锅炉压力容器安全

第一章 基础知识

特种设备分为：承压类（锅炉、压力容器、压力管道），机电类（电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设备（人身安全）、场（长）内机动车辆（只在区域内运用））

第一节 概述

一、 锅炉压力容器的运用

锅炉：受火焰加热的容器

锅炉分为：蒸汽锅炉，热水锅炉

二、 锅炉压力容器的工作特性

1、 爆炸特性：承压（超压爆炸）；高温（蠕变）；低温（龟裂）

爆炸：物理爆炸（主要是由于压力过大）；化学爆炸（物质泄漏）

2、 接触腐蚀性介质

压力容器的介质常常对其材质有较强的腐蚀，而锅炉金属表面一侧要接触烟气、灰尘、另一侧要接触水及水蒸气，也会造成磨损和腐蚀

3、 维持连续运动

锅炉压力容器一旦投入使用，一般要求连续运行，不能随意停机，由于不便于随时停运检查，所以容易造成损失。

三、 锅炉压力容器事故的危害

1、爆炸冲击波的危害

承压不见一旦破裂，介质即泄压膨胀或瞬时汽化，瞬时释放出很大的能量，其中85%的能量用以产生冲击波

2、爆炸碎片的危害

3、泄露介质的危害

第二节 锅炉压力容器安全监察

政府：设立机构；制定法规

国家有两个安全监察机构：国家煤矿安全监察局；特种设备安全监察局

国家质检机构：技术监督局

一、 锅炉压力容器安全监察体制

1、 制定较为完善法规、标准

卖由安全监察局监管，买应该到公安局办证

（1） 法规

A 行政法规《特种设备安全监察条例》

B 地方性法规

宪法——法律——法规——规章——标准

法规分为行政和地方性法规

规章是各部门的，由质检总局下发；还有地方政府的规章

C 引用标准

第三节 锅炉压力容器分类

一、 锅炉分类

1、 锅炉特性参数

描述锅炉工作特性的基本参数主要由

（1） 容量（蒸发量）

蒸汽锅炉用额定蒸发量表征其容量或出力的大小，额定蒸发量是指蒸汽锅炉在额定压力、温度（出口蒸汽温度与进口给水温度）和达到规定热效率的条件下每小时产生的最大蒸汽量。锅炉名牌上的蒸发量就是额定蒸发量。常以符号D表示，单位是t/h

（2） 出口蒸汽压力和温度

（3） 工作压力和介质温度

2、 分类

（1） 按用途分：电站、工业、机车、船用

（2） 按容量分：大型（D大于100t/h）；中型（D在20~100t/h）；小型（D小于

20t/h）

（3） 按压力分：常压热水（P=0）（此为额定出口的表压力）；低压（P小于

1.275MPa）；中压锅炉（P小于3.825MPa）；高压锅炉（P小于9.8MPa）；

超高压锅炉（P小于13.73MPa）；亚临界压力锅炉（P小于16.67MPa）；超临界压力锅炉（P小于22.13MPa）

（4） 按燃料和能源分：燃煤；燃油；燃气；废热；废料；电加热；原子能。燃

料不同，锅炉的安全特性不同。

（5） 按燃烧方式分：层燃炉（煤块）；沸腾炉（梅粒）；室燃炉

A 层燃炉的燃料铺在炉排上燃烧

B 沸腾炉又称流化床锅炉。燃烧在布风板上被由下而上送入的高速空气流托起，上下翻滚着燃烧

C 室燃炉的燃料被喷入炉膛，在炉膛空间呈悬浮状燃烧

二、 压力容器分类

1、 压力的来源：外部进入（储存容器）；内部产生（反应容器）

2、 主要技术参数：压力、温度、公称直径、壁厚

（1） 工作压力/操作压力：是指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最大表压力

（2） 设计压力：在相应设计温度下用以确定容器壳壁计算壁厚机器元件尺寸的压力。其值不得低于最高工作压力。

（3） 设计温度：在相应的设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。

（4） 公称直径（DN）：内径，无缝钢管制作的圆筒体，其公称直径是外径。

（5） 壁厚：表示容器壁厚的参数常见的有名义壁厚；设计壁厚；计算壁厚；有效壁厚等

ζ=PD/2S（ζ为许用应力，P是压力，D公称直径，S壁厚）

设计壁厚=计算壁厚+壁厚裕量（使用腐蚀的壁厚）+加工过程中减少的壁厚 名义壁厚：是将设计壁厚向上圆整至钢材标注的厚度，即图样上标注的

3、 压力容器的分类

压力容器（气瓶和压力管道）：

A 最高工作压力Pw大于等于0.1MPa

B 内直径Di大于等于0.15m且容积V大于等于0.025m3

C 介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体

（1）固定式容器

按压力分：低压容器（0.1~1.6MPa（包括小的值））；中压容器（1.6~10MPa（包括小的值））；高压容器（10~100MPa（包括小的值））；超高压容器（大于等于100MPa）。

