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1、第一章 承压设备基本知识承压类特种设备包括锅炉、压力容器、压力管道。承压类特种设备是一种可能会发生爆炸事故的特种设备，当设备发生破坏或爆炸时，设备内的介质迅速膨胀、释放出巨大的内能，这些能量不仅使设备本身遭到破坏，瞬间释放的巨大能量还将产生冲击波，使周围的设施和建筑物遭到破坏，危及人员生命安全。如果设备内盛装的是易燃或有毒介质，一旦突然发生爆炸，还会造成恶性的燃烧或中毒等连锁反应，后果不堪设想，所以承压类特种设备比一般机械设备有更高的安全要求。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1.1锅炉基本知识1.1.1 概 述1.1.1.1 锅炉的定义及用途1.锅炉的定义锅炉是利用燃料燃烧时产生的热能或其它能源的热能，
2、把工质加热到定温度和压力的热能转换设备。从广义上讲，锅炉也是一种压力容器。由于锅炉直接受火焰加热，故与其它压力容器又有所区别，因此，将锅炉从容器范围内区分出来，单独进行安全监督和技术检验。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。特种设备安全监察条例对锅炉作如下限制性定义：锅炉，是指利用各种燃料、电或者其它能源，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。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2.锅炉的用途锅炉是工农业生产和人民生活中广泛应用的重要设备，它可以为
3、工农业生产、交通运输和人民生活提供动力和热能。例如：火力发电、炼油、化工、纺织、印染等行业都利用锅炉产生的蒸汽来获得动力或热能；另外，人民生活中的取暖、食品加工、洗澡和消毒及部分地区的水产养殖等也都是利用锅炉产生的蒸汽或热水来提供热能的。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1.1.1.2 锅炉的特点锅炉投用后一般都要求连续运行，不能任意停车，否则，往往会影响到一条生产线、一个厂甚至一个地区的生活和生产，其直接间接经济损失巨大，有时甚至会造成严重的后果。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。锅炉在承受较高压力的同时，还在高温下工作，它们的工作条件较一般机械设备恶劣得多。锅炉受热面内外广泛接触烟、火、灰、水、汽等物质，这些物质
4、在一定的条件下会对锅炉元件起腐蚀作用；锅炉各受压元件上承受不同的内外压力而产生相应的应力，同时由于各元件的工作温度不同，热胀冷缩程度也不同而产生附加应力，随着负荷和燃烧的变化，这种应力也发生变化，这就容易使一部分承受集中应力的受压元件发生疲劳破坏；依靠锅炉内流动的水汽来冷却的受热面因缺水、结水垢或水循环被破坏使传热发生障碍，都可能使高温区的受热面烧损、鼓包、开裂；另外，飞灰造成磨损，渗漏引起腐蚀等都使锅炉设备更易损坏。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。锅炉还具有爆炸的危险性。引起锅炉爆炸的原因很多，归纳起来有两种：一是内部压力升高，超过允许工作压力，而安全附件失灵，未能及时报警或泄压，致使内部压力继续升高
5、，当该压力超过某一受压元件所能承受的极限压力时，设备便发生爆炸；另一种是在正常工作压力下，由于受压元件本身有缺陷或使用后造成损坏，或钢材老化而不能承受原来的工作压力时，就可能突然破裂爆炸。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。锅炉一旦发生爆炸，其破坏性很大。据计算，一台蒸发量10th，蒸汽压力1.3MPa的锅炉爆炸，相当于100kgTNT炸药的爆炸能量。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。基于锅炉的上述特点，保证锅炉的安全运行是至关重要的。一旦发生事故，不仅毁坏设备，破坏生产，造成重大的经济损失，而且会造成人员伤亡和社会不安定，其后果十分严重。因此我国和世界上大多数国家都在政府部门设有专管机构，专门从事这类设备的安全监察和
