2019年注册安全工程师《生产技术》考点:第三章第二节

发表时间:2019-5-29 10:13:31 编辑:luopiaopiao

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  第二节锅炉和压力容器安全技术

  一、锅炉压力容器使用安全管理

  1、使用许可厂家的合格产品

  锅炉压力容器的设计制造实行许可生产制度。锅炉压力容器的制造单位,必须具备保证产品质量所必需的加工设备、技术力量、检验手段和管理水平。购置、选用的锅炉压力容器应是许可厂家的合格产品,并有齐全的技术文件、产品质量合格证明书、监督检验证书和产品竣工图。

  2、登记建档

  锅炉压力容器在正式使用前,必须到当地特种设备安全监察机构登记,经审查批准登记建档、取得使用证方可使用。使用单位也应建立锅炉压力容器的设备档案,保存设备的设计、制造、安装、使用、修理、改造和检验等过程的技术资料。

  3、专责管理

  使用锅炉压力容器的单位,应对设备进行专责管理,应建立起完整的管理机构、责成专门的领导和技术人员负责安全管理工作。

  4、持证上岗

  锅炉司炉、水质化验人员及压力容器操作人员,应分别接受专业安全技术培训并考试合格,持证上岗。

  5、照章运行

  6、定期检验

  7、监控水质

  水中杂质使锅炉结垢、腐蚀及产生汽水共腾,降低锅炉效率、寿命及供汽质量。

  8、报告事故

  应按规定及时、如实上报主管部门及当地特种设备安全监察部门。

  二、锅炉压力容器安全附件(掌握)

  (一)锅炉安全附件

  1、安全阀:对锅炉内部压力极限值的控制及对锅炉的安全保护起着重要的作用。

  要求:每年检验、定压一次并铅封完好;每月自动排放试验一次;每周手动排放试验一次,做好记录并签名。

  2、压力表:准确测量锅炉上所需测量部分压力的大小。

  要求:压力表直接与锅筒(锅壳)蒸汽相连;根据工作压力选用压力表的量程,一般在工作压力的1.5-3倍;表盘直径不应小于100mm,表的刻度上应该划有最高工作压力红线标志;压力表装置齐全(压力表、存水弯管、三通旋塞);每半年校验一次并铅封完好。

  3、水位计:显示锅炉内水位的高低。

  安全技术要求:安装便于观察;每台至少安装两只独立的水位计,额定蒸发量小于等于0.2t/h的可以只装一只。

  4、温度测量装置:掌握锅炉的运行状况,测量锅炉的给水、蒸汽、烟气等介质的温度,对锅炉热力系统进行监测。

  5、保护装置:

  (1)超温报警和联锁保护装置:报警并自动切断燃料的供应和停止鼓、引风,防止热水锅炉发生超温而导致锅炉损坏或爆炸。

  (2) 高低水位警报和低水位联锁保护装置:提醒司炉人员采取措施防止事故发生。

  (3) 超压报警装置:当锅炉出现超压现象的时候,能发出警报,并通过联锁装置控制燃烧。

  (4)锅炉熄火保护装置:切断燃料供应,并发出相应信号。

  6、排污阀或放水装置:排放锅水蒸发而残留下的水垢、泥渣及其他有害物质,使锅水的水质控制在允许的范围内,使受热面保持清洁,以确保锅炉的安全、经济运行。

  7、防爆门:防止炉膛和尾部烟道再次燃烧造成破坏。

  8、锅炉自动控制装置:对温度、压力、流量、成分等参数进行测量和调节。

  (二)压力容器安全附件(熟悉)(重点)

  1.安全阀:是一种由进口静压开启的自动泄压阀门,它依靠介质自身的压力排出一定数量的流体介质,以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值。当容器内的压力恢复正常后,阀门自行关闭,并阻止介质继续排出。安全阀分全启式安全阀和微启式安全阀。

  根据安全阀的整体结构和加载方式可以分为静重式、杠杆式、弹簧式和先导式等4种。

  2.爆破片:是一种非重闭式泄压装置,由进口静压使爆破片受压爆破而泄放出介质,以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值。

  也是一种断裂型安全泄放装置。与安全阀相比,它具有结构简单,泄压反应快,密封性能好,适应性强等特点。

  3.安全阀与爆破片装置的组合:

  安全阀与爆破片装置并联组合时,爆破片的标定爆破压力不得超过容器的设计压力。

  安全阀的开启压力应略低于爆破片的标定爆破压力。

  当安全阀进口和容器之间串联安装爆破片装置时,应满足下列条件:

