TCVN 7704 : 2007 - phần 1

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7704 : 2007

NỒI HƠI - YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ THIẾT KẾ, KẾT CẤU CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ SỬA CHỮA
Boilers - Technical requirement of design, construction, manufacture, installation, operation, maintenance

MỤC LỤC

1. Lời nói đầu ...........................................................................................................................

2. Phạm vi áp dụng ...............................................................................................................

3. Tài liệu viện dẫn ................................................................................................................

4. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu ........................................................................................

Kim loại chế tạo, lắp đặt, sửa chữa nồi hơi ........................................................................

4.1. Yêu cầu chung ...............................................................................................................

4.2. Quy định về vật liệu dùng trong chế tạo, lắp đặt, sửa chữa ..............................................

5. Yêu cầu về kết cấu nồi hơi ................................................................................................

5.1. Yêu cầu chung ...............................................................................................................

5.2. Thân hình trụ bao hơi, bao nước, ống góp, nồi hơi ..........................................................

5.3. Đáy ...............................................................................................................................

5.4. Mặt sàng ống .................................................................................................................

5.5. Hàn ống với thân hình trụ, với đáy ...................................................................................

5.6. Ống lò ...........................................................................................................................

5.7. Các lỗ chui người, lỗ chui đầu và lỗ thò tay .....................................................................

5.8. Mức nước .....................................................................................................................

5.9. Nắp phòng nổ ................................................................................................................

5.10. Bộ hâm nước ...............................................................................................................

5.11. Bộ quá nhiệt, tải quá nhiệt .............................................................................................

5.12. Các phương tiện đo kiểm .............................................................................................

5.13. Thiết bị cấp nước cho nồi hơi .......................................................................................

6. Các yêu cầu về thiết kế và tính độ bền các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi .........................

7. Các yêu cầu về chế tạo nồi hơi ..........................................................................................

8. Các yêu cầu về lắp đặt, sử dụng, sửa chữa .......................................................................

8.1. Yêu cầu về nhà đặt nồi hơi .............................................................................................

8.2. Yêu cầu về chiếu sáng ....................................................................................................

8.3. Vị trí nồi hơi ...................................................................................................................

8.4. Yêu cầu về sàn thao tác và cầu thang .............................................................................

8.5. Hệ thống cấp nhiên liệu - thải tro xỉ ..................................................................................

8.6. Lắp đặt, sửa chữa nồi hơi ..............................................................................................

8.7. Yêu cầu về sử dụng .......................................................................................................

8.8. Tổ chức sửa chữa nồi hơi ..............................................................................................

9. Yêu cầu về chế độ nước cấp - nước ở bên trong nồi hơi ....................................................

10. Giám sát chế tạo và thử nghiệm .......................................................................................

10.1. Giám sát chế tạo ..........................................................................................................

10.2. Xác định áp suất thử thủy lực sau khi chế tạo ................................................................

10.3. Trình tự thử thủy lực sau chế tạo ...................................................................................

10.4. Xác định kết quả thử thủy lực sau chế tạo .....................................................................

11. Kiểm định sau khi lắp đặt và trong quá trình sử dụng.........................................................

11.1. Những quy định chung ..................................................................................................

11.2. Những quy định về kiểm định sau khi lắp đặt và trong quá trình sử dụng .........................

11.3. Xác định áp suất thử thủy lực sau khi lắp đặt và trong quá trình sử dụng ........................

11.4. Trình tự thử thủy lực .....................................................................................................

11.5. Xác định kết quả thử thủy lực .......................................................................................

11.6. Điều tra sự cố và tai nạn lao động có liên quan đến thiết bị nồi hơi .................................

Phụ lục A (quy định) - Nhiệt độ tính toán của thành các bộ phận nồi hơi ..................................

Phụ lục B (tham khảo) - Thành phần hóa học và cơ tính của một số mác thép tấm ...................

Thư mục tài liệu tham khảo ....................................................................................................