按用途分：反应容器；储存容器；换热容器和分离容器

（2） 移动式容器

按容积大小和机构形状分为气瓶和槽车两种

（3） 综合分类：

第一类容器；第二类容器；第三类容器

第四节 锅炉的结构与型号

一、 锅炉的主要部件

1、 锅筒：

位置：在锅炉最顶上，不受热

作用：构成循环回路，它是循环的起点和重点；进行汽、水分离；装设安全附件。安全阀装锅筒顶部，水位表在一侧，测压表在顶部

2、 水冷壁

位置：炉膛内。布置在炉膛四周，贴墙布置单排并列管。

作用：吸收火焰的辐射热，使管子中的水变成汽水混合物；冷却炉墙

3、 对流管束（中压以上锅炉没有对流管束）

位置：在炉膛出口处的烟道内

炉膛内负压燃烧，由于有送风机向内送空气，有引风机往外抽延期； 作用：与延期对流换热

3、 省煤器（每个锅炉都有）

位置：烟道内（对流管束以后）

作用：预热锅炉给水（用烟气温度预热），降低排烟管道温度

分类：

A 钢管式：经过省煤器的给水会有10%~20%的蒸汽

B 铸铁式：加热水温小于等于100摄氏度

5、 空气预热器

位置：烟道内（省煤器后，尾部）

作用：加热送入炉膛的空气，利用烟气余热

主要分为管式和回转式

6、 过热器

位置：炉膛或者烟道内

作用：将饱和蒸汽进一步加热

主要分为垂直式和水平式

第五节 压力容器基本结构

中低压容器——薄壁容器

高压容器——厚壁容器

筒体：筒节+筒节+筒节和环焊缝

两焊缝之间得有一定距离，不能十字交叉

一、 中低压容器

1、 圆筒形容器=筒体+封头（两头），封头不能打开，有时候叫端盖，能打开

（1） 筒体：钢板卷焊而成

（2） 封头：

A 凸形封头：半球形封头，用球面板焊接而成，受力大；椭圆形封头，受力小；无折边球型封头

B 锥形封头

C 平板封头，能打开

2、 球型容器：由球面板焊接成

优点：受力好，省料（省表面积、省厚度）

一般用于储存容器

二、 高压容器

第二章 锅炉压力容器的设计、制造安全

第一节设计安全

一、 正确选材

1、 机械性能：强度、塑性、韧性

2、 工艺性能：可焊性、卷弯

3、 耐腐蚀性

二、 结构合理

遵循的原则：

1、 结构不连续处平滑过渡原则

2、 引起应力集中或削弱强度的结构相互错开

3、 避免采用刚性过大的焊接结构

4、 受热系统级不见的涨缩不要受限制

三、 强度足够

δ=PD/εS（δ许用应力，P压力，D直径，S是计算壁厚）

受热不见的热膨胀如果收到外部或自身的限制在部件内部就会产生热应力，设计时应使受热部件不受外部的约束，减少自身约束

第二节 制造安全

球型容器：由于各种弧度的球面板组成，硬度高，塑性差（抗变形能力），韧性是抗冲击能力

可焊性与含碳量有关，含碳量高，塑形差，可焊性低

第五节 锅炉

焊接缺陷对安全的影响及质量要求

一、 焊接缺陷的种类

1、 形状缺陷

（1） 焊缝尺寸不符合要求：强度过大或者不够，焊缝突出或者凹陷

（2） 咬边，焊缝与周围不平

（3） 焊瘤：焊接有部分突出

（4） 弧坑

2、 未焊透和未熔合

未焊透中间有空间未填满，原因是中间有杂质

3、 气孔和夹渣

4、 裂纹：容易受力扩张，

二、 焊接缺陷对安全的影响

1、 减小承压面积，降低承压能力（气孔、夹渣、弧坑、未焊透）

2、 引起应力集中导致龟裂（裂纹、咬边、未焊透）

三、 组装成形过程中的缺陷

1、 截面不圆

危害：由于“超圆”变形，产生附加应力

2、 错边，常见于环焊缝

3、 菱角纵焊缝

第三章 特种设备使用安全技术

第一节 基础工作

一、 锅炉的启动

1、 启动步骤

2、 注意的安全问题

二、 锅炉运行中的监督调节

三、 停炉

停炉：正常停炉；紧急停炉

四、 停炉后保养

第二节 压力容器安全运行于管理

一、 压力容器操作

1、 平稳操作

2、 防止超载：

防止超压：主要是储存容器。气体：主要看住压力阀和减压阀；液化气体：避免受热、多装

二、 压力容器运行期间的检查

1、 定期检查的概念

2、 常见的检查方法

（1）宏观检查

直观检查，查看明显的缺陷，表面的腐蚀和磨损

量具检查

（2）无损检查：看内部缺陷

射线检测：主要检测焊缝

超声波检测：内部

磁粉检测：表面焊缝和裂纹

渗透检测：表面焊缝和裂纹

（3）耐压试验：气压试验；水压试验

第四章 锅炉压力容器的安全装置

一、 装置的种类

连锁装置；警报装置；计量装置；泄压装置

二、 锅炉安全装置

1、 安全阀

2、 爆破片：适用于装剧毒介质的容器和稀有介质的容器，化学反应时压力急剧

升高的容器

3、 安全阀和爆破片的组合：有串联和并联

4、 爆破帽

5、 易熔塞：主要在野花气体的气瓶上

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