锅炉压力容器安全课程设计.doc

锅炉压力容器安全课程设计

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2020年4月19日
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新疆工程学院

课程设计说明书

题目名称： 锅炉压力容器安全课程设计

系 部：
专业班级：
学生姓名：
指导教师：
完成日期：

新疆工程学院
课程设计评定意见
设计题目： 锅炉事故原因分析及对策措施
学生姓名： 专业班级
评定意见：

评定成绩：

指导教师（签名）： 年 月 日

新疆工业高等专科学校
课程设计任务书
/ 上学期 12月13日
专业
安全技术管理
班级

课程名称
课程设计
设计题目
锅炉压力容器安全
指导教师

起止时间
.12.17—21
周数
1
设计地点
校内
设计目的：
经过设计，使学生理解锅炉压力容器安全的重要性，掌握锅炉压力容器的基本原理，利用所学知识分析问题，解决实际问题。经过对锅炉压力容器爆炸事故和重大事故的原因分析，掌握锅炉压力容器安全管理的要点，提出预防和控制锅炉压力容器事故的措施与对策。
设计任务或主要技术指标：
收集相关资料和法律法规；内容要全面、规范；不能相互抄袭；排版整齐。
课程设计分四个小组，每个小组11人。每人独立完成设计任务。
1、锅炉事故原因分析及对策措施。分析原因，提出预防和控制措施与对策。
2、加强锅炉安全管理，预防锅炉事故。
3、如何做好压力容器的安全管理工作。
4、加强气瓶安全管理，有效预防事故发生。
设计进度与要求：
1、布置任务，收集资料、熟悉资料；1天
2、分析锅炉压力容器爆炸事故和重大事故原因；2天
3、提出预防和控制事故的措施与对策；1天
4、编写设计说明书，排版、打印、提交；1天

主要参考书及参考资料：
1.《锅炉压力容器安全》刘清方 吴孟娴 首都经济贸易大学出版社
2、《锅炉安全技术监察规程》中华人民共和国国务院
3、《压力容器安全技术监察规程》中华人民共和国国务院

教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日

摘要
锅炉压力容器安全与企业安全生产和人们生活安全密切相关，受到国家和全社会的关注。要保证锅炉压力容器安全，需要了解和掌握锅炉压力容器安全技术的基本原理和规律：锅炉是一种能量转换设备，锅炉是生产蒸汽或加热水的设备。锅炉压力容器在工业生产及日常生活中应用十分广泛。锅炉压力容器的工作条件恶劣，容易发生事故。锅炉压力容器事故后果严重，其爆炸是灾难性的。锅炉在运行和试运行时，锅炉本体，各热交换器，主汽管道发生异常，造成人身，设备两个方面中，有一个以上方面受到损失的事件，称为锅炉事故。对锅炉压力容器的设计，制造，安装，使用，维护，改造，检验等环节进行严格的安全控制。
【关键词】：锅炉，锅炉事故，锅炉事故原因分析，锅炉事故预防措施