Lời nói đầu

TCVN 7704 : 2007 thay thế cho TCVN 6004 : 1995; TCVN 6005 : 1995; TCVN 6006 : 1995; TCVN 6007 : 1995.

TCVN 7704 : 2007 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn, TCVN/TC11 Nồi hơi và bình chịu áp lực biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

NỒI HƠI - YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ THIẾT KẾ, KẾT CẤU CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ SỬA CHỮA

Boilers - Technical requirement of design, construction, manufacture, installation, operation, maintenance

1. Phạm vi áp dụng

1.1. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về thiết kế, chế tạo, lắp đặt sử dụng và sửa chữa các thiết bị nồi hơi có áp suất làm việc của hơi lớn hơn 0,07 MPa1 và các nồi đun nước nóng có nhiệt độ của nước lớn hơn 115⁰C.

1.2. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho:

a) Nồi hơi có áp suất lớn hơn 0,07 MPa nhưng dung tích chứa hơi và nước không quá 25 lít và tích số giữa dung tích (tính bằng lít) và áp suất (tính bằng MPa) không quá 20;

b) Nồi hơi đốt bằng năng lượng hạt nhân;

c) Bình bốc hơi mà nguồn nhiệt là hơi nước từ nơi khác đưa tới;

d) Nồi hơi đốt bằng năng lượng mặt trời;

e) Nồi hơi đốt bằng năng lượng điện;

g) Các nồi hơi đặt trên tàu hỏa, tàu thủy và các phương tiện vận tải khác.

Tài liệu viện dẫn

TCVN 6008 : 1995, Nồi hơi và bình chịu áp lực - Mối hàn - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm tra.

TCVN 6413 : 1998 (ISO 5730 : 1992), Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước).

2. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu sau:

3.1. Thuật ngữ về thiết bị

3.1.1. Nồi hơi (Boiler)

Thiết bị dùng để sản xuất hơi từ nước bằng nguồn nhiệt do sự đốt cháy nhiên liệu hữu cơ, do nhiệt của các khí thải, có thể gồm nhiều bộ phận, khác nhau về trạng thái vật lý của nước hay của hơi nước, nhưng có liên hệ với nhau để sản xuất hơi nước, đó là các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi:

- Phần sinh hơi;

- Bộ hâm nước;

- Bộ quá nhiệt;

- Bộ tái quá nhiệt.

Những nồi hơi đơn giản có thể chỉ có phần sinh hơi.

Các bộ phận chịu áp lực trên thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này.

3.1.2. Phần sinh hơi

Các bộ phận của nồi hơi mà ở đây nước được bốc hơi. Sự chuyển động của hỗn hợp hơi nước trong phần sinh hơi có thể là sự chuyển động tuần hoàn tự nhiên hay có trợ lực hoặc là sự chuyển động cưỡng bước.

3.1.3. Bộ hâm nước (còn gọi là bộ tiết kiệm nhiên liệu) (Economizer)

Một bộ phận của nồi hơi sử dụng nhiệt của khói nồi hơi, để gia nhiệt cho nước cấp vào nồi hơi.

Bộ hâm nước có thể làm việc ở trạng thái sôi (đã có sinh hơi), hoặc chưa sôi. Bộ hâm nước gọi là "không ngắt được" khi nó được nối với phần sinh hơi không qua van khóa và gọi là "ngắt được" khi có van khóa trên đường nối này.

3.1.4. Bộ quá nhiệt (Superheater)

Một bộ phận của nồi hơi để quá nhiệt hơi bão hòa. Bộ quá nhiệt có thể có nhiều cấp tùy theo yêu cầu sử dụng nhiệt độ của hơi.

3.1.5. Bộ tái quá nhiệt (Re - Superheater)

Một bộ phận của nồi hơi để gia nhiệt hơi quá nhiệt đã qua sử dụng.

