锅炉附件和装备 蒸汽锅炉安装了很多附件,目的是为了改进:运行、效率、安全。 本章对这一课题提出建议,可查阅适当的标准和权威信息。与锅炉相连接的阀门,附件和装备的规格有关的标准是BS 759: Part 1 o BS 6759也涉及蒸汽和过程流体的安全阀。 现在说明几个关键的锅炉附件,以及相关的法规。 锅炉铭牌 在19世纪后半叶,蒸汽锅炉经常爆炸。其结果是在曼彻斯特组成了一个公司,目的是通过对蒸汽锅炉的独立检查来减少蒸汽锅炉爆炸的数量。实际上,这个公司就是今天的安全联盟的前身(SAFed),在美国对锅炉控制和附件要求有该组织的正式批准。
在很短的时间里,11000台被检查的锅炉中仅有8台爆炸。相比之下未经计划检查的锅炉中有260台爆炸。这一成功导致了“锅炉爆炸法案”(1882),它提出锅炉铭牌的要求。锅炉铭牌的例子见图3.7.1 0 唯一的系列号和型号可以鉴别锅炉的身份,并用于向制造厂订购备件并在主要锅炉卷册登记。一台锅炉的蒸发量可用几种方法表示,在本部前面已经讨论过。 安全阀 一个重要的锅炉附件是安全阀。它的功能是保护锅炉壳体不会超压或由此引起的爆炸。在英国: 口BS 6759(相当但不等同于ISO 4126)是关于蒸汽锅炉的材料、设计和安全阀的结构。 口BS 2790联系到焊接结构的锅壳锅炉的设计和制造规格,包括第8部分涉及安全阀、附件和装备。 锅炉装配的安全阀有多种,但必须满足下列规定: 口安全阀的总排放能力必须等于锅炉“from and at 1000C”的蒸发量。如果用“ from and at"蒸发量选 择安全阀,安全阀的排量总是比锅炉实际最大蒸发量高。 口安全阀全额定排放量必须在锅炉设计压力的110%内达到。 口与锅壳连接的安全阀最小进口直径20mm0 口安全阀最大设定压力应为锅炉的设计压力(或最大允许工作压力)。 口在锅炉正常工作压力和安全阀设定压力之间必须有合适的余量。 安全阀法规(美国) 一台锅炉壳体至少装备一台安全阀,按锅炉额定蒸发量选型。(参考BS 278,详见8.1章节) 安全阀的排放管道必须没有阻碍,并在底部排水以防止冷凝水聚集。最好能确保排放管道尽可能短,弯头尽可能少以使背压最小,背压不能超过安全阀设定压力的12%。在正常情况下,排放管道的内径比安全阀出口内径大,但在任何情况下都不能比它小。
锅炉主汽阀 蒸汽锅炉必须配备主汽阀(或称为冠状阀)用于切断蒸汽锅炉和锅炉的压力。一般用角形连接的截止阀。图3.7.3显示了一个典型的这种阀门。
在过去,这种阀门通常用铸铁制造,钢和青铜用于更高的压力。在英国,BS 2790不允许铸铁阀用于蒸汽锅炉。球墨铸铁(SG)不同于灰铸铁,因为其机械性能接近于钢。因此锅炉制造厂用球墨铸铁(SG )阀作为标准。 截止阀不是设计用于节流调节,因此应全开或全关。操作时应缓慢打开以防下游压力突然上升或与之相关连的水锤发生,并有助于限制锅炉压力的下降以及避免可能发生的汽水共腾。 为了符合英国的规定,阀门应为“手轮上升”的形式。这使锅炉操作人员甚至在地面上也容易看到阀门位置。图中的阀门带阀位指示器更方便了操作人员。 对多台锅炉的应用必须再安装一个附加的隔离阀与主汽阀串联。至少有一个阀门在关闭位置是可以锁定的。附加的阀门一般是旋转关闭,并具有止回功能的球型阀以防止一台锅炉压力加在另一台上,或者,使用一个旋转关闭的阀门,在与冠状阀之间夹装一个碟片式止回阀。 给水止回阀 给水止回阀(如图3.7.4和3.7.5所示),是安装在锅炉给水管道的给水泵和锅炉之间。该止回阀有一个弹簧,当锅炉内没有压力时弹簧力与锅炉高位水箱静压头相等。这样就防止了锅炉被锅炉水箱的水灌满。
