第三章 特种设备安全技术 ●特种设备事故的类型 ●锅炉和压力容器安全技术 ●起重机械安全技术 ●场（厂）内专用机械车辆安全技术第一节 特种设备事故的类型特种设备的基本概念 锅炉压力容器 起重机械 场（厂）内专用机动车辆特种设备的基础知识 特种设备事故的类型 一、特种设备的基本概念及基础知识 本教材依据《特种设备安全检察条例》 特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆 特种设备依据其主要工作特点划分： 承压类特种设备 机电类特种设备 1.承压类特种设备 承载一定压力的密闭设备或管状设备，包括锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道 （1）锅炉 【基本定义】 利用燃料燃烧释放的热能或其他热能加热水或其他工质，以生产规定参数（温度、压力）和品质的蒸汽、热水或其他工质的设备 【参数范围】 ●容积≥30L的承压蒸汽锅炉； ●出口水压≥0.1MPa（表压），且额定功率≥0.1MW的承压热水锅炉； ●有机热载体锅炉 【工作原理】 锅炉由“锅”和“炉”以及相配套的附件、自控装置、附属设备组成。
锅——锅炉接受热量，并将热量传给水、汽、导热油等工质的受热面系统，是锅炉中储存或输送水或蒸汽的密闭受压部分 主要包括：锅筒（或锅壳）、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、对流管束及集箱等 炉——燃料燃烧产生高温烟气，将化学能转化为热能的空间和烟气流通的通道（炉膛和烟道） 主要包括：燃烧设备和炉墙等 【工作特性】 ●爆炸危险性 使用中发生破裂，使内部压力瞬时降至等于外界大气压的现象 ●易于损坏性 长期运行在高温高压的恶劣工况下，经常受到局部损坏 ●使用广泛性 为整个社会提供能源和动力，其应用范围极其广泛 ●连续运行性 一旦投用，一般要求连续运行，否则影响严重，损失较大 【锅炉分类】 ①按用途分：电站锅炉、工业锅炉 √电站锅炉——用锅炉产生的蒸汽带动汽轮机发电用的锅炉 √工业锅炉——产生的蒸汽或热水主要用于工业生产和／或民用的锅炉 ②按锅炉产生的蒸汽压力分：超临界压力锅炉、亚临界压力锅炉、超高压锅炉、高压锅炉、中压锅炉、低压锅炉超临界压力锅炉 超过水蒸气临界压力（22.1Mpa） 亚临界压力锅炉 低于但接近临界压力（15.7～19.6Mpa） 超高压锅炉 11.8～14.7Mpa 高压锅炉 7.84～10.8Mpa 中压锅炉 2.45～4.90Mpa 低压锅炉 不大于2.45Mpa ③按锅炉的蒸发量分：大型、中型、小型锅炉。
大型锅炉 ＞75t/h 中型锅炉 20～75t/h 小型锅炉 ＜20t/h ④按载热介质：蒸汽锅炉、热水锅炉和有机热载体锅炉蒸汽锅炉 饱和蒸汽或过热蒸汽 热水锅炉 高温水（＞120℃）或低温水（＜120℃） 有机热载体锅炉 有机质液体作为热载体工质 ⑤按热能来源分： 燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、废热锅炉、电热锅炉 ⑥按锅炉结构分： 锅壳锅炉、水管锅炉 （2）压力容器 【基本定义】 压力容器用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产过程，并能承受压力；广泛应用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防等工业领域 【基本参数】 ●最高工作压力≥0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积≥2.5MPaL的气体、液化气体和最高工作温度≥标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器； ●盛装公称工作压力≥0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积≥1.0MPaL的气体、液化气体和标准沸点≤60℃液体的气瓶；氧舱等 【工作特性】 ●结构特点 一般由筒体（壳体）、封头（端盖）、法兰、密封元件、开孔与接管、附件和支座等组成 ●压力 √压力容器压力的来源 ①在容器外产生（增大）的； ②在容器内产生（增大）的。
√最高工作压力 在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力 √设计压力 在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度及其元件尺寸的压力，即标注在容器铭牌上的设计压力 ●温度 √工作温度 容器内部工作介质在正常操作过程中的温度，即介质温度； √金属温度 容器受压元件沿截面厚度的平均温度任何情况下，元件金属的表面温度不得超过钢材的允许使用温度； √设计温度 容器在正常操作时，在相应设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度（当壳壁或元件金属温度低于-20℃，按最低温度确定设计温度，除此之外均按最高温度选取） ●介质物质状态 气体、液体、液化气体、单质和混合物等 化学特性 可燃、易燃、惰性和助燃 毒害程度 极度危害 Ⅰ 高度危害 Ⅱ 中度危害 Ⅲ 轻度危害 Ⅳ 腐蚀程度 强腐蚀性、弱腐蚀性、非腐蚀性 【压力容器分类】 ①按压力等级划分外压容器 内压容器 真空容器 ＜0.1MPa - - 低压容器 0.1MPa≤P＜1.6MPa 中压容器 1.6MPa≤P＜10.0MPa 高压容器 10.0MPa≤P＜100.0MPa 超高压容器 P≥100.0MPa ②按容器在生产中的作用划分反应压力容器 完成介质的物理、化学反应 【例如】反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等 换热压力容器 完成介质的热量交换 【例如】热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等 分离压力容器 完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离 【例如】分离器、集油器、洗涤器、除氧器、干燥塔等 储存压力容器 用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质 【例如】储罐、缓冲罐、消毒锅、烘缸、蒸锅等 ③按安装方式划分。