3.1.6. Một bộ phận của nồi hơi (A part of boiler)

Mỗi bộ phận của nồi hơi có thể gồm nhiều phần tử chịu áp lực: ống góp, bao hơi, bao nước, ống tiếp nhiệt, ống dẫn trong phạm vi nồi hơi.

3.1.7.  Nồi hơi ống nước (Water - tube boiler)

Nồi hơi trong đó nước và hơi đi trong ống còn nguồn đốt nóng ở ngoài ống.

3.1.8. Nồi hơi ống lò - ống lửa (Fire - tube boilers)

Nồi hơi trong đó nước và hơi bao quanh bên ngoài ống còn nguồn đốt nóng ở bên trong ống. Ống làm nhiệm vụ buồng đốt nhiên liệu gọi là ống lò; ống dẫn khói để đốt nóng gọi là ống lửa. Buồng đốt có thể có dạng là hộp lửa.

3.1.9. Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên (Natural circulation boiler)

Nồi hơi trong đó sự chuyển động tuần hoàn của nước và hỗn hợp hơi nước được tạo nên bởi sự chênh lệch trọng lượng cột nước giữa phần đi lên và phần đi xuống của vòng tuần hoàn.

3.1.10. Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức hoặc có trợ lực (Forced or assisted circulation boiler)

Nồi hơi ống nước trong đó sự chuyển động tuần hoàn của nước và hỗn hợp hơi nước được thực hiện nhờ tác động hoàn toàn hoặc một phần của bơm đẩy.

3.1.11. Nồi hơi trực lưu

Nồi hơi ống nước mà sự chuyển động của nước và hơi nước là chuyển động một chiều, được tạo ra bởi giáng áp giữa đầu vào nồi hơi là nước cấp và đầu ra nồi hơi là hơi. Giáng áp tạo ra bởi bơm.

3.2. Thuật ngữ về áp suất, nhiệt độ, chiều dày, công suất và tuổi thọ thiết kế

3.2.1. Áp suất làm việc định mức (Norminal working perssure)

Áp suất lớn nhất mà nồi hơi được phép làm việc lâu dài:

- Đối với nồi hơi chỉ sản xuất hơi bão hòa là áp suất hơi ra khỏi nồi hơi;

- Đối với nồi hơi sản xuất hơi quá nhiệt là áp suất hơi ra khỏi bộ quá nhiệt.

3.2.2. Áp suất thiết kế (Design pressure)

Áp suất làm việc lớn nhất cho phép:

a) Tại bao hơi đối với nồi hơi tuần hoàn tự nhiên hoặc có trợ lực;

b) Tại đầu ra cuối cùng của bộ quá nhiệt đối với nồi hơi trực lưu (trừ khi ở đây có đặt van khóa trung gian);

c) Tại đầu ra bộ tái quá nhiệt, bộ quá nhiệt được đốt độc lập, bộ hâm nước "ngắt được".

3.2.3. Áp suất tính toán (Calculation pressure)

Áp dụng thiết kế có tính đến:

- Áp suất thủy tĩnh và ứng với chế độ làm việc khắc nghiệt nhất;

- Áp suất mở của van an toàn đặt ở giá trị cao nhất trên bộ quá nhiệt hoặc trên đường ra của bộ tái quá nhiệt để bù cho sự giảm áp suất tương ứng với điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất.

3.2.4. Nhiệt độ thiết kế (Design temperature)

Nhiệt độ thành kim loại là căn cứ để lựa chọn độ bền thiết kế và xác định các kích thước của các bộ phận nồi hơi (xem Phụ lục A).

3.2.5. Chiều dày định mức của vật liệu

Chiều dày danh định của vật liệu.

3.2.6. Chiều dày thực (Actual thickness)

Chiều dày định mức có trừ (hoặc cộng) dung sai chế tạo.

3.2.7. Tuổi thọ thiết kế (design lifetime)

Tuổi thọ được biểu thị bằng số giờ vận hành cho phép đối với các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi trong điều kiện làm việc của nồi hơi.

