锅炉原理-朱宇龙

1、杭州市特种设备检测院朱宇龙2012年12月l工作单位：杭州市特种设备检测院l职称：高级工程师l职务：锅炉二部责任工程师l学历：武汉大学材料和无损检测硕士l资质：锅炉检验师，压力容器检验师l RT三级，MT三级，PT三级，UT二级lE-mail：l锅炉，从字面上来讲，就是由“锅”和“炉”两个部分所组成的热力设备。l“炉”就是锅炉中燃烧燃料的部分，它的作用是提供燃料燃烧条件和空间，使燃料（例如煤）在其中燃烧。“炉”内燃烧产生的热量由“锅”来吸收；l“锅”是锅炉中充满水和汽的部分，它吸收“炉”放出的热量后，使水被加热到所需温度（热水锅炉）或者转变为工作压力下的蒸汽（蒸汽锅炉）。l特种设备安全监察条例

2、锅炉定义：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，并承载一定压力的密闭设备。l容积大于或者等于的承压蒸汽锅炉；l出口水压大于或者等于.1（表压），且额定功率大于或者等于.1的承压热水锅炉；l有机热载体锅炉。l随着工业的发展，锅炉向两个方向发展：在圆筒内部增加受热面积。开始是在一个大圆筒内增加了一火筒，然后两个，直到多个。最后发展为现代的火管锅炉。增加筒外部的受热面积，即增加水筒的数目。燃料在筒外燃烧，与火管锅炉的发展相似，水筒的数目不断增加，发展成为很多小直径的水管。由于水在管中流动，称为水管锅炉。l水管锅炉的发展有两个分支：横水管锅炉：逐渐被淘汰 竖水管锅炉：现代锅

3、炉的主要形式 锅炉发展过程简图 锅炉的发展史就是为了增加蒸发量、提高蒸汽参数、减少煤耗、节省钢材和改进工艺过程的历史。 电站锅炉：电站锅炉：向高效率（部分减少污染）、大容量、高参数、低污染、自动化、高可靠性、低成本（金属消耗量）方向发展；工业锅炉：工业锅炉：更注重高效率、低污染、自动化、低成本（金属消耗量）；生活锅炉：生活锅炉：追求低污染、自动化、安全可靠。锅炉发展方向：锅炉发展方向：l1：蒸发量（功率）：每个小时产生的蒸汽数量；对于热水锅炉和有机热载体锅炉则指输出功率；1t h=0.7MWl2：压力：指锅炉出口处（锅筒或过热器出口集箱）的工作压力（表压）；l3：温度：锅炉出口介质的温度；工业

4、锅炉一般为饱和温度；有过热器锅炉一般指过热器出口温度；l锅炉的蒸发量锅炉的蒸发量: : 锅炉在确保安全的前提下长期连续运行、每小时所产生蒸汽的数量。又称为“出力”或“容量”符号: D 常用的单位:th l分类：分类：额定蒸发量经济蒸发量最大蒸发量 l额定蒸发量：额定蒸发量：锅炉在额定压力，蒸汽温度、额定给水温度下，使用设计燃料和保证设计效率的条件下连续运行所应达到的每小时蒸发量。新锅炉出厂时，铭牌上所标示的蒸发量就是这台锅炉的额定蒸发量。l经济蒸发量（经济蒸发量（ECRECR）：在保证安全的前提下，锅炉连续运行，热效率最高时的蒸发量。锅炉的经济蒸发量应在额定蒸发量的80100范围内。l锅炉最大

5、蒸发量（锅炉最大蒸发量（MCRMCR）：）：指在规定的工作压力下或低于工作压力下，连续运行，不考虑其经济效果，每小时能产生的最大蒸发量。最大时可大于额定蒸发量的20。l锅炉蒸汽压力和温度：锅炉蒸汽压力和温度：指过热器主汽阀出口处的过热蒸汽压力和过热蒸汽温度。对于无过热器的锅炉，用主汽阀出口处的饱和蒸汽压力和温度表示。l锅炉给水温度：锅炉给水温度：指进省煤器的给水温度对无省煤器的锅炉指进锅炉锅筒的水的温度。 l对产生饱和蒸汽的锅炉，蒸汽的温度和压力存在一一对应的关系。 电站锅炉概述额定蒸发额定蒸发量量额定出口蒸汽压力额定出口蒸汽压力 MPaMPa0.40.40.70.71.01.01.251.2

6、51.61.62.52.5额定出口蒸汽温度额定出口蒸汽温度饱和饱和饱和饱和饱和饱和饱和饱和250250350350饱和饱和350350饱和饱和3503504004000.10.10.20.20.50.51 12 24 46 68 810101515202035356565电站锅炉概述额定热额定热功率功率额定出口热水温度额定出口热水温度 95/7095/70115/70115/70130/70130/70150/90150/90180/110180/110额定出口热水压力额定出口热水压力 MPaMPa0.40.40.70.71.01.00.70.71.01.01.01.01.251.251.25

