承壓類特種設備基本知識-鍋爐課件

承壓類特種設備

基本知識目錄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）。生產工藝有特殊要求的除外。1.1概述1.1.2鍋爐的特點一、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，幸未造成居民傷亡。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，直接經濟損失778萬元。該機組停運132天，少發(fā)電近14億度。1.1.2鍋爐的特點二、鍋爐的受壓元件較一般壓力容器的工作條件更為惡劣，經常受到水、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。三、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鍋爐的特點四、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、工藝管理制度和產品質量檢驗制度，保證產品質量。產品質量不合格或安金閥、水位表、壓力表、排污閥不齊全的產品不準出廠。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)安裝單位應經省、市級勞動部門審查批準。五、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。六、日常管理至關重要。啟動、運行、停爐。1.1.3鍋爐主要參數(shù)熱水鍋爐、有機熱載體爐：指供熱量，用符號

Q

來表示

,

常用的單位是

“MW“

。二、鍋爐壓力：

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）。

熱水鍋爐：指出水閥入口處的熱水壓力。三、溫度：

蒸汽鍋爐：為出口處飽和或過熱蒸汽的溫度。

熱水鍋爐：進出、口熱水的溫度。單位是：℃K（開爾文）1.1.4飽和水和水蒸氣的性質1.蒸發(fā)和沸騰2.飽和溫度3.飽和水和飽和蒸汽4.濕飽和蒸汽和干飽和蒸汽5.濕熱和潛熱（液化熱和蒸發(fā)熱）焓1.2鍋爐的分類及型號鍋爐型號及表示GB/T1626-92《工業(yè)鍋爐產品型號編制方法》規(guī)定：工業(yè)鍋爐產品型號由三部分組成，各部分之間用短橫線相連?！鳌鳌鳌痢?---××/×××------△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1.2鍋爐的分類及型號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鍋爐的分類及型號按結構分類火管鍋爐煙氣在火管內流動，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、水在管內流動，高低參數(shù)都有，水質要求高1.2鍋爐的分類及型號按循環(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鍋爐的分類及型號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)了較多大型循環(huán)流化床鍋爐1.2鍋爐的分類及型號按所用燃料分類固體燃料鍋爐燃用煤等固體燃料液體燃料鍋爐燃用重油等液體燃料氣體燃料鍋爐燃用天然氣等氣體燃料余熱鍋爐利用冶金、石化等工業(yè)余熱作熱源原子能鍋爐利用核反應堆所釋放的熱能作熱源的蒸汽發(fā)生器廢料鍋爐利用垃圾、樹皮、廢液等廢料作燃料的鍋爐其它能源鍋爐利用地熱、太陽能等能源的蒸汽發(fā)生器1.2鍋爐的分類及型號按排渣方式分類固態(tài)排渣鍋爐灰渣固態(tài)排出液態(tài)排渣鍋爐灰渣液態(tài)從渣口排出，在裂化箱的冷卻水中裂化成小顆粒后排入水溝沖走按鍋筒布置分類單鍋筒總置式、單鍋筒橫置式、雙鍋筒縱置式電站鍋爐一般采用單鍋筒式，工業(yè)鍋爐采用單鍋筒或雙鍋筒式按爐型分類倒U型，塔型、箱型、N型、D型、A型D型及A型用于工業(yè)鍋爐，其它爐型一般用于電站鍋爐出廠型式快裝、組裝、散裝小型鍋爐采用快裝型式1.3鍋爐結構8、便于安裝、運行操作、檢修和清洗內部；9、要根據鍋爐參數(shù)和燃料的適應性來選用鍋爐結構和燃燒設備。10、要合理配置輔機設備，還要考慮安全附件和自控裝置的可靠性。1.3鍋爐結構鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。

1.3鍋爐結構后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。1.3鍋爐結構隨著鍋爐越做越大，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。1.3鍋爐結構后來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。1.3鍋爐結構1830年左右，在掌握了優(yōu)質鋼管的生產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?；鹜插仩t和火管鍋爐合稱鍋殼鍋爐?；鹜插仩t已趨淘汰，而火筒鍋爐則仍在應用。1.3鍋爐結構1.3鍋爐結構Boilerexplosion18501.3鍋爐結構鍋殼鍋爐發(fā)展：圓筒鍋爐單火筒鍋爐雙火筒鍋爐火管鍋爐火筒火管鍋爐立式火管鍋爐1.3鍋爐結構火管鍋爐的缺點：火管式鍋爐受熱面積少，容量小,工作壓力低，金屬耗量大，效率低，并且水容積大。如發(fā)生受熱面金屬損裂、爆破等情況，易發(fā)生爆炸危險，因此，這種形式的鍋爐，顯然不能適應后來單臺容量加大，氣壓、氣溫日益增長的電站動力的要求，所以此種鍋爐目前在電站中已不應用。火管鍋爐的優(yōu)點：它的構造較簡單，水及蒸汽容積大，對負荷變動適應性較好，對水質的要求比水管式鍋爐底維修也較方便，故目前各國還在制造，多用于一些小型工業(yè)企業(yè)生產，交通運輸及生活取暖用汽上

。1.3鍋爐結構1.3鍋爐結構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。Thefirstexampleofthe"SteinmuellerBoiler",18741.3鍋爐結構初期的水管鍋爐只用直水管。直水管鍋爐壓力和容量都受到限制?？v鍋筒分集箱式鍋爐橫鍋筒分集箱式鍋爐

1.3鍋爐結構直水管鍋爐的缺點：汽水系統(tǒng)缺乏彈性，管子集箱等受熱部件膨脹受限制時易損壞受壓部件；沸騰管束傾斜度小，汽水循環(huán)不良，工作不可靠；集箱上手孔多，制造費時，金屬耗量大，易發(fā)生泄漏。因此這種鍋爐的工作壓力仍不能提高，容量也受限制，因之現(xiàn)時已很少使用。