固定式压力容器 【例如】车间内的储罐、塔器、反应釜等 移动式压力容器 【定义】单个或多个压力容器罐体与行走装置、定型汽车底盘或无动力半挂行走机构或框架组成，采用永久性连接 【适用】铁路、公路、水路的运输装备等 【特点】使用时不仅承受内压货外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力及运输过程中的外部撞击和震动载荷 ④按制造许可划分（制造难度、结构特点、设备能力等）A级 A1 A2 A3 A4 A5 超高压（高压） 低、中压 球形储罐现场组焊（球壳板制造） 非金属 医用氧仓 B级 B1 B2 B3 无缝气瓶 焊接气瓶 特种气瓶 C级 C1 C2 C3 铁路罐车 汽车罐车（长管拖车） 罐式集装箱 D级 D1 D2 第一类压力容器 第二类低、中压容器 ⑤压力容器分类方法 √第一步：首先将压力容器的介质分为两组 第一组介质： 毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体； √第二组介质： 由除第一组以外的介质组成，如毒性程度为中度危害以下的化学介质，包括水蒸气、氮气等 第二步：按照介质特性分组后选择分类图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定容器类别。
（3）压力管道 【基本定义】 是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备 【基本参数】 最高工作压力≥0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度≥标准沸点的液体介质，且公称直径＞25mm的管道 【压力管道分类】（补充） ①按管道材质性质分类金属管道 按设计压力、温度、介质毒性、腐蚀性等分GC1、GC2、GC3 非金属管道 无机非金属管道（混凝土管、石棉水泥管、陶瓷管等） 有机非金属管道（塑料管、玻璃钢管、橡胶管等） ②按管道输送介质的性质分类 【例如】给水排水管道、压缩空气管道、氢气管道、氧气管道、乙炔管道、热力管道、燃气管道、燃油管道、酸碱管道等 ③按管道设计压力分类真空管道 P＜0 低压管道 0≤P≤1.6Mpa 中压管道 1.6＜P≤10Mpa 高压管道 10＜P≤100Mpa 超高压管道 P＞100Mpa ④按管道输送温度分类低温管道 t≤-40℃ 常温管道 -40＜t≤120℃ 中温管道 120＜t≤450℃ 高温管道 t＞450℃ 2.机电类特种设备 必须由电力牵引或驱动的设备。
包括：电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内专用机动车辆 （1）电梯 【基本定义】 动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等 （2）起重机械 【基本定义】 用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备 【基本参数】 ●额定起重量≥0.5t的升降机； ●额定起重量≥1t，且提升高度≥2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等 【工作特点】 ①结构庞大且复杂，操作技术难度大； ②重物多样性，载荷变化；吊运过程复杂危险； ③运行范围大，活动空间较大、事故影响面积较大； ④直接载人升降，可靠性直接影响人身安全； ⑤潜在偶发的危险因素多（裸露部件与人直接接触）； ⑥作业环境复杂（环境危险因素）对设备、人员形成威胁； ⑦多人配合，共同完成一项操作 【起重机械分类】 ①轻小型起重设备 轻小型起重设备一般只有一个升降机构，常见的有千斤顶、电动或手拉葫芦、绞车、滑车等 有的电动葫芦配有可沿单轨运动的运行机构 ②升降机 升降机类起重设备只有一个升降机构，配有完善的安全装置及其他附属装置，故单独分为一类。
常见的有垂直升降机、电梯等 ③起重机 除了起升机构以外还有其他运动机构的起重设备 根据水平运动形式的不同，分为桥架类型起重机和臂架类型起重机两大类别 ●桥架类型起重机 以桥形结构作为主要承载构件，取物装置悬挂在可以沿主梁运行的起重小车上桥架类型起重机通过起升机构的升降运动、小车运行机构和大车运行机构的水平运动，在矩形三维空间内完成物料的搬运作业 √桥式起重机（单主梁或双主梁式） 主梁和两个端梁组成桥架，整个起重机直接运行在建筑物高架结构的轨道上 最简单的是梁式起重机，采用电动葫芦在工字钢梁或其他简单梁上运行 √门式起重机（带腿的桥式起重机） 主梁通过支撑在地面轨道上的两个刚性支腿或刚性—柔性支腿，形成一个可横跨铁路轨道或货场的门架，外伸到支腿外侧的主梁悬臂部分可扩大作业面积 门式起重机有时制造成单支腿的半门式起重机 √绳索起重机 适用于跨度大、地形复杂的货场、水库或工地作业 由于跨度大，固定在两个塔架顶部的缆索取代了桥形主梁悬挂在起重小车上的取物装置被牵引索高速牵引，沿承。