6、技术检验工作，而且有一套严格的安全技术监察规定。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.1.1.3 锅炉主要参数1.容量（输出功率）蒸汽锅炉指蒸发量，即每小时产生的蒸汽量，通常以“D”符号表示，单位是“吨时”。热水锅炉，有机热载体锅炉指供热量，即每小时输出的热量，通常以“Q”符号表示，单位是“大卡时”（焦耳时）。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。上述两种单位均可转换成“千瓦（kW）”表示。它们之间换算关系如下：1吨/时60104大卡/时104大卡/时=41868焦耳/时1吨/时700千瓦（kW）1千瓦（kW）=860大卡/时蒸汽锅炉在每平方米受热面积上每小时能产生蒸汽的数量称为这台锅炉的蒸发率。常用符号“D / H”表
7、示，单位是kg/m2h。蒸发率是衡量锅炉蒸发性能的一项技术指标，它决定于锅炉结构、燃料品种、燃烧工况和传热效果等因素。一般火管锅炉的平均蒸发率为1520kg/m2h，水管锅炉的平均蒸发率为1520kg/m2h以上。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。在锅炉上凡是一面和火焰或烟气接触，吸收燃料燃烧时放出的热量，另一面再将热量传给水和蒸汽等介质的钢管或钢板，就称为这台锅炉的受热面。通常以接触火焰或烟气的一面来计算受热面积，常用符号“H”表示，单位是米2。锅炉受热面越大，吸热量也越多，其容量也越大。显然，锅炉的蒸发量决定于它的蒸发率和受热面积。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.压力指锅炉出口处（锅筒或过热器）的工作压力（
8、表压），通常以“P”符号表示，单位是“MPa”，或kgfcm2”。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1大气压lkgfcm2=0.0980665MPa锅炉铭牌上标示的压力是锅炉设计压力，又称额定工作压力。对有过热器的锅炉是指过热器出口处的蒸汽压力，对无过热器的锅炉是指锅筒内的蒸汽压力，对热水锅炉是指出水阀入口处的热水压力。锅炉内为什么会有压力呢?这是因为蒸汽锅炉内的水吸收热量后，由液态变为气态，其体积增大很多，由于锅炉是密闭容器，这就限制了汽水的自由膨胀，随着水不断受热蒸发变成蒸汽，锅筒内的蒸汽密度相应增加，压力也随之增大，结果就使锅炉各受压元件受到了汽水压力的作用。热水锅炉的压力绝大多数来源于循环水泵。擁
9、締凤袜备訊顎轮烂蔷。测量压力的方法有两种基准：一种是以压力为零（即绝对真空）作为测量起点的，这时测出的压力叫绝对压力；另一种是以大气压力作为测量起点，即压力表上直接读出的压力值，此称表压力。平时我们所说的锅炉压力或介质压力都是指的表压力，但在蒸汽热力特性表中所列的压力值和热工计算中用的压力值都是指绝对压力。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。绝对压力=表压力1个大气压力通常我们把低于大气压力的压力叫“负压”，高于大气压的压力叫“正压”。锅炉炉膛和烟道往往都处于负压状态。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3.温度指锅炉出口介质的温度。对于蒸汽锅炉为出口处饱和蒸汽或过热蒸汽的温度，对于热水锅炉为进、出口热水的温度，单位是“
10、”或“”、“”，它们之间换算如下：蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。摄氏温标（），华氏温标（），开氏温标（绝对温标）（）。锅炉额定蒸汽温度是指锅炉输出蒸汽的最高温度，对有过热器的锅炉是指过热器出口处蒸汽的最高温度，对无过热器的锅炉是指额定压力下的饱和蒸汽温度。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。1.1.2 锅炉的分类及型号1.1.2.1 锅炉的分类1.按用途分类 （1）电站锅炉；（2）工业锅炉；（3）生活锅炉；（4）船舶锅炉，机车锅炉。2.按载热介质分类 （1）蒸汽锅炉；（2）热水锅炉；（3）汽水两用锅炉；（4）热风炉；（5）有机热载体锅炉。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.按燃料和热源分类：（1）燃煤锅炉；（2）燃油和燃气锅
11、炉；（3）燃生物质燃料锅炉（木柴、甘蔗渣、稻壳、椰子壳、生活垃圾、工业垃圾等）；（4）原子能锅炉；（5）余热锅炉；（6）电热锅炉。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。4.按本体结构分类 （1）水管锅炉；（2）火管锅炉；（3）水火管锅炉；（4）热管锅炉；（5）真空相变锅炉。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。5.按介质循环方式分类 （1）自然循环锅炉；（2）强制循环锅炉。（3）直流锅炉。6.按燃烧方式分类 （1）层燃锅炉：它又分固定炉排，机械化炉排（链条炉排、振动炉排、抽板顶升炉排、往复炉排、抛煤机炉等）；（2）室燃锅炉；（3）沸腾炉（又称流化床锅炉）。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。7.按出厂型式分类 （1）散装锅炉；（2）组装锅
12、炉；（3）整装锅炉。8.按压力等级分类（1）低压锅炉 P2.45MPa（25kgfcm2）；（2）中压锅炉 P=3.82MPa（39kgfcra2）；（3）次高压锅炉 3.82MPaP9.81MPa（39kgfcm2P100kgfcm2；構氽頑黉碩饨荠龈话骛。（4）高压锅炉 P9.81MPa（100kgf/cm2）；（5）超高压锅炉 P13.73MPa（140kgfcmz）；（6）亚临界锅炉 P= 15.717.66MPa（160180kgfcrn2）；（7）超临界锅炉 P=23.526.5MPa（240270kgfcm2）。9.按制造管理分类（1）A级锅炉：额定压力9.81MPa的固定式蒸汽
13、锅炉；（2）B级锅炉：额定压力9.81MPa的固定式蒸汽锅炉；（3）C级锅炉：额定压力2.45MPa的固定式蒸汽锅炉；（4）D级锅炉：额定压力1.27MPa的固定式蒸汽锅炉；（5）El级锅炉：额定压力0.4MPa的固定式蒸汽锅炉和水温低于120的热水锅炉；（6）E2级锅炉：额定压力0.1MPa的蒸汽锅炉和水温95的热水锅炉。1.1.2.2 锅炉的型号1.工业锅炉型号按机械部部标JBT1626-92的规定进行编制，适用D65th或额定蒸汽压力2.45MPa的固定式蒸汽锅炉和热水锅炉。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。工业锅炉产品型号由三部分组成，各部分用短横线相连。表示形式见图1-1、图1-2：图1-1 工
14、业蒸汽锅炉型号形式 图1-2 热水锅炉型号形式第一部分分三段，分别表示锅炉型号（用汉语拼音字母代号，见表1-1）、燃烧设备（用汉语拼音字母代号，见表1-2）和容量（用阿拉伯数字表示，蒸汽锅炉为蒸发量，单位用t/h；热水锅炉为供热量，单位为MW；余热锅炉以受热面表示，单位为m2）。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。表1-1 工业锅炉型式代号锅炉型式代 号锅炉型式代 号立式水管LS（立，水）单锅筒横置式DH（单，横）立式火管LH（立，火）双锅筒纵置式SZ（双，纵）卧式内燃WN（卧，内）双锅筒横置式SH（双，横）卧式外燃WW（卧，外）纵横锅筒式ZH（纵，横）单锅筒立式DL（单，立）强制循环式QX（强，循）单锅筒
15、纵置式DZ（单，纵）注：卧式水火管快装锅炉型式代号为DZ表1-2 燃烧设备代号燃烧方式代 号燃烧方式代 号燃烧方式代 号固定炉排G（固）振动炉排Z（振）沸腾炉F（沸）固定双层炉排C（层）下饲炉排A（下）室燃炉S（室）活动手摇炉排H（活）往复炉排W（往）链条炉排L（链）抛煤机P（抛）注：抽板顶升采用下饲炉排的代号第二部分表示介质参数，对工业蒸汽锅炉，分额定蒸汽压力和额定蒸汽温度两段，中间以斜线相隔，常用单位分别为MPa和，蒸汽温度为饱和温度时，型号第二部分无斜线和第二段。对热水锅炉，第二部分由三段组成，分别为允许工作压力、出水温度和进水温度，段与段之间用斜线隔开。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。第三部分表示燃料种类。以汉语拼音字母代表燃料种类，同时以罗马数字代表燃料品种分类与其并列（见表1-3），如同时使用几种燃料，主要燃料放在前面。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。表1-3 燃烧种类及其代号燃料品种代 号燃料品种代