  ①安全阀和爆破片装置组合的泄放能力应满足要求;

  ②爆破片破裂后的泄放面积应不小于安全阀进口面积,同时应保证使得爆破片破裂的碎片不影响安全阀的正常动作;

  ③爆破片装置与安全阀之间应装设压力表、旋塞、排气孔或报警指示器,以检查爆破片是否破裂或渗漏。

  当安全阀出口侧串联安装爆破片装置时,应满足下列条件:

  ①容器内的介质应是洁净的,不含有胶着物质或阻塞物质;

  ②安全阀的泄放能力应满足要求;

  ③当安全阀与爆破片之间存在背压时,阀仍能在开启压力下准确开启;

  ④爆破片的泄放面积不得小于安全阀的进口面积;

  ⑤安全阀与爆破片装置之间应设置放空管或排污管,以防止该空间的压力累积。

  4.爆破帽

  为一端封闭,中间有一薄弱层面的厚壁短管,爆破压力误差较小,泄放面积较小,多用于超高压容器。超压时其断裂的薄弱层面在开槽处和形状处。由于其工作时通常还有温度影响,因此,一般均选用热处理性能稳定,且随温度变化较小的高强度材料制造,其破爆压力与材料强度之比一般为0.2~0.5。

  5.易熔塞

  属于“熔化型”(“温度型”)安全泄放装置,它的动作取决于容器壁的温度,主要用于中、低压的小型压力容器,在盛装液化气体的钢瓶中应用更为广泛。

  6.紧急切断阀

  它通常与截止阀串联安装在紧靠容器的介质出口管道上,其作用是在管道发生大量泄漏时紧急止漏,一般还具有过流闭止及超温闭止的性能,并能在近程和远程独立进行操作。

  紧急切断阀按操作方式的不同,可分为机械(或手动)牵引式、油压操纵式、气压操纵式和电动操纵式等多种,前两种目前在液化石油气槽车上应用非常广泛。

  7.减压阀:

  减压阀的工作原理是利用膜片、弹簧、活塞等敏感元件改变阀瓣与阀座之间的间隙,在介质通过时产生节流,压力下降而使其减压的阀门。

  8.压力表、温度计、液位计

  压力表是指示容器内介质压力的仪表,是压力容器的重要安全装置。可分为液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。活塞式压力计通常用作校验用的标准仪表,液柱式压力计一般只用于测量很低的压力

  9.液位计是用来观察和测量容器内液体位置变化的仪表。特别是对于盛装液化气体的容器,液位计是一个必不可少的安全装置。

  10.温度计对于需要控制壁温的容器,还必须装设测试壁温的温度计。

  三、锅炉压力容器使用安全技术

  (一)锅炉使用安全技术

  1.锅炉启动步骤

  ⊙检查准备

  ⊙上水

  ⊙烘炉

  ⊙煮炉

  ⊙点火升压

  ⊙暖管与并汽

  (1)检查准备。对新装、移装和检修后的锅炉,启动之前要进行全面检查。主要内容有:检查受热面、承压部件的内外部,看其是否处于可投入运行的良好状态;检查燃烧系统各个环节是否处于完好状态;检查各类门孔、挡板是否正常,使之处于启动所要求的位置;检查安全附件和测量仪表是否齐全、完好并使之处于启动所要求的状态;检查锅炉架、楼梯、平台等钢结构部分是否完好;检查各种辅机特别是转动机械是否完好

  (2)上水。从防止产生过大热应力出发,上水温度最高不超过90℃,水温与筒壁温差不超过50℃。对水管锅炉,全部上水时间在夏季不小于lh。在冬季不小于2h。冷炉上水至最低安全水位时应停止上水,以防止受热膨胀后水位过高。

  (3)烘炉。对新装、移装、大修或长期停用的锅炉,其炉膛和烟道的墙壁非常潮湿,一旦骤然接触高温烟气,将会产生裂纹、变形,甚至发生倒塌事故。为防止此种情况发生,此种锅炉在上水后,启动前要进行烘炉。

