鍋爐基礎(chǔ)知識(shí)

呂鳴濤2011年7月第一頁，共六十頁。第一部分基本知識(shí)

第二部分工業(yè)鍋爐的類型和結(jié)構(gòu)

第三部分工業(yè)鍋爐安全附件

及保護(hù)裝置

第四部分鍋爐安全監(jiān)察基本知識(shí)第二頁，共六十頁。第一章基本知識(shí)第一節(jié)工業(yè)鍋爐的基本概念一、序言1、鍋爐的發(fā)展歷史最早（1720）年英國(guó)出現(xiàn)的鍋爐第三頁，共六十頁。第四頁，共六十頁。第五頁，共六十頁。2、鍋爐數(shù)量：

全國(guó)：在用鍋爐約60萬臺(tái)

河南?。汗?5383臺(tái)（截至2010年底統(tǒng)計(jì)）。

其中：

電站鍋爐:595臺(tái)，工業(yè)鍋爐+生活鍋爐:23640臺(tái)，有機(jī)熱載體爐:1148臺(tái)。

（地位：中等稍微偏上）

第六頁，共六十頁。3、我國(guó)工業(yè)鍋爐目前存在的問題1）鍋爐熱效率低我國(guó)工業(yè)鍋爐以煤，并且?guī)缀醵际俏唇?jīng)洗選的原煤為主要燃料，平均熱效率６０％左右，比發(fā)達(dá)國(guó)家低15～20個(gè)百分點(diǎn)造成鍋爐熱效率低的主要原因①原煤在層燃爐內(nèi)燃燒效率低②燃燒組織不好③爐膛受熱面布置不當(dāng)，傳熱效果差④對(duì)流受熱面利用率低，排煙溫度高⑤煤質(zhì)多變，未按設(shè)計(jì)燃料運(yùn)行第七頁，共六十頁。2）單臺(tái)容量小生活及生產(chǎn)用工業(yè)鍋爐平均單臺(tái)容量?jī)H為2.28ｔ/ｈ3）污染嚴(yán)重我國(guó)小型工業(yè)鍋爐，尤其是2ｔ/ｈ以下鍋爐絕大多數(shù)消煙除塵設(shè)備不完善或根本沒有消煙除塵設(shè)備，同時(shí)又無脫硫設(shè)備，造成大多數(shù)鍋爐煙囪排放黑煙，排煙黑度、煙塵濃度和ＳＯ２排放濃度嚴(yán)重超過國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。第八頁，共六十頁。4）機(jī)械化、自動(dòng)化水平低

我國(guó)小型工業(yè)鍋爐多數(shù)還是人工添煤、人工除灰，并且司爐水平參差不齊，鍋爐運(yùn)行水平不高。

5）鍋爐制造水平低

一部分小型工業(yè)鍋爐廠缺少專業(yè)技術(shù)人員，圖紙資料不完整、不齊全，檢驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)陋。這不僅保證不了鍋爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)保指標(biāo)，也難以保證制造質(zhì)量。

第九頁，共六十頁。

4、鍋爐發(fā)展趨勢(shì)：設(shè)計(jì)原則：

S+3ES—SAFETY（安全）E—ECONOMY（經(jīng)濟(jì)）E—ENVIRONMENT（環(huán)保）E—EFFICIENCY（性能）第十頁，共六十頁。S安全—首要關(guān)注。鍋爐是一種承受高溫高壓的設(shè)備，具有爆炸的危險(xiǎn)，可能會(huì)造成災(zāi)難性的后果，如群死群傷、巨大經(jīng)濟(jì)損失等*南柴事故—發(fā)生在1979年，南陽柴油機(jī)廠浴池中鍋爐換熱器（加熱水箱）爆炸，造成44人死亡，33人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失非常大，影響也很大。*1998年南陽新野化肥廠10t/h流化床鍋爐發(fā)生爆炸，18mm鍋筒炸開了一條一米多長(zhǎng)的口子，鍋爐房炸塌，5人被燒傷。整個(gè)鍋爐報(bào)廢，連鋼架都炸彎變形了，經(jīng)濟(jì)損失一百多萬。原因：鍋爐嚴(yán)重缺水，突然上水，造成迅速產(chǎn)生大量蒸汽，一瞬間壓力急促增加，超過了鍋筒所能承受的壓力，產(chǎn)生了爆炸。*2002年鄭州市楊君劉村一家豆腐坊，一臺(tái)常壓鍋爐帶壓使用，發(fā)生爆炸，造成一人死亡，兩人受傷。*2007年11月8日,鄭州滎陽市一家制衣廠一臺(tái)立式蒸汽鍋爐發(fā)生爆炸,三死四傷。2010年9月23日，山西省呂梁市孝義市陽泉曲鎮(zhèn)運(yùn)峰鋁業(yè)有限公司發(fā)生蒸汽鍋爐爆炸事故，9人遇難、4人受傷。第十一頁，共六十頁。為保證鍋爐安全使用，國(guó)家對(duì)鍋爐等特種設(shè)備嚴(yán)格管理