3.2.8. Công suất của nồi hơi (Boiler rate)

Sản lượng hơi sinh ra trong một đơn vị thời gian, được đo bằng kg/h, tấn/h, kg/s hoặc tính theo đơn vị năng lượng (Watt, kW, MW), tương ứng với thông số hơi của nồi hơi.

3.3. Thuật ngữ về người thiết kế, chế tạo, mua bán và sử dụng nồi hơi

3.3.1. Người thiết kế (Designer)

Người có tư cách pháp nhân (cá nhân hay tổ chức) và có nghiệp vụ chuyên môn trong lĩnh vực thiết kế chế tạo nồi hơi.

3.3.2. Người chế tạo (Manufacturer)

Người có tư cách pháp nhân (cá nhân hay tổ chức) có trình độ chuyên môn và có các thiết bị chuyên dùng trong việc chế tạo nồi hơi.

3.3.3. Người bán nồi hơi (Boiler saler)

Người có tư cách pháp nhân (cá nhân hay tổ chức) thực hiện việc bán nồi hơi trên thị trường.

3.3.4. Người cung cấp vật liệu (Material supplier)

Người có tư cách pháp nhân thực hiện việc buôn bán các vật liệu dùng để chế tạo, lắp đặt, sửa chữa nồi hơi.

3.3.5. Người lắp đặt, sửa chữa nồi hơi

Người có tư cách pháp nhân, có trình độ chuyên môn và có các thiết bị chuyên dùng phục vụ cho việc lắp đặt và sửa chữa nồi hơi.

3.3.6. Người chủ sở hữu

Người đầu tư xây dựng công trình nồi hơi.

3.3.7. Người sử dụng nồi hơi (Boiler user)

Người có trách nhiệm trực tiếp hay gián tiếp trong việc sử dụng nồi hơi.

3.4. Các ký hiệu và đơn vị

p - áp suất tác dụng, MPa;

σ_cp - ứng suất cho phép của kim loại, MPa;

σ_B²⁰, σ_C²⁰ - giới hạn bền kéo và giới hạn chảy ở nhiệt độ thí nghiệm trong phòng, MPa;

D_t, D_n - đường kính trong, ngoài của thân hình trụ, mm;

d, d_max, d_min - đường kính lỗ khoét (hình tròn), đường kính lớn, đường kính bé của lỗ hình elíp, mm;

S - chiều dày, mm;

j_h, j_l - hệ số làm yếu do hàn, do khoan lỗ;

t_d, t_ng, t_ch - bước dọc, ngang, chéo các dẫy lỗ khoan;

t_tt, t_mc - nhiệt độ tính toán, nhiệt độ môi chất, ⁰C;

C - hệ số hiệu chỉnh về chiều dày tấm thép do sai số chế tạo tấm.

4. Kim loại chế tạo, lắp đặt, sửa chữa nồi hơi

4.1. Yêu cầu chung

4.1.1. Kim loại dùng để chế tạo, sửa chữa các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi, kể cả que hàn, dây hàn phải có tính dẻo, đủ độ bền theo yêu cầu của thiết kế, có tính hàn tốt, bảo đảm làm việc bền vững ở những điều kiện vận hành quy định.

4.1.2. Thép dùng cho nồi hơi phải là thép có chất lượng cao, gồm các loại thép tấm, thép cán, thép rèn có thành phần hóa học các nguyên tố chính trong giới hạn như sau:

a) Cacbon không lớn hơn 0,23%

Khi có sự thỏa thuận với người sử dụng nồi hơi có thể dùng thép có thành phần cacbon đến 0,25% nhưng phải chú ý khi thiết kế công nghệ hàn;

b) Phốtpho không lớn hơn 0,04 %

c) Lưu huỳnh không lớn hơn 0,04 %

d) Cacbon + mangan/6 không lớn hơn 0,45 %

Thành phần hóa học các nguyên tố, tính chất của các loại thép dùng để chế tạo các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi được tham khảo trong các tiêu chuẩn chất lượng thép viện dẫn (xem Phụ lục B).