在正常蒸发条件下,止回阀用于当给水泵停止运行时阻止水从锅炉倒流。当给水泵运转时,给水泵压力克服弹簧力向正常锅炉供水。因为要求良好的密封,而涉及的温度相对较低(通常低于1000C)时,带EPDM(聚丙乙烯)软阀座的止回阀是最好的选择。
锅炉水质控制 蒸汽锅炉安全高效运行的基本要求是保持炉水质量。各种参数的测量和控制是一个复杂的话题,也涉及到一些法规规定。因此在本部分后面还要详细论述。接下来几章的目的是简要的识别在锅炉上可以看到的附件。 丁DS控制 目的是控制锅炉水中总溶解固形物(丁DS)的含量,有时也被称为“连续排污”。锅炉侧的连接一般为DN15到20。该系统可以手动或自动。无论使用那种系统,取样炉水中的丁DS与设定值相比较,如果丁DS浓度太高,就要排放一部分炉水并用较低丁DS浓度的给水补充进来。这样达到了冲淡炉水降低丁DS浓度的效果。在手动控制丁DS系统中,炉水将轮班取样。丁DS自动控制系统如图3.7.6所示。
底部排污 用于排除锅炉底部的泥渣和沉淀物。控制装置是一个大的(通常25到50mm)手柄操作的阀门。该阀门每班打开一次,每次排放5s. 图3.7.7和图3.7.8显示了底部排污阀以及其在排污系统中的位置。
压力表 所有的锅炉最少装备一只压力指示仪。常用的形式是一个简单的压力表,符合BS 1780 Part 2一Class One。波登管式压力表表盘直径最少150 mm,必须标出正常工作压力和最大允许工作压力/设计压力。 压力表连接到锅炉的蒸汽空间,通常使用一个环型管,管内充满冷凝水保护压力表机械机构不受高温的影响。压力表可以安装在其它压力容器上如排污罐,但表盘较小,如图3.7.9所示。
玻璃水位计和附件 所有锅炉必须安装至少一个水位指示装置,对100kW以上的锅炉应安装2个。指示装置通常称为玻璃管水位计,符合BS 3463.
玻璃管水位计显示锅炉内当前水位,与锅炉的运行状况无关。水位计安装的位置,其最低显示的水位最少比发生过热的位置高50mm。在玻璃管周围应安装保护装置,但不能阻碍水位视线。图3.7.10是典型的玻璃管水位计。很多原因都导致玻璃管水位计容易损坏,如由于炉水中化学物质的腐蚀,排污时的冲蚀,特别是在蒸汽端。一旦有腐蚀和冲蚀的征兆,应更换新的水位计。 当测试水位计的蒸汽连接时,水侧的旋塞阀应关闭。当测试水位计的水侧连接时,蒸汽侧旋塞阀应关闭。 下面是测试玻璃管水位计的程序: 1.关闭水侧旋塞阀,打开放水旋塞阀大约5s0 2.关闭放水旋塞阀并打开水侧旋塞阀。 水应很快的返回正常的工作液位。如果不是这样,水位旋塞阀可能阻塞,应尽可能采取补救措施。 3.关闭蒸汽旋塞阀打开排水考克大约5s0 4.关闭排水旋塞阀并打开蒸汽旋塞阀。 如果水不能很快返回正常工作水位,蒸汽旋塞阀可能阻塞,应尽可能采取补救措施。 有资质的操作员应系统的测试水位计最少每天一次,并配备合适的措施保护脸和手,就像安全装置以防玻璃管破裂后发生烫伤。 注意:当在运行时所有玻璃管水位计旋塞阀的手柄应指向下方。 玻璃管水位计防护装置 玻璃管水位计防护装置应保持清洁。当防护装置在现场清洁或拆下清洁时,水位计应暂时关闭。在关闭水位计之前确保水位合适,注意不要触摸或敲击玻璃管。清洁后,或重新安装保护装置后,应测试水位计并将旋塞阀置于正确的位置。 维护 玻璃管水位计在锅炉每年年检时应彻底检查。缺少维护将导致填料硬化和旋塞阀卡塞故障。如果旋塞阀手柄变弯或扭歪,要特别注意确保旋塞阀能够完全打开。损坏的附件应立即更换或维修。由于水质情况,玻璃管水位计常常变脏,也会因为冲蚀变薄或磨损,因此应定期更换。
