工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題探討

王健

摘 要：鍋爐作為工業(yè)生產(chǎn)中重要的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，在促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)水平直接關(guān)系到鍋爐的運(yùn)行效率，所以在鍋爐設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，作出合理的設(shè)計(jì)方案。加強(qiáng)鍋爐管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，為促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；設(shè)計(jì)；特點(diǎn)；注意問(wèn)題

鍋爐作為工業(yè)生產(chǎn)中的特種設(shè)備，由于在運(yùn)行過(guò)程中需要承受較大的壓力以及各種應(yīng)力作用，對(duì)設(shè)計(jì)水平的要求較高。鍋爐以及相關(guān)部件需要長(zhǎng)期處于高溫高壓的運(yùn)行狀態(tài)，各個(gè)部件之間需要依靠管路進(jìn)行能量的傳輸，所以在管路設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)布置方式，材料的強(qiáng)度等進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，以確保能夠達(dá)到鍋爐運(yùn)行的需求。隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，鍋爐設(shè)備越來(lái)越重要，所以在進(jìn)行工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將各方面因素進(jìn)行綜合考量，最終制定出優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，為推動(dòng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

1 工業(yè)鍋爐設(shè)備的特點(diǎn)

工業(yè)鍋爐是為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)而制造的特種設(shè)備，所以自身具有一定的特點(diǎn)。對(duì)工業(yè)鍋爐的特點(diǎn)進(jìn)行分析，有利于設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，進(jìn)而保證工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)水平的提升，能夠保證工業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.1 鍋爐具有破壞性與爆炸危險(xiǎn)性

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，在能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，需要保證設(shè)備具有極強(qiáng)的密封性，從而導(dǎo)致鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中要處于高溫高壓狀態(tài)下，對(duì)設(shè)備本身而言存在極大的負(fù)荷。在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，由于受到水質(zhì)、燃煤質(zhì)量、運(yùn)行參數(shù)以及日常維護(hù)等各方面因素的影響，會(huì)導(dǎo)致鍋爐受熱面等部位出現(xiàn)腐蝕、裂紋以及損壞等現(xiàn)象，在鍋爐內(nèi)部壓力出現(xiàn)波動(dòng)的情況下，會(huì)引發(fā)鍋爐爆炸，產(chǎn)生極強(qiáng)的破壞性。所以在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該做好各項(xiàng)防范措施。

1.2 工作環(huán)境惡劣

因?yàn)殄仩t的運(yùn)行環(huán)境比較特殊，所以對(duì)相關(guān)部件的影響較大，長(zhǎng)期處于惡劣的環(huán)境中，容易造成鍋爐相關(guān)部件出現(xiàn)變形、損壞等現(xiàn)象，并且有些故障會(huì)帶有一定的聯(lián)動(dòng)性，致使整個(gè)鍋爐設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行異常。所以在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)此做好充分的準(zhǔn)備，盡量避免鍋爐發(fā)生安全事故。

1.3 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性

工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，組件較多，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮每個(gè)部件之間的相關(guān)性，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，尤其管路的結(jié)構(gòu)布置，要確保鍋爐能夠安全高效運(yùn)行。所以在工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際狀況，有針對(duì)性制定設(shè)計(jì)方案，以提高鍋爐運(yùn)行效率。

2 工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題

2.1 工業(yè)鍋爐強(qiáng)度設(shè)計(jì)

為了提高工業(yè)鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性，應(yīng)該加強(qiáng)鍋爐的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，不僅僅是對(duì)受壓元件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，還要對(duì)鍋爐所有的受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算分析，以確保鍋爐能夠承受較大的壓力負(fù)荷，在超負(fù)荷運(yùn)行的情況下能夠保證運(yùn)行的安全性。電站鍋爐是工業(yè)鍋爐的主要形式之一，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積龐大，任何一個(gè)部件的損壞，都會(huì)對(duì)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。

在進(jìn)行鍋爐強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)受力構(gòu)件的材料有較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，材料對(duì)于荷載的抗力應(yīng)該控制在極限范圍內(nèi)，不會(huì)因?yàn)槭艿竭^(guò)大的塑性變形等原因而導(dǎo)致構(gòu)件運(yùn)行狀態(tài)異常。所以在材料選擇時(shí)，應(yīng)該根據(jù)抗氧化溫度和最高極限來(lái)計(jì)算壁溫，以及在溫度變化的情況下材料的性能會(huì)出現(xiàn)怎樣的變化，在制造過(guò)程中溫度以及工藝會(huì)對(duì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)有何影響。在確定材料的強(qiáng)度值后，就能夠計(jì)算出許用應(yīng)力，從而為強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。在對(duì)受壓元件進(jìn)行常規(guī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該通過(guò)更深層次的理論進(jìn)行計(jì)算分析，以保證受壓元件的強(qiáng)度符合鍋爐運(yùn)行需求。總之，強(qiáng)度計(jì)算是工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)比較重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 工業(yè)鍋爐管路布置

