第一章锅炉基础知识.ppt
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教师简介（潘荣庆）,1991年至2010年一直负责培训钻井二公司一、二线锅炉工的取证和验证工作（二、三类）。
1988年开始从事锅炉工岗位工作至2010年已有20多年。
在钻井二公司供暖公司大修厂从事过大修锅炉工作三年。
已取得二级热力司炉工技师证、一级锅炉运行值班员高级技师证和国家二级企业培训师证。
柴油锅炉,煤炉,第一章锅炉基础知识,锅炉：
是利用燃料燃烧放出的热量，产生蒸汽和热水的一种动力设备。
锅炉的工作过程：
燃烧过程。
传热过程。
水循环及汽化过程。
锅壳式锅炉发展史,卧式内燃锅炉,卧式内燃锅炉,卧式内燃锅炉,水火组合式锅炉,水管锅炉,水管锅炉,有机热载体锅炉（导热油炉）,卧式机车式锅炉,电加热锅炉,卧室内燃锅炉（火管锅炉）,DZG0.50.7A,铸铁锅炉（双层炉排炉）,投煤炉门,燃烧室,灰门,铸铁锅炉,欢喜岭公共事业锅炉房,煤斗,变速箱,注汽锅炉,锅炉按压力分类,低压锅炉：
工作压力245Mpa。
中压锅炉：
工作压力2.45Mpa,5.88Mpa。
高压锅炉：
工作压力588Mpa。
锅炉按蒸发量分类,小型锅炉：
额定蒸发量20t/h的锅炉。
中型锅炉：
额定蒸发量2075t/h的锅炉。
大型锅炉：
额定蒸发量75t/h的锅炉。
锅炉按输出介质分类,蒸汽锅炉：
向外输送的介质是蒸汽。
热水锅炉：
向外输送的介质是热水。
导热油炉：
向外输送的介质是导热油。
汽水两用锅炉：
既可以向外输送蒸汽又可以向外输送热水。
锅炉操作证得分类（2009年12月29）,级，额定工作压力小于或者等于0.4MPa且额定蒸发量小于或者等于0.5th，以及额定功率小于或者等于0.7MW得热水锅炉、有机热载体锅炉。
级，额定工作压力小于3.8MP的蒸汽锅炉，以及热水锅炉、有机热载体锅炉。
级，额定工作压力大于或等于3.8MPa的蒸汽锅炉。
司炉操作证的分类（09年12月以前分类）,一类证：
工作压力38Mpa。
二类证：
工作压力38Mpa。
蒸发量4t/h的蒸汽锅炉和额定供热量28MW的热水锅炉。
三类证：
工作压力01Mpa,蒸发量4t/h蒸汽锅炉和额定供热量2.8MW的的热水锅炉。
锅炉参数,一、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，称为这台锅炉的蒸发量。
又称为“出力”或“容量”。
单位是吨小时。
包括最大蒸发量、经济蒸发量、额定蒸发量。
二、质量（压力、温度）：
主要指蒸汽或热水的压力和温度。
影响蒸发量的因素,主要取决于锅炉受热面的多少。
其次是锅炉燃用燃料的种类、燃烧效果、受热面的内外侧水垢和烟灰的厚度。
还有运行操作水平因素，比如压力的高低、蒸汽的干度，炉水的质量等。
热水锅炉出力的大小如何表示,额定供热量：
热水锅炉在确保安全的前提下长期连续运行，每小时出水有效带热量，称为这台锅炉的额定供热量，用符号“Q”表示，单位热功率MW。
热水锅炉产生07MW（60万大卡/小时）大体相当于蒸汽锅炉产生1t/h的蒸汽的热量。
压力,单位面积上所承受的均匀垂直作用力（物理学中称为压强）。
常用单位：
帕斯卡，兆帕（Mpa）。
大气压力：
地球上部的空气对地球表面的作用力。
压力单位换算：
01Mpa00981Mpa1kg/c。
标准大气压：
在标准状况下，即当温度为0，在海平面（海拔等于零）处，一个大气压等于每平方厘米的面积上承受10.123牛顿力，相当0.101MPa。
绝对压力：
是以零压（压力等于零）作为测量起点。
绝对压力=表压力（相对压力）+大气压力1kg/c10000kg/10000c10吨/平方米。
负压：
工质的绝对压力低于大气压时，其表压力必然负值，故称为负压。
例如：
水泵进口处和自然通风的锅炉炉膛内。
温度,温度：
标志物体冷热程度的物理量。
从微观上来讲，温度标志分子热运动的强弱程度。
常用温标：
摄氏温标和绝对温标。
在标准大气压下水沸腾时的摄氏温度是100，华氏温度是212，绝对温度是373.15K。
饱和温度：
在一定的压力下，对水不断加热，水温相继上升，最后达到沸腾时的温度。
饱和蒸汽：
在一定的压力下，对饱和水继续加热，饱和温度保持不变，饱和水转化为水蒸气，具有保饱和温度的水蒸气。
饱和蒸汽温度与压力的关系,水蒸气的性质
（一）,水在4时，体积最小，密度最大。