7、1.251.61.62.52.50.10.20.350.71.42.84.27.010.514.029.046.058.0116.0一、锅炉的分类 电站锅炉电站锅炉: :发电发电 工业锅炉工业锅炉: :工业生产工业生产 生活锅炉生活锅炉 : :采暖和热水供应采暖和热水供应 火管锅炉火管锅炉: :烟气在管内流过烟气在管内流过 水管锅炉水管锅炉: :汽水在管内流过汽水在管内流过 按循环方式按循环方式 自然循环锅炉自然循环锅炉: :控制（强制）循环锅炉控制（强制）循环锅炉: :直流锅炉直流锅炉: : 具有锅筒，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环，只能在临界压力以下应用. 无锅筒，给水靠水泵压

8、头一次通过受热面，适用于各种压力。在循环回路的下降管与上升管之间设置循环泵用以辅助水循环并作强制流动，又称辅助循环锅炉，只能在临界压力以下应用。 复合循环锅炉：复合循环锅炉：具有再循环泵。锅炉负荷低时按再循环方式运行，负荷高时按直流方式运行。可应用于亚临界压力和超临界压力按出口工质压力按出口工质压力 常压锅炉常压锅炉: :表压为零表压为零 微压锅炉微压锅炉: :表压为几十个表压为几十个Pa Pa 低压锅炉低压锅炉: :压力一般压力一般1.275MPa 27 MPa 27 MPa 按燃烧方式按燃烧方式 火床燃烧锅炉火床燃烧锅炉火室燃烧锅炉火室燃烧锅炉旋风燃烧锅炉旋风燃烧锅炉按所用燃料或能源按所用

9、燃料或能源 固体燃料锅炉固体燃料锅炉液体燃料锅炉液体燃料锅炉气体燃料锅炉气体燃料锅炉余热锅炉余热锅炉原子能锅炉？原子能锅炉？废料锅炉废料锅炉按锅炉房型式按锅炉房型式露天露天半露天半露天室内室内地下地下洞内洞内电站锅炉电站锅炉工业锅炉工业锅炉按锅炉出厂型式按锅炉出厂型式快装锅炉快装锅炉组装锅炉组装锅炉散装锅炉散装锅炉小型锅炉小型锅炉工业锅炉，电站锅炉工业锅炉，电站锅炉l工业锅炉型号（工业锅炉型号（蒸汽蒸汽锅炉）锅炉）WN S 10 1.6/350A总体型式代号燃烧设备代号额定蒸发量额定热功率额定蒸汽压力过热蒸汽温度燃料种类代号l工业锅炉型号（工业锅炉型号（热水热水锅炉）锅炉）lQXW2.80.7

10、/95/75A锅炉型式代号燃烧设备代号额定功率代号允许工作压力额定进出水温度燃料种类代号总体型式代号总体型式代号立式水管LS单锅筒横置式DH立式火管LH双锅筒纵置式SZ卧式外燃WW双锅筒横置式SH卧式内燃WN纵横锅筒式ZH单锅筒纵置式DZ强制循环式QX燃烧设备代号燃烧设备代号固定炉排 G抛煤机P固定双层炉排C振动炉排Z活动手摇炉排H下饲炉排A链条炉排L沸腾炉F往复炉排W室燃炉Sl电站锅炉型号（SG上锅，YG济锅，NG杭锅，HG哈锅，DG东锅）lSG-420/13.7-M417： 表示上海锅炉厂制造的蒸发量 420 t/h，过热器出口压力13.7 MPa，燃煤锅炉，第417次设计；lHG一670

11、/13.72一M：表示哈尔滨锅炉厂制造的670t/h，13.72MPa工作压力的电站锅炉，设计燃料为煤，原型设计； lSG一1000/16.66一YM2表示：上海锅炉厂制造的1000t/h，16.66MPa工作压力的电站锅炉，设计燃料为油煤两用，第二次变型设计。 l1：按照预定方向膨胀；l2：各循环回路水循环正常；l3：受压部件足够强度，结构形式避免应力集中；l4：炉膛有足够承载力；l5：炉墙有密封性；l6：方便安装、使用、检修和清洗；l7：合理配置辅机和安全附件；l1：锅筒（锅壳）l2：炉胆l3：回燃室l4：封头l5：炉胆顶l6：下脚圈l7：管板l8：集箱l9：水管、火管禁止T型接头2 2

12、4 22 2 4 27 0 02 5 7 82 5 7 87 0 07 0 02 5 7 82 5 7 87 0 01 8 9 82 7 6 01 8 9 81 8 9 82 7 6 01 8 9 8+ 4 6 7 9 4+ 4 1 6 1 2+ 4 2 3 2 3+ 4 6 8 4 2+ 4 9 9 3 8+ 5 3 6 0 0预热器中心线6 7 7 0炉膛中心线1 4 2 7+ 2 5 2 0 1+ 2 9 0 4 4+ 3 2 5 5 3+ 3 5 8 3 9+ 3 9 0 6 9+ 4 2 2 4 41 0 0 01 3 5 4 01 2 7 7 05 3 2 26 5 5 56 5

13、5 52 2 1 8 7 （ 宽 ） X 1 5 6 3 2 （ 深 ）9 5 0 04 8 0 01 1 7 0 0+ 2 9 8 8 0+ 2 6 0 3 7省 煤 器+ 3 8 2 8 0+ 3 7 8 4 0+ 4 2 7 2 0+ 4 3 7 2 0启 动 分 离 器主 蒸 汽 出 口再 热 蒸 汽 出 口低 温 再 热 器一 级 过 热 器省 煤 器末 级 过 热 器高 温 再 热 器屏 式 过 热 器燃 烬 风 口L N A S B 燃 烧 器+ 6 6 3 4 5+ 6 9 4 1 5+ 6 9 8 1 5+ 6 8 8 1 5大 包 顶 部+ 7 0 6 9 5+ 7 2 4

14、 2 5+ 6 3 9 7 5+ 3 5 7 5 0+ 1 9 9 2 2+ 1 3 5 0 0+ 9 4 0 0- 1 0 0 0+ 0 .0 m ( G R A D E )顶 棚 管+ 6 3 8 4 4+ 4 7 8 4 4+ 4 3 8 5 9+ 3 4 5 6 0+ 3 3 3 8 8+ 2 2 1 9 4+ 5 2 0 0+ 1 8 3 5 1去 贮 水 箱l锅筒、汽水分离器l省煤器l水冷壁l过热器l再热器l集箱l汽水连接管l自然循环锅炉汽水流程： （一）、锅筒下降管下集箱水冷壁上集箱锅筒（饱和蒸汽） （二）、省煤器锅筒下降管水冷壁锅筒包墙过热器低温过热器过热减温器中温过热器过热减

15、温器高温过热器（过热蒸汽）。l直流锅炉循环回路汽水流程： 省煤器水冷壁外置汽水分离器包墙过热器低温过热器过热减温器中温过热器过热减温器高温过热器。l再热系统汽水流程： 低温再热器再热减温器高温再热器。l锅炉制造许可级别划分 级别 制 造 锅 炉 范 围 A不限 B额定蒸汽压力小于及等于2.5MPa的蒸汽锅炉（表压，下同）C额定蒸汽压力小于及等于0.8MPa且额定蒸发量小于及等于1t/h的蒸汽锅炉; 额定出水温度小于120的热水锅炉D额定蒸汽压力小于及等于0.1MPa的蒸汽锅炉; 额定出水温度小于120且额定热功率小于及等于2.8MW的热水锅炉 注:1. 额定出水温大于及等于120的热水锅炉，按

16、照额定出水压力分属于C级及其以上各级。l锅炉安装改造许可证级别划分级别 许可安装改造锅炉的范围 A参数不限 B额定出口压力2.5MPa的锅炉 C额定出口压力1.6MPa的锅炉现场安装,组装铸铁锅炉 注:对于从事较单一工作范围的锅炉安装改造单位,可申请单项范围的许可，如:限安装(或改造), 限铸铁锅炉等 。l锅规第4.5条 焊接及相关检验： 1.外观检验； 2.通球检验； 3.化学成分分析； 4.无损检测； 5.力学性能检验 6.水压试验。l第4.5.4.1条 无损检测人员应按照有关安全技术规范进行考核，取得资格证书后，方可从事相应方法和技术等级的无损检测工作。l第4.5.4.3条无损检测标准。

17、锅炉受压 部件无损检测方法应当符合NB/T47013（JB/T4730）承压设备无损检测的要求。管子对接接头X射线实时成像，应当符合相应技术规定。GB/T19293-2003对接焊缝X射线实时成像检测法l第4.5.4.4条无损检测技术等级及焊接接头质量等级。（1）锅炉受压部件焊接接头的射线检测技术等级不低于AB级，焊接接头质量等级不低于级；（2）锅炉受压部件焊接接头的超声检测技术等级不低于B级，焊接接头质量等级不低于级；（3）表面检测的焊接接头质量等级不低于级。l第4.5.4.6条无损检测选用方法和比例l（1）蒸汽锅炉受压部件焊接接头的无损检测方法和比例应当符合表4-1的要求。l压力与饱和温度对应表压力压力（MPa）温度温度（）压力压力（MPa）温度温度（）0.11201.51980.415