锅炉房应总是储存玻璃管和锥形填料。记注:
口如果蒸汽通路阻塞,水位表会出现虚假高水位。在水位表测试后,仍然显示一个虚假的高水位。 口如果水通道阻塞,由于蒸汽在玻璃管内冷凝,则可以观察到一个人工的高水位。在测试后,玻璃管往往保持空的,除非锅炉内的水位比水位计上部连接管还高,在这种情况下水将从上连接进入玻璃管。 口玻璃管水位必须给予最大的关注,因为它们是锅炉内水位情况的唯一可视指示。一旦观察到任何反常的水位变化,必须调查原因,如果必要应立即采取措施关闭锅炉。 水位控制 在锅炉内保持正确的水位是安全高效运行的基本条件。水位感应方法以及相关的水位控制是一个复杂的主题,并由一些法规规定。接下来几个部分仅作一个简介,以后的章节再作详细讨论。 水位控制和报警的功能每天用顺序排放阀检查。手轮逆时针完全旋转,阀门处于“正常工作”位置,底部的阀座关断排水连接口。手轮表盘看起来与图3.7.12一样。有些手轮没有表盘,仅依靠机械机构来正确操作。 下面是一个典型的程序,在锅炉有压力、燃烧器燃烧时用于测试控制装置: 口缓慢顺时针旋转手轮直到指示器指示在第一个‘暂停’的位置。水筒连接被阻挡,排放连接打开,水 连接管排放。 口暂停5到8s0 口继续缓慢顺时针转动手轮到全行程。水连接关断,排放阀保持打开,水筒和蒸汽连接排放畅通。当降 低水位到如水泵运转或者可听报警发声以及燃烧器切断的水位时锅炉控制装置应动作。或者水位控制 筒安装了第二低水位或额外的低水位报警,锅炉应连锁。 口暂停5到8s0 口缓慢逆时针完全旋转手轮到底,在“正常工作”位置关闭底部阀座。 ll}序排放阀由不同的厂家生产,各有不同的操作顺序,必须遵守制造商的说明来操作阀门。 内部安装的水位控制 也有水位控制系统包括感应器(或探头)安装在锅壳内(或锅筒)。比较那些外部安装的系统这种安装提供了更高的安全程度。水位报警系统也提供系统集成的自检测功能。因为是内部安装,不需要排放外部水筒所需的程序。系统功能通过蒸发到‘第一低水位’来测试,紧接着通过排污到‘第二低水位’测试。应安装保护管以防止感应器周围的水波动。
排空气和破真空器 当锅炉冷态启动时,蒸汽空间充满了空气。由于覆盖在换热表面,这些空气将影响用汽设备的性能。 如果不能充分的排除,这些空气也增加冷凝水系统的腐蚀。这些空气可用一个简单的旋塞阀从蒸汽空间排放出来,一般旋塞阀保持打开直到压力表显示到0.5 bar为止。另一个方法是使用压力平衡式排空气阀,它不仅解除了操作人员手动排放空气的任务(并确保该操作实际完成),而且更加准确,一旦锅炉中有空气聚集就可排放。如图3.7.14所示。当锅炉停炉,蒸汽空间的蒸汽冷凝产生真空。真空导致锅炉外部受压,并导致锅炉检查口泄漏,损坏锅炉平钢板并有满水的危险。为了避免这些问题的出现,锅壳上应安装一个破真空器,见图3.7.14所示。
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