直水管鍋爐的優(yōu)點：這種鍋爐易于制造,易于清理水垢,在國外中小容量鍋爐中還有采用這種型式的.1.3鍋爐結構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。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。多鍋筒鍋爐——〉三鍋筒鍋爐——〉雙鍋筒鍋爐——〉單鍋筒鍋爐1.3鍋爐結構彎水管鍋爐的特點：彎水管式鍋爐開始時采用多鍋筒式，以保證有足夠多的受熱面和較大的蓄水容積。因此，金屬耗量大，優(yōu)點并不顯著。隨著生產發(fā)展的需要，材料，制造工藝，水處理技術以及熱工控制技術方面的進步，鍋爐技術水平也得到很快的提高。特別是水冷壁式鍋爐的出現(xiàn)，過熱器及省煤器的應用，以及鍋筒內部分離元件的改進，可以減少鍋筒的數(shù)目，節(jié)約金屬,，提高鍋爐熱效率，以及提高鍋爐的容量和參數(shù)。1.3鍋爐結構鍋筒：自然循環(huán)和多次強制循環(huán)鍋爐中，接受省煤器來的給水、聯(lián)接循環(huán)回路，并向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。鍋筒簡體由優(yōu)質厚鋼板制成，是鍋爐中最重的部件之一。

主要功能是儲水，進行汽水分離，運行中排除鍋水中的鹽水和泥渣。

2080t/h亞臨界壓力控制循環(huán)鍋爐鍋筒

1.3鍋爐結構鍋殼：是鍋殼式鍋爐中“包圍”汽水、風煙、燃燒系統(tǒng)的外殼，又稱筒殼。爐膽：是鍋殼式鍋爐包圍燃料空間的殼體。下腳圈：連接鍋殼和爐膽的部件，只在立式鍋爐中采用。1.3鍋爐結構爐門圈：連接鍋殼和爐膽之間燃料進入燃燒室，燃料所經過的一段管子。喉管、沖天管：鏈接于鍋殼和爐膽之間煙氣排出時所經過的一段管子。這三個部件僅用于立式鍋爐。1.3鍋爐結構聯(lián)箱：又名集箱，是水管鍋爐汽水系統(tǒng)中用以聯(lián)接受熱面管子的箱形（盒形）結構。除對流管束一般直接裝接在鍋筒上外，其它受熱面管子，一般都是由聯(lián)箱聯(lián)接，每個聯(lián)箱所聯(lián)接的管子構成一個管組。早期設計制造的鍋爐，聯(lián)箱都是方形或矩形的箱體，它的名也是由此而來。現(xiàn)代鍋爐中的聯(lián)箱，多是用直徑較大的無縫鋼管，兩端加焊封頭制成。為了聯(lián)接受熱面管子，聯(lián)箱上開有較多的管孔，還有手孔及疏水、排污管孔等。水管鍋爐設置聯(lián)箱，不但可以大大減少鍋筒殼壁的開孔數(shù)量，避免鍋筒強度過分削弱，而且還可以使受熱面的受熱情況與工質流量分配狀況比較均勻，有利于提高鍋爐運行的安全可靠性。1.3鍋爐結構受熱面管子：包括煙管和水管。水冷壁：敷設在鍋爐爐膛內壁、由許多并聯(lián)管子組成的蒸發(fā)受熱面。水冷壁的作用是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量,在管內產生蒸汽或熱水，并降低爐墻溫度,保護爐墻。在大容量鍋爐中，爐內火焰溫度很高，熱輻射的強度很大。鍋爐中有40～50％甚至更多的熱量由水冷壁所吸收。除少數(shù)小容量鍋爐外，現(xiàn)代的水管鍋爐均以水冷壁作為鍋爐中最主要的蒸發(fā)受熱面。水冷壁按結構分為：光管式和膜式兩種。1.3鍋爐結構下降管：作用是與水冷壁、聯(lián)箱、鍋筒形成水循環(huán)回路。是用較大直徑的鍋爐鋼管制成，一般布置在爐膛外面，不受熱。1.3鍋爐結構過熱器：鍋爐中將蒸汽從飽和溫度進一步加熱至過熱溫度的部件，又稱蒸汽過熱器。大部分工業(yè)鍋爐不裝設過熱器，因為許多工業(yè)生產流程和生活設施只需要飽和蒸汽。在電站、機車和船用鍋爐中，為了提高整個蒸汽動力裝置的循環(huán)熱效率，一般都裝有過熱器。采用過熱蒸汽可以減少汽輪機排汽中的含水率。省煤器：布置在鍋爐尾部煙道內加熱給水的部件。它的作用是吸收鍋爐尾部煙氣中的部分熱量，降低排煙溫度，以節(jié)省燃料?，F(xiàn)代鍋爐一般都有省煤器。省煤器一詞來源于燃煤鍋爐，對于燃油、氣和其他燃料的鍋爐習慣上也稱為省煤器。省煤器按出口水是否汽化分為沸騰式和非沸騰式。1.3鍋爐結構再熱器：設置在鍋爐內用于將汽輪機高壓缸或中壓缸的排汽再加熱到所要求溫度的部件。再熱器由管子和集箱組成。蒸汽和煙氣分別在管內、外流過。按傳熱方式的不同，再熱器可分為對流式和輻射式。對流式再熱器布置在對流煙道內；輻射式再熱器布置在爐膛內。1.3鍋爐結構以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同造成密度差而產生自然流動。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。1.3鍋爐結構輔助循環(huán)鍋爐又稱強制循環(huán)鍋爐，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)內加裝循環(huán)泵，以加強蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。1.3鍋爐結構爐的發(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。