  (4)煮炉。对新装、移装、大修或长期停用的锅炉,在正式启动前必须煮炉。煮炉的目的是清除蒸发受热面中的铁锈、油污和其他污物,减少受热面腐蚀,提高锅水和蒸汽品质。

  (5)点火升压。一般锅炉上水后即可点火升压。点火方法应根据燃烧方式和燃烧设备而异。层燃炉一般用木材引火,严禁用挥发性强烈的油类或易燃物引火,以免造成爆炸事故。

  (6)暖管与并汽。暖管,即用蒸汽慢慢加热管道、阀门、法兰等部件,使其温度缓慢上升,避免向冷态或较低温度的管道突然供入蒸汽,以防止热应力过大而损坏管道、阀门等部件;同时将管道中的冷凝水驱出,防止在供汽时发生水击。并汽,也叫并炉、并列,即新投入运行锅炉向共用的蒸汽母管供汽。并汽前应减弱燃烧,打开蒸汽管道上的所有疏水阀,充分疏水以防水击;冲洗水位表,并使水位维持在正常水位线以下;使锅炉的蒸汽压力稍低于蒸汽母管内气压,缓慢打开主汽阀及隔绝阀,使新启动锅炉与蒸汽母管连通。

  2.点火升压阶段的安全注意事项

  ⊙ 防止炉膛爆炸

  ⊙控制升温升压速度

  ⊙严密监视和调整仪表

  ⊙保证强制流动受热面的可靠冷却

  (1)防止炉膛爆炸。锅炉点火时需防止炉膛爆炸。锅炉点火前,锅炉炉膛中可能残存有可燃气体或其他可燃物,也可能预先送入可燃物,如不注意清除,这些可燃物与空气的混合物遇明火即可能爆炸,这就是炉膛爆炸。燃气锅炉、燃油锅炉、煤粉锅炉等点火时必须特别注意防止炉膛爆炸。

  防止炉膛爆炸的措施是,点火前,开动引风机给炉膛通风5~10 min,没有风机的可自然通风5~10 min,以清除炉膛及烟道中的可燃物质。气、油炉、煤粉炉点燃时,应先送风,之后投入点燃火炬,最后送入燃料。一次点火未成功需重新点燃火炬时,一定要在点火前给炉膛烟道重新通风,待充分清除可燃物之后再进行点火操作。

  (2)控制升温升压速度。升压过程也就是锅水饱和温度不断升高的过程。由于锅水温度的升高,锅筒和蒸发受热面的金属壁温也随之升高,金属壁面中存在不稳定的热传导,需要注意热膨胀和热应力问题。

  为防止产生过大的热应力,锅炉的升压过程一定要缓慢进行。点火过程中,对各热承压部件的膨胀情况应进行监督,发现有卡住现象应停止升压,待排除故障后再继续升压;发现膨胀不均匀时也应采取措施消除。

  (3)严密监视和调整仪表。点火升压过程中,锅炉的蒸汽参数、水位及各部件的工作状况在不断地变化,为了防止异常情况及事故的出现,必须严密监视各种指示仪表,将锅炉压力、温度和水位控制在合理的范围之内。同时,各种指示仪表本身也要经历从冷态到热态、从不承压到承压的过程,也要产生热膨胀,在某些情况下甚至会产生卡住、堵塞、转动或开关不灵等无法投入运行或工作不可靠的故障。因此点火升压过程中,保证指示仪表的准确可靠十分重要。

  在一定的时间内压力表上的指针应离开原点。如锅内已有压力而压力表指针不动,则须将火力减弱或停息,校验压力表并清洗压力表管道,待压力表正常后,方可继续升压。

  (4)保证强制流动受热面的可靠冷却。自然循环锅炉的蒸发面在锅炉点火后开始受热,即产生循环流动。由于启动过程加热比较缓慢,蒸发受热面中产生的蒸汽量较少,水循环还不正常,各水冷壁受热不均匀的情况也比较严重,但蒸发受热面一般不至于在启动过程中烧坏。

  由于锅炉在启动中不向用户提供蒸汽及不连续经省煤器上水,省煤器、过热器等强制流动受热面中没有连续流动的水汽介质冷却,因而可能被外部连续流过的烟气烧坏。所以,必须采取可靠措施,保证强制流动受热面在启动中不至过热损坏。

  对过热器的保护措施是:在升压过程中,开启过热器出口集箱疏水阀、对空排气阀,使一部分蒸汽流经过热器后被排除,从而使过热器得到足够的冷却。

  对省煤器的保护措施是,对钢管省煤器,在省煤器与锅筒间连接再循环管,在点火升压期间,将再循环管上的阀门打开,使省煤器中的水经锅筒、再循环管(不受热)重回省煤器,进行循环流动;但在上水时应将再循环管上的阀门关闭。

