盐水和泥渣。,2080t/h亚临界压力控制循环锅炉锅筒,1.3锅炉结构,锅壳：是锅壳式锅炉中“包围”汽水、风烟、燃烧系统的外壳，又称筒壳。炉胆：是锅壳式锅炉包围燃料空间的壳体。下脚圈：连接锅壳和炉胆的部件，只在立式锅炉中采用。,1.3锅炉结构,炉门圈：连接锅壳和炉胆之间燃料进入燃烧室，燃料所经过的一段管子。喉管、冲天管：链接于锅壳和炉胆之间烟气排出时所经过的一段管子。这三个部件仅用于立式锅炉。,1.3锅炉结构,联箱：又名集箱，是水管锅炉汽水系统中用以联接受热面管子的箱形（盒形）结构。除对流管束一般直接装接在锅筒上外，其它受热面管子，一般都是由联箱联接，每个联箱所联接的管子构成一个管组。早期设计制造的锅炉，联箱都是方形或矩形的箱体，它的名也是由此而来。现代锅炉中的联箱，多是用直径较大的无缝钢管，两端加焊封头制成。为了联接受热面管子，联箱上开有较多的管孔，还有手孔及疏水、排污管孔等。水管锅炉设置联箱，不但可以大大减少锅筒壳壁的开孔数量，避免锅筒强度过分削弱，而且还可以使受热面的受热情况与工质流量分配状况比较均匀，有利于提高锅炉运行的安全可靠性。,1.3锅炉结构,受热面管子：包括烟管和水管。水冷壁：敷设在锅炉炉膛内壁、由许多并联管子组成的蒸发受热面。水冷壁的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生蒸汽或热水，并降低炉墙温度,保护炉墙。在大容量锅炉中，炉内火焰温度很高，热辐射的强度很大。锅炉中有4050甚至更多的热量由水冷壁所吸收。除少数小容量锅炉外，现代的水管锅炉均以水冷壁作为锅炉中最主要的蒸发受热面。水冷壁按结构分为：光管式和膜式两种。,1.3锅炉结构,下降管：作用是与水冷壁、联箱、锅筒形成水循环回路。是用较大直径的锅炉钢管制成，一般布置在炉膛外面，不受热。,1.3锅炉结构,过热器：锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件，又称蒸汽过热器。大部分工业锅炉不装设过热器，因为许多工业生产流程和生活设施只需要饱和蒸汽。在电站、机车和船用锅炉中，为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率，一般都装有过热器。采用过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。省煤器：布置在锅炉尾部烟道内加热给水的部件。它的作用是吸收锅炉尾部烟气中的部分热量，降低排烟温度，以节省燃料。现代锅炉一般都有省煤器。省煤器一词来源于燃煤锅炉，对于燃油、气和其他燃料的锅炉习惯上也称为省煤器。省煤器按出口水是否汽化分为沸腾式和非沸腾式。,1.3锅炉结构,再热器：设置在锅炉内用于将汽轮机高压缸或中压缸的排汽再加热到所要求温度的部件。再热器由管子和集箱组成。蒸汽和烟气分别在管内、外流过。按传热方式的不同，再热器可分为对流式和辐射式。对流式再热器布置在对流烟道内；辐射式再热器布置在炉膛内。,1.3锅炉结构,以前的火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉都属于自然循环锅炉，水汽在上升、下降管路中因受热情况不同造成密度差而产生自然流动。在发展自然循环锅炉的同时，从30年代开始应用直流锅炉。40年代开始应用辅助循环锅炉。,1.3锅炉结构,辅助循环锅炉又称强制循环锅炉，它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系统内加装循环泵，以加强蒸发受热面的水循环。,1.3锅炉结构,炉的发展在锅炉的发展过程中，燃料种类对炉膛和燃烧设备有很大的影响。因此，不但要求发展各种炉型来适应不同燃料的燃烧特点，而且还要提高燃烧效率以节约能源。此外，炉膛和燃烧设备的技术改进还要求尽量减少锅炉排烟中的污染物（硫氧化物和氮氧化物）。早年的锅壳锅炉采用固定炉排，多燃用优质煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管锅炉出现后开始采用机械化炉排，其中链条炉排得到了广泛的应用。后出现了抛煤机。抛煤机可以配在固定火床上，也可以配在链条炉排上而成为抛煤机链条炉排。20年代开始使用室燃炉，室燃炉燃烧煤粉和油。煤由磨煤机磨成煤粉后用燃烧器喷入炉膛燃烧，发电机组的容量遂不再受燃烧设备的限制。,锅炉安全附件,锅炉安全附件安全阀 安全阀是锅炉必不可少的安全附件之一，它有两个作用：一是当锅炉压力达到额定限度时，安全阀自动开启，放出蒸汽，发出警报，使司炉人员能及时采取措施。二是安全阀开启后能排出足够的蒸汽，使锅炉压力不降，当压力下降至额定工作压力以下时，安全阀即能自动关闭。压力表：作用是用来测量和表示锅炉内压力的大小。水位表：水位表有玻璃管式与平板式两种，水位表上应划有高水位、中水位、低水位三根红线，水位表放水管应接至安全地点。排污阀：装在锅筒、立式锅炉的下脚圈的最低处，它的作用有：一是排放锅炉内的水垢和污渣，二是当锅炉满水或停炉清洗时可以排放余水。,锅炉安全附件,保护装置 低水位联锁保护装置：额定蒸发量大于或等于2t/h的锅炉，应装设高低水位报警和低水位联锁保护装置，即在锅炉缺水时能报警并停炉。超压联锁保护装置：额定蒸发量大于或等于6t/h的锅炉，应有超压联锁保护装置，即在超压时能报警，停炉。熄火保护装置：油（气）炉应有可靠的点火程序控制和熄火保护装置，避免油（汽）炉的炉膛发生爆炸。超温联锁保护装置：热载体炉应有该装置，当油温超过限定值时，报警并切断燃烧装置。,1、锅炉基本知识,1.4锅炉的工作过程锅炉汽水流程系统锅炉水循环锅炉工作过程简述,1、锅炉基本知识,1.5锅炉的无损检测要求原则,