目录
1.概述 - 1 -
1.1锅炉安全的重要性 - 1 -
1.1.1 锅炉的定义 - 1 -
1.1.2锅炉的分类 - 1 -
1.1.3 锅炉的工作过程 - 1 -
1.1.4 锅炉安全的重要性 - 2 -
1.2 锅炉事故 - 3 -
1.2.1 锅炉事故的定义 - 3 -
1.2.2 锅炉事故分类 - 3 -
2.锅炉事故原因分析 - 3 -
2.1炉膛爆炸事故 - 3 -
2.1.1 定义 - 3 -
2.1.2 危害 - 3 -
2.1.3 主要现象 - 3 -
2.1.4 产生事故的主要原因 - 3 -
2.2 缺水事故 - 4 -
2.2.1 定义 - 4 -
2.2.2 危害 - 4 -
2.2.3 主要现象 - 4 -
2.2.4 产生事故的主要原因 - 4 -
2.3炉膛结渣事故 - 5 -
2.3.1 定义 - 5 -
2.3.2 危害 - 5 -
2.3.3 主要现象 - 5 -
2.3.4 产生事故的主要原因 - 5 -
2.4 汽水共腾 - 5 -
2.4.1 定义 - 5 -
2.4.2 危害 - 5 -
2.4.3 主要现象 - 5 -
2.4.4 产生事故的主要原因 - 5 -
2.5 省煤器损坏 - 5 -
2.5.1 定义 - 5 -
2.5.2 危害 - 6 -
2.5.3 主要现象 - 6 -
2.5.4 产生事故的主要原因 - 6 -
3.处理锅炉事故的对策措施 - 6 -
3.1 炉膛爆炸事故的预防措施 - 6 -
3.2 缺水事故的预防措施 - 6 -
3.3 炉膛结渣事故的预防措施 - 6 -
3.4 汽水共腾事故的预防措施 - 7 -
3.5 省煤器损坏的预防措施 - 7 -
4.总结 - 7 -

