锅炉安全基础知识.

锅炉安全基础知识黑龙江省特种设备检验研究院张培亭索引•2.1锅炉的定义•2.2锅炉的工作原理、用途及特点•2.3锅炉的特性参数及型号表示方法•2.4锅炉的分类•2.5锅炉的设备组成及结构特点•2.6锅炉本体的安全性能要求•2.7锅炉的安全附件及保护装置•2.8阀门、管道及附属设施•2.9锅炉的自动控制•2.10锅炉房•2.11锅炉的水质和有机热载体锅炉的有机热载体•2.12锅炉的生产过程简介•2.13锅炉使用、检验与安全管理要求•2.14锅炉的常见事故2.1锅炉的定义•2.1锅炉的定义•广义上说，锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或者有机热载体。•《特种设备安全监察条例》所定义的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。•锅炉的概念中还包括其安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。2.2锅炉的工作原理•输入能量为燃料中的化学能的锅炉，其工作原理可用下述工作过程和工作系统来说明。•(1)工作过程•锅炉产生热水或蒸汽需要以下三个过程：•①燃料的燃烧过程：燃料在炉膛内燃烧放出热量的过程。•②传热过程：燃料燃烧后产生的热量，通过受热面传递给锅内的水或蒸汽的过程。•③水的加热、汽化过程：锅内的水吸收热量转变成具有一定温度和压力的热水或蒸汽的过程。•(2）工作系统•锅炉的工作过程是通过两个工作系统来实现的：一个系统是介质系统，在蒸汽锅炉中称为汽水系统，另一个系统是燃烧系统。•①汽水系统。它的任务是使进人锅炉的给水吸热升温、汽化、过热，最后成为具有一定温度和压力的热水或蒸汽。•②燃烧系统。它的任务是将燃料和空气送入锅炉炉膛内进行燃烧放热，将热量以辐射方式传给炉膛四周的水冷壁等辐射受热面；燃烧生成的高温烟气主要以对流传热方式把热量传递给对流管、烟管或者过热器、省煤器等对流受热面。•2.3锅炉的特性参数及型号表示方法•2.3.1锅炉的特性参数•(1)锅炉参数系列•锅炉的特性参数在锅炉铭牌上标示。设计锅炉时，要按照一定的组合方式从标准参数系列中选取相应的参数，如工业锅炉中的蒸汽锅炉额定蒸发量（t/h)、额定蒸汽压力（MPa),额定蒸汽温度（℃），热水锅炉的额定热功率（MW)、允许工作压力（MPa)、额定出口／进口水温度（℃）。•(2)蒸汽锅炉特性参数•蒸汽锅炉向外输出蒸汽，其输出蒸汽数量大小的能力可以用额定蒸发量来表示。额定蒸发量是指蒸汽锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度、使用设计燃料并保证效率时所规定的蒸发量。蒸发量的单位为t/h（吨／小时）。•蒸汽介质的特性参数用额定蒸汽压力、额定蒸汽温度来表示。•额定蒸汽压力是蒸汽锅炉在规定的给水压力和负荷范围内长期连续运行时应予以保证的出口蒸汽压力。单位为MPa（兆帕）。•额定蒸汽温度是蒸汽锅炉在规定的负荷范围、额定蒸汽压力和额定给水温度下长期连续运行所必须保证的出口蒸汽温度。单位为℃（摄氏度）。•(3)热水锅炉特性参数•热水锅炉向外输出热水，其输出热量大小的能力用额定热功率来表示。额定热功率是指热水锅炉在额定进水温度，额定出水温度和额定循环水量长期连续运行时应予保证的最大热功率，单位采用MW（兆瓦）。•热水介质的特性参数用热水温度、额定出水压力来表示。•热水温度是指热水锅炉在额定回水温度、额定回水压力和额定循环水量长期连续运行时应予保证的出口热水温度。单位为℃（摄氏度）。•额定出水压力是指热水锅炉在长期连续运行时出口的最高工作压力，单位采用MPa（兆帕）。•(4)有机热载体锅炉特性参数•有机热载体锅炉分为向外输出气态的有机热载体锅炉或者经加热的液态有机热载体锅炉。其输出热量大小的能力也用额定热功率来表示。除额定热功率外，有机热载体锅炉还使用设计压力、介质最高温度等参数。•(5）容量的概念•额定蒸发量和额定热功率可以通称为锅炉的容量。额定蒸发量为It/h的蒸汽锅炉其容量相当于额定热功率为0.7MW的热水锅炉。