設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、

維修、改造、使用

7個(gè)環(huán)節(jié)

第十二頁，共六十頁。1E節(jié)能—永恒的話題。

《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》2008年4月1日起施行（《能源法》）對(duì)鍋爐來講，就是要求“效率高”，國(guó)家有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)鍋爐通用技術(shù)條件》（JB/T10094-2002），規(guī)定了最低效率下限，針對(duì)不同的容量、不同的煤種，但同時(shí)還得綜合考慮經(jīng)濟(jì)性。

TSGG0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》2010年8月30日由國(guó)家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)頒布，2010年12月1日起實(shí)施。第十三頁，共六十頁。2E環(huán)?！仩t燃料燃燒后，除輸出熱量外，同時(shí)還要向大氣出大量的灰渣、煙（飄）塵和CO、NOX、SO2等有害氣體，對(duì)空氣造成直接污染，影響環(huán)境和身體健康。第十四頁，共六十頁。飄塵—直徑10微米碳粒和灰粒。呼吸道疾病+使太陽光照度減弱，影響植物生長(zhǎng)。

SO2——呼吸系統(tǒng)的疾病+同煙氣中的水蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成亞硫酸或硫酸，腐蝕鍋爐受熱面、引風(fēng)機(jī)等金屬材料。

CO—當(dāng)一氧化碳在大氣中達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)引起人體中毒，長(zhǎng)期生活在微量一氧化碳環(huán)境中的人，容易引起貧血、消化不良、呼吸困難和視力聽覺發(fā)生障礙等疾病，濃度過大就能引起中毒死亡。

NOX—其毒性顯著，直接損壞眼鼻喉的粘膜；容易引起呼吸道及肺部發(fā)炎。二氧化氮同碳?xì)浠衔锿瑫r(shí)存在時(shí)，經(jīng)太陽光中的紫外線照射后，產(chǎn)生乙醛、臭氧及其它有毒化合物，生成光化學(xué)煙霧。這種煙霧對(duì)人體和動(dòng)植物危害更大。致癌物質(zhì)第十五頁，共六十頁。3E性能—發(fā)展趨勢(shì)是向大容量、高參數(shù)發(fā)展。國(guó)內(nèi)：100萬KW（3000t/h鍋爐）國(guó)外：130萬KW（4000t/h鍋爐）壓力從低→高：低壓鍋爐→中壓鍋爐→高壓鍋爐→超高壓鍋爐→亞臨界鍋爐→超臨界鍋爐→超超臨界鍋爐蒸汽溫度可達(dá)568℃臨界參數(shù)：22.12MPa、374.15℃第十六頁，共六十頁。二、概念

通俗的說法：鍋爐=“鍋”+“爐”

漢語表述最為科學(xué)、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔；

英文:Boiler（蒸汽發(fā)生器）

第十七頁，共六十頁。鍋爐---是指利用各種燃料、電或者其它能源，將盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并承載一定壓力的密閉設(shè)備。

（《條例》中規(guī)定的含義）

鍋爐---是一種利用燃料燃燒釋放的熱能或者其他能源，加熱給水或者其他工質(zhì)，以獲得規(guī)定參數(shù)（溫度、壓力）和品質(zhì)的蒸汽、熱水或者其他工質(zhì)的設(shè)備。（GB2900.48：功能定義）第十八頁，共六十頁。三、鍋爐概述