4.1.3. Trong mọi trường hợp, kim loại dùng để sửa chữa một bộ phận chịu áp lực nào đó của nồi hơi phải có các đặc tính và tính bền tương đương đặc tính và tính bền của kim loại dùng để chế tạo ra bộ phận đó.

4.1.4. Chất lượng và chủng loại vật liệu dùng khi chế tạo, sửa chữa phải theo đúng yêu cầu của thiết kế. Khi có nghi vấn về chất lượng hoặc chủng loại vật liệu thì phải đem phân tích kiểm nghiệm lại và xác định các đặc tính công nghệ trước khi sử dụng.

Chủng loại, các đặc tính vật liệu và tiêu chuẩn của nơi sản xuất vật liệu phải được ghi rõ vào trong lý lịch nồi hơi.

4.2. Quy định về vật liệu dùng trong chế tạo, lắp đặt, sửa chữa

4.2.1. Giới hạn bền kéo tính toán nhỏ nhất của thép ở nhiệt độ làm việc của thành không được lớn hơn 450 MPa, nhiệt độ tính toán của thành không được lấy thấp hơn 250 ⁰C.

4.2.2. Thép đúc chỉ được sử dụng làm các van và phụ tùng.

4.2.3. Không dùng gang để chế tạo các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi, trừ bộ hâm nước bằng gang nêu trong 5.10.1.

4.2.4. Cho phép dùng gang để chế tạo van, nhưng áp suất làm việc của môi chất qua van phải không quá 2,2 MPa và nhiệt độ không quá 250 ⁰C.

Nhà chế tạo van phải ghi rõ áp suất làm việc cho phép trên thành van.

4.2.5. Không sử dụng hợp kim đồng không chứa sắt để chế tạo các bộ phận chịu áp lực, trừ các van và phụ tùng đường ống có áp suất môi chất dưới 1,6 MPa và nhiệt độ môi chất không quá 250 ⁰C.

5. Yêu cầu về kết cấu nồi hơi

5.1. Yêu cầu chung

5.1.1. Kết cấu nồi hơi phải đảm bảo an toàn khi vận hành, đảm bảo đốt nóng đồng đều và giãn nở tự do của các chi tiết, bộ phận, cũng như phải thỏa mãn các yêu cầu về kiểm tra, xem xét, làm sạch, sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận của nồi hơi.

5.1.2. Việc đưa nước cấp vào trong bao hơi hay thân nồi hơi phải tránh làm chênh lệch nhiệt độ đột ngột.

5.1.3. Các chi tiết bên trong các bộ phận nồi hơi không có điều kiện kiểm tra, xem xét, sửa chữa, làm sạch tại chỗ thì cần chế tạo theo kiểu tháo ra được.

5.1.4. Tất cả các thiết bị điện và hệ thống nối đất trong phạm vi nồi hơi phải thực hiện theo đúng yêu cầu về an toàn điện hiện hành.

5.1.5. Đối với nồi hơi đốt nhiên liệu rắn có công suất trên 4t/h phải cơ khí hóa việc cấp nhiên liệu và thải tro xỉ.

5.1.6. Đối với nồi hơi đốt nhiên liệu lỏng hoặc khí cần được tự động hóa việc cung cấp nhiên liệu và khống chế áp suất, tự động cắt nhiên liệu khi cạn nước cũng như khi tăng quá trị số áp suất quy định.

5.2. Thân hình trụ bao hơi, bao nước, ống góp, nồi hơi

5.2.1. Thân hình trụ của bao hơi, bao nước, ống góp, nồi hơi có thể được ghép bởi nhiều tấm kim loại khác nhau nhưng cần tránh tạo nên các mối ghép hình chữ thập.