  3.锅炉正常运行中的监督调节

  ⊙锅炉水位的监督调节

  ⊙锅炉气压的监督调节

  ⊙气温的调节

  ⊙燃烧监督调节

  ⊙排污和吹灰

  (1)锅炉水位的监督调节。锅炉运行中,运行人员应不间断地通过水位表监督锅内的水位。锅炉水位应经常保持在正常水位线处,并允许在正常水位线上下50mm之内波动。

  由于水位的变化与负荷、蒸发量和气压的变化密切相关,因此水位的调节常常不是孤立地进行,而是与气压、蒸发量的调节联系在一起的。

  为了使水位保持正常,锅炉在低负荷运行时,水位应稍高于正常水位,以防负荷增加时水位降得过低;锅炉在高负荷运行时,水位应稍低于正常水位,以免负荷降低时水位升得过高。

  (2)锅炉气压的监督调节。在锅炉运行中,蒸汽压力应基本上保持稳定。锅炉气压的变动通常是由负荷变动引起的,当锅炉蒸发量和负荷不相等时,气压就要变动。若负荷小于蒸发量,气压就上升;负荷大于蒸发量,气压就下降。所以,调节锅炉气压就是调节其蒸发量,而蒸发量的调节是通过燃烧调节和给水调节来实现的。运行人员根据负荷变化,相应增减锅炉的燃料量、风量、给水量来改变锅炉蒸发量,使气压保持相对稳定。

  对于间断上水的锅炉,为了保持气压稳定,要注意上水均匀,上水间隔的时间不宜过长,一次上水不宜过多;在燃烧减弱时不宜上水,手烧炉在投煤、扒渣时也不宜上水。

  (3)气温的调节。锅炉负荷、燃料及给水温度的改变,都会造成过热气温的改变。过热器本身的传热特性不同,上述因素改变时气温变化的规律也不相同。

  (4)燃烧的监督调节。燃烧调节的任务是使燃料燃烧供热适应负荷的要求,维持气压稳定;使燃烧完好正常,尽量减少未完全燃烧损失,减轻金属腐蚀和大气污染;对负压燃烧锅炉,维持引风和鼓风的均衡,保持炉膛一定的负压,以保证操作安全和减少排烟损失。

  (5)排污和吹灰。锅炉运行中,为了保持受热面内部清洁,避免锅水发生汽水共腾及蒸汽品质恶化,除了对给水进行必要而有效的处理外,还必须坚持排污。

  燃煤锅炉的烟气中含有许多飞灰微粒,在烟气流经蒸发受热面、过热器、省煤器及空气预热器时,一部分烟灰就积沉到受热面上,不及时吹扫清理往往越积越多。由于烟灰的导热能力很差,受热面上积灰会严重影响锅炉传热,降低锅炉效率,影响锅炉运行工况,特别是蒸汽温度,对锅炉安全也造成不利影响。因此,应定期吹灰。

  4.停炉及停炉保养

  1)停炉。正常停炉是预先计划内的停炉。停炉中应注意的主要问题是防止降压降温过快,以避免锅炉部件因降温收缩不均匀而产生过大的热应力。

  锅炉正常停炉的次序应该是:

  先停燃料供应,随之停止送风,减少引风;

  与此同时,逐渐降低锅炉负荷,相应地减少锅炉上水,但应维持锅炉水位稍高于正常水位。

  对于燃气、燃油锅炉,炉膛停火后,引风机至少要继续引风5 min以上。

  锅炉停止供汽后,应隔断与蒸汽母管的连接,排气降压。为保护过热器,防止其金属超温,可打开过热器出口集箱疏水阀适当放气。

  为防止锅炉降温过快,在正常停炉的4~6h内,应紧闭炉门和烟道挡板。之后打开烟道挡板,缓慢加强通风,适当放水。停炉18~24h,在锅水温度降至70℃以下时,方可全部放水。

  锅炉遇有下列情况之一者,应紧急停炉:

  ⊙锅炉水位低于水位表的下部可见边缘;

  ⊙不断加大向锅炉进水及采取其他措施,但水位仍继续下降;

  ⊙锅炉水位超过最高可见水位(满水),经放水仍不能见到水位;

  ⊙给水泵全部失效或给水系统故障,不能向锅炉进水;

  ⊙水位表或安全阀全部失效;

  ⊙设置在汽空间的压力表全部失效;

  ⊙锅炉元件损坏,危及操作人员安全;

  ⊙燃烧设备损坏、炉墙倒塌或锅炉构件被烧红等,严重威胁锅炉安全运行;