1、工作原理：是將燃料在爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒（電能）釋放出熱量，鍋內(nèi)的工質(zhì)吸收熱量變成具有一定溫度和壓力的蒸汽、熱水或有機(jī)熱載體，以供發(fā)電、生產(chǎn)和生活上使用。

2、組成：

鍋+爐+安全附件+自控裝置+附屬設(shè)備

鍋+爐=鍋爐本體第十九頁，共六十頁。“鍋”：是指鍋爐吸收熱量，并將熱量傳給水的受熱面系統(tǒng)，是鍋爐中儲(chǔ)存或輸送鍋水或蒸汽的密閉受壓部分。主要包括：鍋筒（或鍋殼）、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、對(duì)流管束、集箱（或聯(lián)箱）、下降管、導(dǎo)汽管等。水冷系統(tǒng)

“爐”：是指燃料燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔猓瑢⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的設(shè)備，主要包括燃燒設(shè)備和爐墻等。燃燒設(shè)備

水冷系統(tǒng)+燃燒設(shè)備=鍋爐本體第二十頁，共六十頁。安全附件：安全閥、壓力表、水位表、溫度計(jì)、警報(bào)器等；三大附件

自控裝置：給水調(diào)節(jié)裝置、燃燒調(diào)節(jié)裝置、點(diǎn)火裝置、超壓連鎖保護(hù)裝置、低水位連鎖保護(hù)裝置、熄火保護(hù)連鎖裝置等；

附屬設(shè)備：燃料制備與輸送設(shè)備、出渣設(shè)備、除塵設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備等。第二十一頁，共六十頁。鍋爐附屬設(shè)備的作用（1）燃料供應(yīng)設(shè)備：貯存和運(yùn)輸燃料（2）磨煤及制粉設(shè)備：將煤磨制成煤粉并輸入燃用煤粉的鍋爐燃燒設(shè)備燃燒（3）送風(fēng)設(shè)備：由送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱后輸往爐膛及磨煤裝置應(yīng)用。（4）引風(fēng)設(shè)備：由引風(fēng)機(jī)和煙囪將鍋爐排出的煙氣送往大氣（5）水處理設(shè)備：將天然水轉(zhuǎn)化為鍋爐用水（6）給水設(shè)備：給水泵將經(jīng)過處理后的給水送入鍋爐（7）除灰除渣設(shè)備：從鍋爐中除去灰渣并運(yùn)走（8）除塵脫硫脫硝設(shè)備：除去鍋爐煙氣中的飛灰、SO2、NO，改善環(huán)境衛(wèi)生。第二十二頁，共六十頁。3、工作過程：三個(gè)連續(xù)的過程（燃煤鍋爐為例）1）燃料的燃燒過程（爐內(nèi)過程）

化學(xué)能→煙氣所攜帶的熱能第二十三頁，共六十頁。2）傳熱過程

煙氣所攜帶的熱能→受熱面→工質(zhì)第二十四頁，共六十頁。（3）工質(zhì)的升溫、汽化、過熱過程（鍋內(nèi)過程）

工質(zhì)吸熱→加熱到額定溫度第二十五頁，共六十頁。4、工作系統(tǒng)汽水系統(tǒng)：給水→加熱→蒸汽（或熱水）；煤灰系統(tǒng)：煤→燃燒→灰、渣；煙風(fēng)系統(tǒng)：空氣→燃燒→煙氣（過剩的空氣、CO2、SO2、SO3、NOX）→換熱后→排入大氣。第二十六頁，共六十頁。鍋爐設(shè)備的整個(gè)工作流程發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)除氧器水箱煤斗汽包水冷壁煤輸送帶對(duì)流過熱器屏式過熱器省煤器空氣預(yù)熱器煙囪灰渣泵引風(fēng)機(jī)除塵器沖灰溝送風(fēng)機(jī)爐膛給水泵主變壓器冷凝器第二十七頁，共六十頁。5、鍋爐的工作特性爆炸的危險(xiǎn)性易于損壞性使用的廣泛性可靠的連續(xù)運(yùn)行性第二十八頁，共六十頁。第二節(jié)鍋爐常用術(shù)語及參數(shù)系列