1.概述
1.1锅炉安全的重要性
1.1.1 锅炉的定义
锅炉是一种能量转换设备，在锅炉中经过燃料燃烧，将燃料的的化学能转变成热能，再经过传热将热能传给工质—水。简言之，锅炉是生产蒸汽或加热水的设备。
1.1.2锅炉的分类
能够才能够不同角度出发对锅炉进行分类：
⑴按用途不同，能够分为电站锅炉，工业锅炉，机车船舶锅炉，生活锅炉等。
⑵按容量的大小，能够分为大型锅炉，中型锅炉和小型锅炉。
⑶按蒸汽压力的大小，能够分为低压锅炉，中压锅炉，高压锅炉，超高压锅炉，亚临界锅炉和超临界锅炉。
⑷按燃料和能源种类不同，能够分为燃煤锅炉，燃油锅炉，燃气锅炉，原子能锅炉，废热（余热）锅炉等。
⑸按锅炉结构形式不同，能够分为锅壳锅炉（火管锅炉），水管锅炉，水火管锅炉。
⑹按燃料在锅炉中的燃烧方式不同，能够分为层锅炉，沸腾炉，室燃炉。
⑺按工质在蒸发系统的流动方式不同，能够分为自然循环锅炉，强制循环锅炉，直流锅炉等。
1.1.3 锅炉的工作过程
锅炉的工作包括三个过程，燃料的燃烧、烟气向水的传热过程和水的汽化过程，这三个过程在锅炉中同时进行。
⑴燃料的燃烧过程
不同的燃烧方式其燃烧状况有所不同。以链条炉排锅炉为例，其燃烧设备为链条炉排。燃料在加煤斗中借自重下落到炉排面上，炉排借电动机经过变速齿轮箱减速后由链轮来带动，链条炉排犹如运输机，将燃料源源不断的带入炉内。燃料在炉排上一面燃烧，一面向后移动；燃料燃烧所需的空气由鼓风机经过风道及炉排下部的风仓，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃烧，形成高温烟气。燃料最后烧成灰渣，在炉排末端翻过除渣板（俗称老鹰铁）后排出，这整个过程称为燃烧过程。当然，为了锅炉燃烧的持续进行，需要连续不断地供应燃料、空气和排出烟气、灰渣，为了环保的要求，还须对烟气进行除尘处理，为此，需配置鼓风机、引风机、运煤出渣设备及消烟除尘设备。
⑵烟气向工质（水、汽、导热油等）的传热过程
由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高。在炉膛的四周墙面上，都布置一排水管，俗称水冷壁管。高温烟气与水冷壁进行强里的辐射换热，将热量传递给管内工质。继而烟气受引风机、烟囱的引力而向炉膛上方流动。烟气出烟窗（炉膛出口）并掠过防渣管后，就冲刷蒸汽过热器，一组垂直放置的蛇形管受热面，使锅（汽包与水冷壁）中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到过热。尾部烟道内依次布置省煤器及空气预热器。经多级传热后的烟气最后排出锅炉。
⑶水的汽化过程
水的汽化过程也是蒸汽的产生过程，其主要包括水循环和汽水分离过程。经过水处理的锅炉给水由给水泵加压，先经过省煤器而得到预热，然后进入汽包。
锅炉工作时，汽包中的工质是处于饱和状态下的汽水混合物。位于烟温较低区段的对流管束，因受热较弱，汽水混合物的比重较大；而位于烟气高温区的水冷壁和对流管束由于受热较强，相应地汽水混合物的比重较小；从而比重大的汽水混合物则往下流入下锅筒，比重小的汽水混合物则往上流入上锅筒，这就形成了锅内的自然循环。另外，为了更有效地组织水循环和进行流量分配的需要，一般还设有置于炉墙外的不受热的下降管，借以将工质引如水冷壁的下集箱，而经过上集箱上的汽水引出管将汽水混合物引入上锅筒。
借助上锅筒内装设的汽水分离装置，以及在锅筒本身空间的重力分离作用，使汽水混合物得到了分离；若有过热器，则蒸汽在上锅筒顶部引出后进入蒸汽过热器中，而分离下来的饱和水仍回落到上锅筒下半部的水空间。汽包中的水循环，也保证了与高温烟气相接触的金属受热面得以冷却而不会烧坏，是锅炉长期安全可靠运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热器可靠工作的必要设备。
1.1.4 锅炉安全的重要性