•2.3.2锅炉型号表示方法•(1)电站锅炉型号表示方法•电站锅炉（JB/T1617-1999《电站锅炉产品型号编制方法》）的锅炉型号由三部分组成（见图2-5).•A-B/C-DE•第三部分•第二部分•第一部分•第一部分表示锅炉制造厂代号，由若干字母表示。•第二部分由B和C两部分组成，中间用斜线分开。B表示锅炉额定蒸发量，C表示出口蒸汽压力。•第三部分由D和E两部分组成。D表示燃料代号，E表示锅炉变型设计顺序号。额定蒸发量(t/h)或额定热功率(MW)总体形式代号燃烧设备代号额定蒸汽压力或允许工作压力(Mpa)过热蒸汽温度或出水/温度进水温度(℃)燃烧种类代号•如HG670/13.7-M型锅炉。表示哈尔滨锅炉厂制造的额定蒸发量为670t/h、出口蒸汽压力为13.7MPa、设计燃料为煤（M)、原型设计的蒸汽锅炉。•(2)工业锅炉型号表示方法•工业锅炉产品型号（(JB/T1626-1992《工业锅炉产品型号编制方法》）也是由三部分组成（见图2-6).•△△△XX一XX／XXX一X额定蒸发量(t/h)或额定热功率(MW)总体形式代号燃烧设备代号额定蒸汽压力或允许工作压力(Mpa)过热蒸汽温度或出水/温度进水温度(℃)燃烧种类代号第一部分共分三段：第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉整体型式；第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧设备；第三段表示额定蒸发量（热水锅炉表示额定热功率）。第二部分表示介质参数。共分两段：第一段表示额定蒸汽压力；第二段表示过热蒸汽温度，若为热水锅炉，则表示出水和回水温度。第三部分表示燃料种类。如SZS10-1.6/350-QT型锅炉。表示双锅筒纵置式室燃，额定蒸发量为l0t/h，出口蒸汽压力为1.6MPa，过热蒸汽温度为350℃，燃料为天然气的蒸汽锅炉。WNS1.4-0.7/95/70-YC表示卧式内燃室燃，额定热功率为l.4MW，出口热水压力为0.7MPa，出口热水温度为95℃，进口热水温度为70℃，燃料为柴油的热水锅炉。2.4锅炉的分类•锅炉的种类很多，分类的方法也不尽相同，举例如下：•(1)按用途分类•按用途分为：电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉和机车锅炉、船舶锅炉等。•(2）按容量分类•按容量分为：大型锅炉（额定蒸发量≥100t/h)、中型锅炉（额定蒸发量为20~100t/h)和小型锅炉（额定蒸发量≤20t/h),•(3）按出口介质压力分类•按出口介质压力分为：低压锅炉（额定蒸汽压力≤2.45MPa)、中压锅炉（额定蒸汽压力为3.82MPa)、高压锅炉（额定蒸汽压力为9.81MPa)、超高压锅炉（额定蒸汽压力为13.7MPa)、亚临界压力锅炉（额定蒸汽压力为16.7MPa)、超临界压力锅炉（额定蒸汽压力为≥22.1MPa，一般为25.5MPa)和超超临界压力锅炉（额定蒸汽压力为30.0MPa)。•对于电站锅炉来说，随着蒸汽温度和压力的提高，电厂的效率在大幅度提高，供电煤耗大幅度下降，而提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料耐高温、高压问题。•(4）按燃料种类分类•按燃料种类分为：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、原子能锅炉、余热锅炉、废料锅炉以及利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器。•(5)按燃烧方式分类•按燃烧方式分为：层燃炉、室燃炉、旋风炉和流化床燃烧锅炉。•层燃炉采用火床燃烧，主要用于工业锅炉，火床燃烧是固体燃料以一定厚度分布在炉排上进行燃烧的方式。常见的炉排为固定排炉（代号G)、链条炉排（代号L)、往复炉排（代号W)。固定排炉用于手烧炉，链条炉排、往复炉排属于机械炉排，额定蒸发量）≥1t/h的锅炉，均应当采用机械炉排。•室燃炉采用火室燃烧，电站锅炉和部分容量较大的工业锅炉采用室燃方式，燃料为油、气和煤粉。