一、容量---又稱出力。指鍋爐能力的大小，

對(duì)蒸汽鍋爐：蒸發(fā)量

對(duì)熱水鍋爐：供熱量（熱功率）

第二十九頁，共六十頁。1、蒸發(fā)量---蒸汽鍋爐長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量。

單位：噸/時(shí)（t/h)

額定蒸發(fā)量---鍋爐在受熱面無積灰、燃用原設(shè)計(jì)燃料、在額定給水溫度和設(shè)計(jì)的工作壓力下并保證效率的前提下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量。第三十頁，共六十頁。2、供熱量---指熱水鍋爐長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)所輸出熱水的帶熱量。D

單位：兆瓦（M

W）

老單位：千卡/時(shí)或大卡/時(shí)（Kcal/h)

換算關(guān)系：0.7M

W=60×104Kcal/h

第三十一頁，共六十頁。二、壓力---垂直作用在單位面積上的力，叫壓強(qiáng)。但習(xí)慣稱壓力。P

單位：兆帕（MPa）

老單位：公斤力/厘米2（Kgf/cm2)

絕對(duì)壓力—以壓力為零作為測(cè)量起點(diǎn)。P絕

相對(duì)壓力—以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫ψ鳛闇y(cè)量起點(diǎn)。P相。用壓力表測(cè)量出來，也叫表壓力。P表

P絕=P相+P大氣第三十二頁，共六十頁。大氣壓力—空氣作用在地球表面上的力。

原因：空氣也有重量

隨溫度、海拔高度而變化。第三十三頁，共六十頁。其它單位：毫米汞柱（mmHg)、米水柱(mH2O)

換算關(guān)系：0.0981MPa=735.6mmHg=10mH2O=1Kgf/cm2

一般1MPa≈10Kgf/cm2

額定蒸汽壓力---蒸汽鍋爐在規(guī)定的給水壓力和負(fù)荷范圍下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證的出口蒸汽壓力。

額定出水壓力---熱水鍋爐在規(guī)定的給水壓力和負(fù)荷范圍下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)出口的最高工作壓力。

鍋爐上應(yīng)用：一般都是表壓。

但做強(qiáng)度計(jì)算或強(qiáng)度校核時(shí)，查水或水蒸氣參數(shù)表的時(shí)候，要用絕對(duì)壓力。

第三十四頁，共六十頁。三、溫度---指物體冷熱的程度。t

表示方法：攝氏溫度、開氏溫度、華氏溫度。

額定蒸汽溫度---指鍋爐運(yùn)行時(shí)輸出蒸汽的最高溫度。

有過熱器：過熱器出口蒸汽溫度；

無過熱器：額定蒸汽壓力對(duì)應(yīng)下的飽和蒸汽溫度。第三十五頁，共六十頁。四、受熱面---從放熱介質(zhì)吸收熱量再傳遞給受熱介質(zhì)的表面。水冷壁、爐膽、鍋爐管束、煙管······

分為兩種：

輻射受熱面--主要以輻射的方式從

放熱介質(zhì)吸收熱量的

受熱面；

對(duì)流受熱面--主要以對(duì)流的方式從

放熱介質(zhì)吸收熱量的

受熱面。

第三十六頁，共六十頁。五、鍋爐熱效率---鍋爐有效利用的熱量與單位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量的百分比。η

η=輸出熱量/輸入熱量×100%

輸入熱量-輸出熱量=熱損失。也常用百分?jǐn)?shù)來表示。

對(duì)鍋爐來說，熱損失主要有五項(xiàng)：

1、排煙熱損失q2

2、化學(xué)不完全燃燒熱損失q3

3、物理（機(jī)械）不完全燃燒熱損失q4

（1）灰渣損失

（2）飛灰損失

（3）漏煤損失

4、散熱損失q5

5、灰渣熱損失q6

顯然

η=1-（q2+q3+q4+q5+q6）

JB/T10094-2002第三十七頁，共六十頁。第三十八頁，共六十頁。第三十九頁，共六十頁。第四十頁，共六十頁。第四十一頁，共六十頁。六、蒸汽品質(zhì)---表示蒸汽的純潔程度。有濕度（W）和含鹽量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)。