⑴锅炉压力容器在工业生产机日常生活中应用十分广泛。
⑵锅炉压力容器的工作条件恶劣，容易发生事故。
⑶锅炉压力容器事故后果严重，其爆炸是灾难性的。
1.2 锅炉事故
1.2.1 锅炉事故的定义
锅炉在运行和试运行时，锅炉本体（包括给水阀，主汽阀，排污阀，包括各种仪表）,各热交换器，主汽管道发生异常，造成人身，设备两个方面中，有一个以上方面受到损失的事件。锅炉在运行和试运行时，由于自然灾害原因，如地震等造成的事故，叫特殊情况锅炉事故。
1.2.2 锅炉事故分类
蒸汽锅炉运行中出现的事故能够分为三类：
⑴爆炸事故：指锅炉中的主要承压部件—锅筒（锅壳），集箱，炉胆，管板等发生破裂爆炸的事故。
⑵重大事故：指锅炉无法维持正常运行而被迫停炉的事故。
⑶一般事故：指在运行中能够排除的故障或经过短暂停炉即可排除的事故。
2.锅炉事故原因分析
2.1炉膛爆炸事故
2.1.1 定义
可燃气体，油雾或粉尘与空气混合后，如果其浓度是在该可燃物的爆炸极限内，遇到明火即会爆炸。锅炉中的可燃物在满足上述条件是也会发生爆炸，这种爆炸常在炉膛及烟道中发生，故称炉膛爆炸。
2.1.2 危害
炉膛爆炸虽较锅炉(锅筒)爆炸的破坏力较小，但也会造成严重后果，如损坏受热面，炉墙及构架，造成锅炉停炉，有时也造成人身伤亡。
2.1.3 主要现象
当炉膛内积存的可燃性混合物浓度到达爆炸极限，遇明火就会发生爆燃。
2.1.4 产生事故的主要原因
一是在设计上缺乏可靠的点火装置及可靠的熄火保护装置及连锁，炉膛及刚性梁结构抗爆能力差，制粉系统及燃油雾化系统有缺陷；
二是在运行过程中操纵职员误判定，误操作，此类事故占炉膛爆炸事故总数的90%以上。有时因采用爆燃法点火而发生爆炸。另外还有因烟道闸板封闭而产生炉膛爆炸事故。
2.2 缺水事故
2.2.1 定义
当锅炉水位低于水位表最低安全水位刻度线时，即形成了锅炉缺水事故。
2.2.2 危害
锅炉缺水事故，虽是重大事故，但处理不当，往往会造成重大经济损失，严重时还会造成锅炉的爆炸事故。锅炉缺水会导致锅炉胀口渗漏，受热面管子和受火锅炉，炉胆过热变形或过烧；如果是在锅筒，炉胆缺水干烧的情况下，没有采取正确的处理方法，而是盲目向锅内进水，会导致锅炉爆炸事故，造成财产损失，甚至人身伤亡。
2.2.3 主要现象
⑴低水位报警
⑵低水位声光报警器鸣叫
⑶就地水位计看不见水位，电接点水位计指示在正常水位以下。
⑷给水流量不正常的小于蒸汽流量。
⑸过热蒸汽温度上升。
⑹MFT低给水管路设备异常水位动作锅炉设备异常情况下缺水:尾部烟道带水，排烟温度低于正常值；燃煤锅炉炉膛火焰颜色发暗或不着火。炉膛温度降低；燃油燃气锅炉燃烧器灭火。给水管路设备异常：给水压力降低，盘内给水母管水压低报警，水压低声光报警器鸣叫。
2.2.4 产生事故的主要原因
⑴运行人员疏忽大意，对水位监视不严；或者运行人员擅离职守，放弃了对水位及其它仪表的监视；
⑵水位表故障造成假水位而运行人员未及时发现；
⑶水位报警器或给水自动调节器失灵而又未及时发现；
⑷给水设备或给水管路故障，无法给水或水量不足；
⑸运行人员排污后忘记关排污阀，或者排污阀泄漏；
⑹水冷壁，对流管束或省煤器管子爆破漏水。
2.3炉膛结渣事故
2.3.1 定义
指灰渣在高温下粘结于受热面，炉墙，炉排之上并越积越多的现象。
2.3.2 危害
结渣使受热面吸热能力减弱，降低过路的出力和效率；局部水冷壁管结渣会影响和破坏水循环，甚至造成水循环故障；结渣会造成过热蒸汽温度的变化，使过热器金属超温；严重的结渣会妨碍燃烧设备的正常运行，甚至造成被迫停炉。总之，结渣对锅炉的经济性，安全性都有不利影响。
2.3.3 主要现象
炉膛出口烟温偏高，煤粉燃烧后的细灰呈飞腾状态，因而更易在受热面结渣。
2.3.4 产生事故的主要原因
煤的炉渣熔点低，燃烧设备设计不合理，运行操作不当等。
2.4 汽水共腾
2.4.1 定义
锅炉蒸发表面(水面)汽水共同升起，产生大量泡沫并上下波动翻腾的现象，叫汽水共腾。
