第一章锅炉基础知识

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。
饱和蒸汽温度与压力的关系
绝对压力 0.10Mpa 饱和温度 99.64℃
0.20Mpa
0.30Mpa 0.40Mpa
120.23℃
133.54℃ 148.62℃
0.50Mpa
158.84℃
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：kJ／kg ●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。
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1／3——1／4）。
锅炉常用的金属材料
种类
碳素钢 （钢板）
钢号
20g
标准编号 GB713
工作压力 ≤5.9Mpa
耐热温度 ≤450℃
合金钢 （钢板） 碳素钢 （钢管） 碳素钢 （钢管）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12Mng 16Mng 10号 20号 20G
GB713
GB3087 GB5310
≤5.9Mpa
≤5.9Mpa
≤400℃
≤480℃ ≤480℃
不限
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
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℃。



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1000℃~1200℃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0.15~0.37%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。
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： ①燃烧过程。 ②传热过程。 ③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）
钢材的分类
按冶炼过程分类：①镇静钢,在冶炼时采用硅铁、锰 铁和铝完全脱氧。②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。 ③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：①低碳钢（含碳量＜0.25%）。 ②中碳钢（含碳量在0.25%~0.6%）。③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。
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300~350℃,合金钢在350~450℃，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）
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。
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1﹒25Mpa以下的小型锅炉，循环倍率约 在150~200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。
锅炉操作证得分类（2009年12月29）
Ⅰ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0.5t／h，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。
Ⅱ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。 Ⅲ级，额定工作压力大于或等于3.8MPa的蒸汽锅炉。
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
锅炉按蒸发量分类
①小型锅炉：额定蒸发量＜20t/h的锅炉。 ②中型锅炉：额定蒸发量20~75t/h的锅炉。 ③大型锅炉：额定蒸发量＞75t/h的锅炉。
锅炉按输出介质分类
①蒸汽锅炉：向外输送的介质是蒸汽。 ②热水锅炉：向外输送的介质是热水。 ③导热油炉：向外输送的介质是导热油。 ④汽水两用锅炉：既可以向外输送蒸汽又可 以向外输送热水。
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
卧式机车式锅炉
电加热锅炉
卧室内燃锅炉（火管锅炉）
DZG0.5—0.7—AⅡ
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
①低压锅炉：工作压力≤2﹒45Mpa。 ②中压锅炉：工作压力＞2.45Mpa, ≤5.88Mpa。 ③高压锅炉：工作压力＞5﹒88Mpa。
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0﹒7MW (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）。
①大气压力：地球上部的空气对地球表面的作用力。 ②压力单位换算：0﹒1Mpa≈0﹒0981Mpa≈1kg/c㎡。 ③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。 ④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 ⑤1kg/c㎡＝10000kg/10000c㎡＝10吨/平方米。 ⑥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。