管路在鍋爐設(shè)備中占有很大的比例，各種介質(zhì)在管路中流通進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，為了保證運(yùn)行的暢通性，需要保證管路布置的合理性，所以在工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)管路布置進(jìn)行合理的規(guī)劃。在整體要求上，要保證結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位的平滑性，防止因?yàn)閼?yīng)力集中而導(dǎo)致管路斷裂等現(xiàn)象的發(fā)生。所以對(duì)于開(kāi)孔以及轉(zhuǎn)角焊縫等部位，應(yīng)該將結(jié)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)，避免應(yīng)力的疊加。在選擇封頭時(shí)，應(yīng)該充分考慮焊接，厚度以及應(yīng)力等問(wèn)題。保證法蘭的密封性，做好密封墊等相關(guān)的密封處理。對(duì)于殼體上的開(kāi)孔，應(yīng)該合理控制內(nèi)徑以及位置，符合相關(guān)規(guī)定要求。其他管路布置應(yīng)該遵循安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性的原則，提高鍋爐運(yùn)行效率。

2.3 鍋爐設(shè)計(jì)水位問(wèn)題

在鍋爐設(shè)計(jì)中往往會(huì)存在鍋爐水位表接口位置不適合的問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)造成鍋爐的最低水位比最高的火界還要低，甚至是出現(xiàn)最低水位比最高火界還要高，這幾種情況都是不允許出現(xiàn)的。正確的鍋爐水位表的連管位置應(yīng)當(dāng)是按照鍋爐的實(shí)際工作環(huán)境來(lái)確認(rèn)。

2.4 鍋爐的防爆裝置設(shè)計(jì)

鑒于目前燃油、燃?xì)忮仩t的容量越來(lái)越大，只使用防爆門(mén)一種做法來(lái)預(yù)防發(fā)生爆炸，顯然已經(jīng)不能滿(mǎn)足安全的需求。由于爐膛大，如果防爆門(mén)離的太遠(yuǎn)或者面積不夠，都無(wú)法起到防爆的作用。因此對(duì)大型鍋爐防止?fàn)t膛爆炸的主要措施，就是使用全自動(dòng)的點(diǎn)火程序控制與滅火保護(hù)裝置如果風(fēng)機(jī)跳閘，就可以自動(dòng)的切斷燃料供應(yīng)簡(jiǎn)易煤氣鍋爐應(yīng)設(shè)點(diǎn)火爐裝置。在易發(fā)生爆炸的部位設(shè)立防爆門(mén)，其位置要不會(huì)危及到人身安全。

2.5 排污孔和上水位置的設(shè)計(jì)

在鍋爐設(shè)計(jì)審查中最常見(jiàn)的問(wèn)題是定期排污孔的位置并沒(méi)有在鍋爐最低端的位置，這樣就會(huì)導(dǎo)致排不干凈鍋爐的沉積物等。有的鍋爐水冷壁管系統(tǒng)的下集箱處沒(méi)有開(kāi)排污孔，沒(méi)有考慮排污問(wèn)題，甚至有的把定期排污孔和上水孔開(kāi)在一起，這是完全不正確的設(shè)計(jì)。因此應(yīng)當(dāng)重視起來(lái)鍋爐的排污問(wèn)題，要設(shè)置正確的排污孔位置以及排污管裝置。

2.6 工業(yè)鍋爐使用使命

工業(yè)鍋爐的使用壽命直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，所以在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該對(duì)鍋爐的使用壽命進(jìn)行合理的計(jì)算，延長(zhǎng)鍋爐中各部件的使用壽命。所以在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該將材料的選用、制造工藝、安裝規(guī)范、運(yùn)行管理等納入考量的范圍，綜合分析對(duì)使用壽命能夠產(chǎn)生影響的因素，進(jìn)而有針對(duì)性的提出設(shè)計(jì)方案。

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)是工業(yè)鍋爐能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有保證設(shè)計(jì)方案的合理性，才能夠?yàn)殄仩t的安全高效運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。在工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，主要應(yīng)該對(duì)管道結(jié)構(gòu)布置、強(qiáng)度計(jì)算以及使用壽命進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種狀況進(jìn)行綜合分析，從而為鍋爐設(shè)計(jì)提供有利的依據(jù)。通過(guò)對(duì)工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行分析，可以為以后的設(shè)計(jì)工作提供參考借鑒，以促進(jìn)鍋爐設(shè)計(jì)水平的提升。

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