第四十二頁，共六十頁。1、濕度---飽和蒸汽中水分的質(zhì)量百分比。W=Gw/（Gq+Gw）

干度---飽和蒸汽中蒸汽的質(zhì)量百分比。X=Gq/（Gq+Gw）

一般地，水管爐W≤3%；鍋殼爐W≤4%。

第四十三頁，共六十頁。2、含鹽量

工業(yè)鍋爐≤0.5mg/Kg

危害：沉積在過熱器受熱面管子中，使管壁溫度升高，致使管子燒壞。

第四十四頁，共六十頁。七、水壓試驗(yàn)---指以水為介質(zhì)，以規(guī)定的試驗(yàn)壓力對(duì)鍋爐受壓部件的強(qiáng)度和嚴(yán)密性進(jìn)行的檢驗(yàn)。

對(duì)鍋爐來說，這是一個(gè)非常重要的檢驗(yàn)手段，也是我們每個(gè)檢驗(yàn)員在實(shí)際工作經(jīng)常要碰到的一項(xiàng)檢驗(yàn)工作。第四十五頁，共六十頁。關(guān)于水壓試驗(yàn)；

水溫：一般20～70℃，但要高于露點(diǎn)溫度，防止結(jié)露。

結(jié)露---當(dāng)金屬表面的溫度低于周圍環(huán)境空氣的溫度時(shí)，空氣中的水分凝結(jié)到金屬表面的現(xiàn)象。開始結(jié)露的溫度叫露點(diǎn)溫度。

環(huán)境溫度：高于5℃；若低于5℃，必須有放凍措施。第四十六頁，共六十頁。

水壓試驗(yàn)壓力

名稱鍋筒（鍋殼）工作壓力P試驗(yàn)壓力鍋爐本體＜0.8MPa1.5P但不小于0.2MPa鍋爐本體0.8～1.6MPaP+0.4MPa鍋爐本體＞1.6MPa1.25PMPa過熱器任何壓力與鍋爐本體試驗(yàn)壓力相同可分式省煤器任何壓力1.25P+0.5MPa第四十七頁，共六十頁。水壓試驗(yàn)步驟、程序：

1、緩慢升壓至工作壓力；

2、檢查有無漏水或異?，F(xiàn)象；

3、繼續(xù)緩慢升壓至試驗(yàn)壓力，并注意防止超壓；

4、在試驗(yàn)壓力下保持20分鐘；

5、緩慢降壓至工作壓力；

6、在工作壓力下，對(duì)所有參加水壓試驗(yàn)部件進(jìn)行對(duì)照性檢查是否有泄露；

7、緩慢泄壓；

8、檢查所有參加水壓試驗(yàn)的承壓部件是否有殘余變形。

第四十八頁，共六十頁。合格標(biāo)準(zhǔn)：

1、在受壓元件金屬壁和焊縫上沒有水珠和水霧；

2、當(dāng)降到工作壓力后脹口處不滴水珠；

3、水壓試驗(yàn)后，沒有發(fā)現(xiàn)殘余變形。第四十九頁，共六十頁。八、水位---鍋筒中汽水的分界面稱為水位。能保證鍋爐安全運(yùn)行的最低（高）水位，就叫最低（高）安全水位。

第五十頁，共六十頁。九、最高火界

火界---是指當(dāng)受熱面露出水面而無水冷卻時(shí)，其壁溫超過受熱面材料最高允許溫度的部位稱為火界。

所有火界的最高部位稱為最高火界。

第五十一頁，共六十頁。第五十二頁，共六十頁。十、呼吸空位---鍋殼鍋爐平管板上溫度不同相鄰元件之間的最小距離。

第五十三頁，共六十頁。第五十四頁，共六十頁。十一、發(fā)熱值---1Kg固（液）體燃料或1標(biāo)m3氣體燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，叫這種燃料的發(fā)熱值。

并且規(guī)定，發(fā)熱值為7000Kcal/Kg的煤為標(biāo)準(zhǔn)煤。第五十五頁，共六十頁。十二、排污

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