大于4或低于4，水体积均要膨胀（锅炉及附属设备在使用中要注意防冻坏设备）。
液体热（显热）：
水由0加热至对应压力下的饱和温度成为饱和水时所需的热量（与压力成正比）。
单位：
kJkg汽化热（蒸发热、潜热）：
对饱和水继续加热，温度不再升高而产生汽化，这一过程称为汽化过程。
由饱和水汽化为干饱和蒸汽所需的热量。
单位同上。
水蒸气的性质
（二）,蒸汽的湿度：
在汽化过程中，饱和水与饱和蒸汽共存时，称为湿蒸汽或汽水混合物。
湿蒸汽中的含水量与总重量的比值。
蒸汽的干度：
饱和蒸汽中不含水分时称为干蒸汽。
湿蒸汽中蒸汽的重量与总重量的比值。
例如：
蒸汽的干度是96，湿度就是4。
水管锅炉蒸汽湿度应控制在3以下，火管锅炉蒸汽湿度应控制在5以下。
电站锅炉蒸汽湿度不应大于0.03。
湿度干度=1,锅炉水循环
（一）,低、中压锅炉的水循环，一般都是由于锅炉内各部分吸收的热量不相等，而使炉水产生了密度差形成的，这种循环称为自然循环。
水循环主要有自然循环、强制循环两种。
水循环在实际生活中的应用,直流式锅炉,热水采暖循环系统,地热采暖,地热循环系统,锅炉水循环
（二）,循环倍率循环流量回路所产生的蒸汽量。
也就是一定量的水，循环多少周才能全部转化为蒸汽。
低压锅炉的循环倍率一般都比较大。
蒸发量10t/h、工作压力125Mpa以下的小型锅炉，循环倍率约在150200之间。
水循环好，各受压部件受热均匀，热应力小，炉水升温和汽化可以加快，从而缩短点火至正常供气的时间。
强制水循环：
主要有热水锅炉（出水温度120为高温热水锅炉），通常采用“下进上出”，也有一部分采用“上进上出”的方式。
利用水泵的推动作用使锅炉水强制流动。
锅炉水循环的故障,水循环停滞和倒流：
上升管中大多数受热较强，只有个别管子受热特别弱，则受热最弱管子的有效压头可能小到不能克服下降管的阻力，因而在这些管内的循环水速可能小到接近于零。
称为循环停滞。
严重时产生倒流。
汽水分层：
在水管锅炉中，受热管水平放置或微倾斜布置，而流速不高时，则由于此时汽与水的密度不同，蒸汽偏于管子的上部，水在下部流动，形成汽水分层。
水冷壁管经过炉膛顶部（天棚管）时的倾斜角一般不应小于15。
下降管带汽：
下降管中如果出现蒸汽，增加下降管的阻力，由于减少了下降管与上升管中工质的密度差，使流动压头减小，因而对水循环不利。
如果下降管中汽量较多，形成汽塞，将使水流中断，循环受到破坏（下降管的横截面积不小于上升管的1314）。
锅炉常用的金属材料,锅炉钢材中的化学元素对性能的影响,碳：
含碳量的高低对强度、硬度、塑性、韧性有明显的影响。
锅炉钢材中的含碳量控制在0.1%0.3%之间较为有利。
硫：
钢材中有硫存在时，当加热10001200时再进行锻造和轧制会使工件沿晶间开裂，这种现象称为热脆性。
硫的含量控制在0.040%0.045%以下。
属于有害元素。
另外硫还使钢中的焊接性能降低，焊缝出现裂纹和气孔。
磷：
属于有害元素，磷多的地方成为脆裂的起点。
磷的增加使钢在室温或更低的温度下冲击值明显下降。
使钢的脆性转变温度升高，提高了钢的冷脆性。
磷的含量应控制在0.040%以下。
锰：
炼钢时为了脱氧而加入并部分残留于钢中的。
可以提高钢的常温强度、硬度及耐磨性。
钢中锰含量达1%以上时，称为“锰钢”。
硅：
同锰一样也是一种常用的脱氧剂。
镇静钢中都以硅或铝作强脱氧剂，因此含量较沸腾钢高。
我国锅炉碳钢中含硅量在0.150.37%范围内.氧：
炼钢是个氧化过程，钢水中氧化铁都用脱氧剂除去。
但由于操作不良，也有会部分氧或夹杂形成存在，这对钢的韧性不利。
特别是冲击韧性的脆性转折温度不利。
钢材的分类,按冶炼过程分类：
镇静钢,在冶炼时采用硅铁、锰铁和铝完全脱氧。
沸腾钢，仅用锰铁脱氧。
由于脱氧不完全缘故，残留在钢锭内部的气泡布满全钢锭，使钢锭内部结构疏松，在轧制过程中，这些缺陷很难消除。
因此不能用作锅炉受压元件或受热面元件。
半沸腾钢是介于镇静钢与沸腾钢之间的一种钢材，一般用于非受压元件或非受热面元件。
按化学成份分类：
低碳钢（含碳量0.25%）。
中碳钢（含碳量在0.25%0.6%）。
高碳钢（含碳量0.6%）。
（含碳量2%时，称为铸铁）按质量分类：
分为普通钢、优质钢、高级优质钢三种。
主要区别是有害杂质硫和磷的含量上。
对锅炉钢材的要求,一、强度：
锅炉用钢具有在工作温度下的较高的强度，以在承受额定压力下而不致破坏。