Khi nối bởi nhiều tấm kim loại khác nhau thì vật liệu của các tấm này phải cùng nhãn hiệu hoặc phải có đặc tính đồng nhất với nhau. Không cho phép trên một khoang hình trụ của thân có nhiều hơn 2 mối hàn dọc.

5.2.2. Tùy theo sức chịu bền của thân hình trụ, cho phép chế tạo thân hình trụ có hai chiều dày khác nhau. Tại phần nối tiếp giữa hai chiều dày khác nhau, phần dày hơn phải được vát thoải đều để có chiều dày bằng chiều dày của phần mỏng hơn (Hình 1).

a) Thân hình trụ có chiều dày đồng nhất b) Thân hình trụ có chiều dày khác nhau

R₁ - bán kính trong thân dưới; R₂ - Bán kính trong thân trên; D_tb - đường kính trung bình;

S₁ - chiều dày thân dưới; S₂ - chiều dày thân trên

Hình 1

5.2.3. Chiều dày của thân hình trụ phải bảo đảm chịu được áp suất tác dụng lên thành, được xác định theo 6.3.

5.2.4. Không cho phép đốt nóng thân hình trụ khi chiều dày của thành lớn hơn 22 mm.

Nếu phải đốt nóng thân hình trụ có chiều dày của thành lớn hơn 22 mm thì phần bị đốt nóng cần được cách nhiệt tốt để bảo đảm nhiệt độ kim loại tại vùng đốt nóng không vượt quá 100⁰C so với nhiệt độ làm việc định mức.

5.2.5. Độ méo của thân hình trụ (sự sai khác giữa đường kính lớn nhất và bé nhất so với đường kính định mức) không vượt quá 1%.

5.6.2. Cho phép khoan, khoét các lỗ trên thân hình trụ với đường kính của lỗ khác nhau. Khoảng cách của các lỗ phải đáp ứng yêu cầu tính độ bền thân hình trụ (xem 6.3).

Các lỗ khoét để lắp cửa cần được tăng cứng cho thành hình trụ tại vị trí các lỗ. Việc tăng cứng có thể thực hiện bởi một trong các cách hay đồng thời nhiều cách sau đây:

a) Tăng thêm chiều dày của thành ở phần khoét lỗ;

b) Hàn thêm vòng tăng cứng hoặc ống nối;

c) Hàn thêm tấm bù chiều dày cho phần thành.

Tham khảo các dạng tăng cứng vững cho thân hình trụ tại các lỗ khoét ở Hình 8 TCVN 6413:1998.

5.2.7. Khi thân hình trụ của bao hơi, bao nước, ống góp đặt nằm ngang có chiều dài trên 8 m cần có biện pháp chống uốn võng.

5.2.8. Ống góp có cấu tạo là ống hình trụ tròn. Không cho phép chế tạo ống góp không phải hình trụ tròn.

5.2.9. Các quy định về thân hình trụ cho ống lò và thân nồi hơi ống lò ống lửa tuân thủ các quy định trong TCVN 6413:1998.

5.3. Đáy

5.3.1. Các loại đáy phẳng, đáy enlip, đáy cầu được sử dụng làm đáy cho thân hình trụ. Việc chọn loại đáy nào tùy thuộc vào đường kính của thân hình trụ và áp suất tác động lên thân và đáy.

5.3.2. Đáy phẳng

5.3.2.1. Chỉ dùng đáy phẳng cho thân hình trụ có đường kính bé như ống góp (có đường kính trong của thân hình trụ ≤ 400 mm). Ngay cả trong trường hợp này cũng có thể dùng thêm các biện pháp tăng cứng để giảm chiều dày của đáy.

5.3.2.2. Việc hàn nối đáy phẳng với thân hình trụ có thể thực hiện theo các cấu tạo chỉ trên Hình 2.

Hình 2 - Cách nối đáy phẳng với thân hình trụ

1 1 MPa = 1 MN/m²

Xem tiếp: TCVN 7704 : 2007 - phần 2

Xem lại: Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước) - phần 31

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn