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1、第二章 锅炉安全基础知识,顾健,2.1定义,特种设备安全监察条例中锅炉的定义为： 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，并对外输出热能的设备，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。特种设备目录中锅炉的定义为： 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，并通过对外输出介质的形式提供热能的设备，其范围规定为设计正常水位容积大于或者等于30L，且额定蒸汽压力大于或者等于0.1MPa（表压）的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者
2、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；额定功率大于或者等于0.1MW的有机热载体锅炉。,2.2锅炉的工作原理、用途、特点,锅炉的一般工作原理利用各种燃料、电或者其他能源，将锅炉内介质加热到一定的参数，并将热能向外输送。1) 燃料燃烧过程：层燃：煤煤斗炉排（完成燃烧）高温烟气 2)烟气向工质传热过程：高温烟气（辐射）水冷壁（辐射对流）凝渣管（辐射对流）过热器（对流）省煤器（除尘脱硫）低温烟气排向大气 3）工质吸收热量热量输出（管道）,炉,锅,+,锅炉,基本原理,锅炉的组成 通常燃料的燃烧过程在炉膛内进行，形成炉的概念；蒸汽或热水在锅筒、水冷壁、对流受热面等内部
3、形成，形成锅的概念。 形象理解 锅：用来装要被加热的水(或其它介质)的容器； 炉：加热锅的装置。,锅炉的工作过程,锅炉工作过程有三个基本过程 (1)燃料的燃烧过程； (2)锅炉的传热过程； (3)水的汽化与过热过程（介质的流动与加热过程）。与之相对应的理论知识是： (1)燃烧原理； (2)传热学； (3)流体力学和工程热力学。,锅炉的工作过程,燃料的燃烧燃料在锅炉炉膛内燃烧。按燃烧方式不同，锅炉可分为： (1)层燃炉，包括手烧炉、链条炉等，用于生活和工业生产，一般最大容量35t/h； (2)室燃炉，燃油、燃气锅炉、发电等的大容量锅炉； (3) 循环流化床，一般最小容量10t/h，最大容量国内做
4、到1000t/h。,锅炉的工作过程,锅炉的传热（以蒸汽锅炉为例） 锅炉受热面有两大部分，炉膛受热面和对流受热面。 炉膛受热面又称水冷壁，传热方式主要以辐射换热为主。炉膛内，进入炉膛的燃料与空气混合后着火燃烧产生的高温火焰和烟气，通过辐射把热量传递给四周的水冷壁管，水在冷壁管内受热蒸发产生饱和蒸汽。 锅炉的对流受热面包括过热器、再热器、省煤器，工业锅炉的对流受热面则包括对流管束、过热器、省煤器。对带有空气预热器的锅炉，空气预热器从传热的角度看，也可作为对流受热面。,锅炉的工作过程,水的受热、汽化及过热过程（以蒸汽锅炉为例）给水管道将水送到省煤器，水在省煤器中被加热到某一温度后进入锅筒，然后沿下降
5、管下行到水冷壁进口集箱，经适当分配后注入水冷壁管，水在水冷壁管内吸收炉膛内的辐射热后形成和水和饱和蒸汽的混合物，上升进入锅筒内，由汽水分离装置分离，蒸汽由锅筒上部流入过热器，分离下来的水仍参与水冷壁管内的循环。汽水混合物的分离设备是保证蒸汽品质和过热器工作可靠的必要设备。蒸汽流入过热器后继续被加热成具有一定温度和过热度的过热蒸汽。 2.2.3锅炉的特点 1、承受一定的压力，因而具有爆炸的危险性。 2、投入运行后，一般要求连续运行。 3、工作条件较恶劣，受热面内外承受火、烟、灰、水汽等侵蚀,2.3锅炉的特性参数及型号表示方法,(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
6、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（）。 出力是锅炉的基本特性参数，对于蒸汽锅炉用蒸发量表示，对于热水锅炉和有机热载体炉用热功率表示。蒸发量：蒸汽锅炉长期连续运行时，每小时所产生的蒸汽量，称为这台锅炉的蒸发量。常用符号“D”表示，常用单位是吨/时（t/h）。热功率：锅炉长期连续运行，在额定温度、压力和额定循环量下，每小时介质有效带出的热量，称为这台锅炉的额定热功率（出力）。常用符号“Q”表示，单位是兆瓦（MW）。0.7兆瓦（6
7、0104千卡/时）的热量，大体相当于蒸汽锅炉产生1吨/时蒸汽的热量。,2.3锅炉的特性参数及型号表示方法,2、压力垂直均匀作用在单位面积上的力，称为压强，人们常把它称为压力，用符号“P”表示，单位是兆帕（MPa），测量压力有两种标准方法：一种是以压力等于零作为测量起点，称为绝对压力，用符号“P绝”表示；另一种是以当时当地的大气压作为测量起点，也就是压力表测量出来的数值，称为表压力，或称相对压力，用符号“P表”表示。我们在锅炉上所用的压力都是表压力。锅炉产品的铭牌和设计资料上标明的压力，是这台锅炉的额定工作压力，为表压力。压力的计量单位是兆帕（MPa）。,2.3锅炉的特性参数及型号表示方法,3、
8、温度标志物体冷热程度的物理量，称为温度，常用符号“t”表示，单位是摄氏温度（）。温度是物体内部所拥有能量的一种体现方式，温度越高，能量越大。锅炉铭牌上标明的温度是锅炉出口处介质的温度，又称额定温度。对于无过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是锅炉在额定压力下的饱和蒸汽温度；对于有过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指过热器出口处的蒸汽温度；对于热水锅炉和有机热载体炉，其额定温度是指锅炉出口处的介质温度。,2.3 锅炉的特性参数及型号表示方法(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
9、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
10、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. 7 MW的热水锅炉。,2.3锅炉的特性参数及型
11、号表示方法,工业锅炉型号表示方法：,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1.6 MPa，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0.7 MPa
12、，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。,2.3锅炉的特性参数及型号表示方法,电站锅炉型号表示方法：,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670 t/h、出口蒸汽压力为13. 7MPa、设
13、计燃料为煤（M)、原型设计的蒸汽锅炉。,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20100t/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9.81 MPa)、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
14、界压力锅炉（额定蒸汽压力为22.1 MPa，一般为25.5 MPa)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
15、（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
16、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.,