二、韧性：
金属的韧性是指在有缺口处金属塑性变形的能力。
要求锅炉受压元件用钢应有足够的韧性，在正常工作条件下，承受载荷而不发生脆性破坏。
三、塑性：
锅炉有不少受压元件采用冷加工成型的（如卷板、弯管等），要求钢材有较好的塑性变形能力。
四、可焊性：
要求选用的钢材必须容易被焊接，并获得较理想的焊接质量。
五、质量：
采用优质或高优质的镇静钢，应有良好的组织，限制分层、非金属夹杂、气孔、疏松等缺陷，不允许有白点和裂纹。
钢材出厂及制造、改造修理单位材料入厂，都要对材料按技术条件进行质量检查。
金属材料的基本知识
（一）,强度：
材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力。
韧性：
材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。
应力：
材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力。
蠕变：
金属在一定温度和一定应力作用下，随着时间的推移缓慢发生塑性变形的现象。
材料发生蠕变的温度与其性质有关，碳钢在300350,合金钢在350450，在应力作用下，就会出现蠕变。
温度越高，应力越大，蠕变速度就越快。
（例如炉管涨粗）金属材料的疲劳：
构件在长期交变应力作用下，虽然它承受的应力远小于材料的屈服极限，在没有明显塑性变形的情况下，发生断裂的现象。
金属材料的基本知识
（二）,应变：
在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量，简称应变。
应力集中：
由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象。
应力松弛：
钢材在高温和应变作用下，在应变量维持不变，应力随着时间的延长逐渐降低的现象。
蠕变与应力松弛的区别在于蠕变时应力基本恒定不变，松弛时应力则不断在降低。
应力松弛发生在高温下工作的紧固件上，如锅炉、汽轮机上的螺栓、螺母、压紧弹簧等。
当松弛到一定程度后，就会引起气缸和阀门漏气，安全阀提前起座。
（一是锅炉升温后对螺栓重新紧固，二是选择抗松弛性能高的钢材。
）钢材的高温氧化:
锅炉某些高温元件（如过热器、再热器及其支吊架等）与高温烟气中的氧气发生氧化反应，称为高温氧化。
氧化会不断发生，层层脱落，最后导致破坏。
钢材工作温度高于570，就需考虑抗氧化性问题。
在钢中加入铬元素，生成的氧化膜具有良好的保护作用，是提高钢材抗高温氧化性能的主要手段。
金属材料的基本知识（三）,苛性脆化：
金属在拉应力区域内，由于高度浓缩的碱性溶液的腐蚀作用而发生的裂纹，称为苛性脆化。
可能发生在汽包及蒸发管的胀口处、焊口处，以及有裂纹、狭缝、凹陷等部位，或有锅水长期渗漏的部位。
引起苛性脆化的主要原因是锅水碱度，超过允许限度，以及有使锅水局部浓缩的条件。
控制炉水碱度在626mmol/L，炉水PH值在1012之间.钢材的高温腐蚀：
锅炉受热面管子，在高温情况下，烟气侧和蒸汽侧均有发生腐蚀的可能性。
当温度超过400时，就有可能发生蒸汽侧的腐蚀，其化学反应式如下：
3Fe4H2OFe3O44H2控制壁温过高，是减轻高温腐蚀的重要措施。
锅炉型号,第一部分第二部分第三部分/第一部分：
总体形势代号，燃烧设备，额定蒸发量（th）或额定热功率（MW）。
第二部分：
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（）。
第三部分：
燃料种类代号。
锅炉总体形式代号,燃烧设备代号,燃烧种类代号,锅炉型号举例说明,WNS0.50.7Y（Q）卧式内燃室燃炉，额定蒸发量为0.5th,额定工作压为0.7Mpa，蒸汽温度为饱和温度，燃用油和气主要以油为主。
DZL101.3350A单锅筒纵置式链条炉排，额定蒸发量为10th,额定工作压力为1.3Mpa，过热蒸汽温度为350，燃用烟煤。
SZS2.81.09570Y双锅筒纵置式室燃炉，额定供热量为2.8MW,额定工作压力为1.0Mpa,额定出水温度为95，回水温度为70，燃用油。
DZG0.50.7A单锅筒纵置式固定炉排，额定蒸发量为0.5th,额定工作压力为0.7MPa,燃用类烟煤。
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