火室燃烧（悬浮燃烧）是燃料以粉状；雾状或气态随同空气喷人炉膛中进行燃烧的方式。•旋风炉采用旋风燃烧，炉型有卧式和立式两种，燃用粗煤粉或煤屑。旋风燃烧是燃料和空气在高温的旋风筒内高速旋转，部分燃料颗粒被甩向筒壁液态渣膜上进行燃烧的方式。•流化床燃烧锅炉送人炉排的空气流速较高，使大粒燃煤在炉排上面的流化床中翻腾燃烧，小粒燃煤随空气上升并燃烧。宜用于燃用劣质燃料，主要用于工业锅炉。现已经开发了大型循环流化床燃烧锅炉。•(6)按出口介质分类•按出口介质分为：蒸汽锅炉、热水锅炉和有机热载体锅炉。•(7)按结构型式分类•按结构型式分为：锅壳锅炉和水管锅炉•8)按锅炉出厂型式分类•按锅炉出厂型式分为：快装锅炉、整装锅炉、组装锅炉和散装锅炉。•快装锅炉是按照运输条件所允许的范围，在制造厂完成总装整台发运的锅炉。整装锅炉在制造厂内已经完成受压部分的制造，将承压部分整体出厂的锅炉。组装锅炉是在制造厂内将整台锅炉分成几个装配齐全的大件，运到工地后可将诸大件方便地组合而成的锅炉。散装锅炉是安装工作主要在工地进行的锅炉。•(9)按介质循环方式分类•按介质循环方式分为：自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉。•自然循环锅炉是工质依靠下降管中的水与上升管中汽水混合物之间的重度差进行循环的锅炉。强制循环锅炉是主要靠锅炉水循环泵的压头进行循环的锅炉。直流锅炉是给水靠给水泵压头在受热面中一次通过产生蒸汽的锅炉。•各种分类方法是从不同角度考虑的。例如：一台锅炉可以是工业锅炉，同时也可为蒸汽锅炉、水管锅炉、低压锅炉等.2.5锅炉的设备组成及结构特点•2．5．1概述•顾名思义，锅炉是由“锅”和“炉”以及保证“锅”和“炉”安全正常运行所必需的安全附件、阀门仪表和附属设备等三大部分组成。•“锅”是指锅炉中盛放水和蒸汽的部分，是锅炉的吸热部分，其中的水和蒸汽被加热。主要包括：锅筒、对流管束、水冷壁管、集箱（联箱）、过热器、再热器和省煤器等受压部件。这些受压部件通常即是锅炉受热面（从放热介质中吸收热量并传递给受热介质的表面）。•“炉”是指锅炉中使燃料进行燃烧产生热量的部分，也就是把燃料中的化学能，经过燃烧过程转化为热能的部分，是锅炉的放热部分。主要包括：燃烧设备、燃烧室（炉膛）、炉墙、烟道等。•安全附件、阀门仪表和附属设备主要包括：安全阀、压力表、温度计等安全附件及自动保护装置；各类阀门、仪表；给水设备、送风机、引风机、除尘器、输煤与出渣设备等。•2.5.2典型的锅炉结构•锅炉结构型式分为两大类：锅壳锅炉和水管锅炉。锅炉从原始形式圆筒形锅炉发展到现代各种复杂结构的锅炉已有近三百年的历史，锅炉的型式和结构基本上是沿着锅壳锅炉和水管锅炉这两个方向发展的。•(1）锅壳锅炉•锅壳锅炉是在圆筒型锅炉的基础上，在圆筒（锅壳）内部增加受热面，如炉胆、火管（烟管）等，其特点是锅炉主要部件都在锅壳之内，高温烟气在炉胆或火管（烟管）中流动，水在炉胆或火管（烟管）外侧吸热和汽化，这类锅炉称为锅壳锅炉。其承压部分主要由锅壳、炉胆、管板、弯（直）水管、火管、下脚圈、炉门圈喉管、水冷壁、省煤器等组成。•根据锅壳放置方式的不同，分为立式锅炉和卧式锅壳锅炉。立式锅壳锅炉的锅壳是直立布置的，其燃烧室（炉胆）和火管（烟管）等都在锅壳内，目前常见的主要有立式弯水管锅炉、立式直水管锅炉等。卧式锅壳锅炉的锅壳是卧式布置的，根据炉排布置在炉胆内或锅壳外的不同，又分为卧式内燃锅炉或卧式外燃锅炉。•(2）水管锅炉•水管锅炉突破了筒体的限制，在圆筒的外部增加受热面和燃烧室，如水冷壁、过热器、省煤器等，其特点是水或蒸汽在管内流动吸热和汽化，高温烟气在管外侧冲刷流动。其承压部分主要由锅筒、集箱、水冷壁、对流管束、省煤器、过热器、减温器、再热器等组成。工业锅炉没有再热器；电站锅炉一般没有对流管束，但都配置减温器，有的还配置再热器。•2.5.3锅炉的受压部件•锅炉受压部件是承受内部或是外部介质压力作用的锅炉部件。以下简单介绍几种锅炉受压部件。•(1）锅筒（或锅壳）•锅筒（锅壳）是水管锅炉（锅壳锅炉）用以净化蒸汽、组成水循环回路和蓄汽蓄水的筒形受压部件，由筒体和封