2.4.2 危害
汽水共腾会使蒸汽带水，降低蒸汽品质，造成过热器结垢及水击振动，损坏过热器或影响用气设备的安全运行。
2.4.3 主要现象
发生汽水共腾时，水位表内也出现泡沫，水位急剧波动，汽水界线难以分清；过热蒸汽温度急剧下降；严重时，蒸汽管道内发生水冲击。
2.4.4 产生事故的主要原因
一是锅水品质太差
二是负荷增加和压力降低过快。
2.5 省煤器损坏
2.5.1 定义
指由于省煤器管子破裂或省煤器其它零件损坏所造成的危害。
2.5.2 危害
⑴属于高压管道，容易出现泄漏
⑵锅炉燃烧调节不当时，在停炉后容易在该区域内发生尾部烟道再燃烧。
2.5.3 主要现象
给水流量不正常地大于蒸汽流量；严重时，锅炉水位下降，过热蒸汽温度上升；省煤器烟道内有异常声响，烟道潮湿或漏水，排烟温度下降，烟气阻力增大，引风机电流增大。
2.5.4 产生事故的主要原因
⑴烟速过高或烟气含灰量过大，飞灰磨损严重
⑵给水品质不符合要求，特别是未进行除氧，管子水侧被严重腐蚀
⑶省煤器出口烟气温度低于其酸露点，在省煤器出口段烟气侧产生酸性腐蚀
⑷材质缺陷或制造安装时的缺陷导致破裂
⑸水击或炉膛，烟道爆炸剧烈振动省煤器并随之损坏等。
3.处理锅炉事故的对策措施
3.1 炉膛爆炸事故的预防措施
为防止炉膛爆炸事故的发生，应根据锅炉的容量的大小，装设可靠的炉膛安全保护装置，如：防爆门，炉膛火焰和压力检测装置，连锁，报警，跳闸系统及点火程序，熄火程序控制系统。同时，尽量进步炉膛及刚性梁的抗爆能力。另外，应加强使用管理，进步司炉工人的技术水平。在启动锅炉点火时要认真按操作规程进行点火，严禁采用爆燃法，点火失败后先透风吹5-10min后才能重新点火;在燃烧不稳，炉膛负压波动较大时，如除打灰，燃料变更，制粉系统及雾化系统发生故障，低负荷运行时，应精心控制燃烧，严格控制负压。
3.2 缺水事故的预防措施
马上停止对炉膛内供燃料，停止对炉内给水，清除炉内的余火，以上操作越快越好。然后严密关闭炉各外炉门，窥视孔，令其在封闲的自然冷却，其余操作按正常停炉进行。千万注意，确定是严重缺水事故时，绝对不能往炉内上水，容易造成扩大事故，仍至锅炉报废。
3.3 炉膛结渣事故的预防措施
⑴在设计上要控制炉膛燃烧热负荷，在炉膛中布置足够的受热面，控制炉膛出口温度，使之不超过灰渣变形温度t,合理设计炉膛形状，正确设置燃烧器，在燃烧器结构设计性能中充分考虑结渣问题；控制水冷壁间距不要太大，而要把炉膛出口处受热面管间距拉开；炉排两侧装设防焦箱等。
⑵在运行上要避免超负荷运行；控制火焰中心位置，避免火焰偏斜和火焰冲墙；合理控制过量空气系数和减少漏风。
⑶对沸腾炉和层燃炉，要控制送煤量，均匀送煤，及时调整燃料层和煤层厚度。
⑷发现锅炉结渣要及时清除。清渣应在负荷较低，燃烧稳定时进行，操作人员应注意防护和安全。
3.4 汽水共腾事故的预防措施
发生汽水共腾时，应减弱燃烧，降低负荷，关小主气阀；加强蒸汽管道和过热器的疏水；全开连续排污阀，并打开定期排污阀防水，同时上水，以改进锅水品质；待水质改进，水位清晰时，可逐渐恢复正常运行。
3.5 省煤器损坏的预防措施
省煤器损坏时，如能经直接上水管给锅炉上水，并使烟气经旁通烟道流出，则可不停炉进行省煤器修理，否则必须停炉进行修理。
4.总结
锅炉安全运行管理制度：
⑴司炉人员必须持有司炉操作证，并严格按操作规程操作。
⑵非司炉工作人员一律不准进入锅炉房。
⑶司炉工作人员工作时间必须严守岗位未经允许不准离开。认真做好交接班工作，并填写好交接班记录。
⑷维护检查锅炉必须两人以上组织实施，并做好统一维护检查登记。
⑸锅炉用水必须经过软化处理，以延长锅炉使用所限。
⑹严禁在锅炉房及附近堆放易燃，易爆品。
⑺做好锅炉日常维护保养工作，各类压力表半年检修一次，严禁锅炉及附属设备带故障操作。
⑻做好锅炉房内的清洁工作。
参考文献
[1] 刘清方,吴孟娴主编.锅炉压力容器安全,北京,首都经济贸易大学出版社,