CNS 2139-2004 Construction of steel boiler for land use《陆用钢制锅炉》.pdf
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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 27.060.30 B10232139經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 52 年 11 月 23 日 93 年 4 月 20 日 (共 109 頁 )陸用鋼製鍋爐 Construction of steel boiler for land use 1. 適用範圍:本標準適用於陸用鋼製蒸汽鍋爐及熱水鍋爐(以下統稱鍋爐)與其附屬設備。 (1) 鍋爐除鐵路車輛外,包含車輛用及移動式者。 (2) 鍋爐並不含下列者。 (a)鐵路機車及其他鐵路車輛用鍋爐。 (b) 電熱鍋爐。但其機械部
2、分仍準用本標準之規定。 (c) 最高使用壓力 0.1MPa 1kgf/cm2以下之蒸汽鍋爐,而胴體內徑在 200mm以下且長度在 400mm 以下者,或傳熱面積在 0.5cm2以下者。 (d) 水頭壓 10m 0.1MPa以下之熱水鍋爐而傳熱面積在 4m2以下者。 (3) 下列鍋爐,在無礙其構造之範圍內準用本標準之規定。 (a) 產生高壓或高溫蒸汽之鍋爐,而使用本標準未規定之主要材料者。 (b) 構造特殊者。 (4) 鍋爐,係包括供汽用停止閥及其相關之停止閥、給水閥(若在與節煤器之間時,為其給水閥,與節煤器之間未具給水閥者,為節煤器入口之給水閥)及其相關之止回閥、沖放閥(具有二個時為離鍋爐本體
3、較遠者),以及在該等閥間之鍋爐本體、過熱器、節煤器及管類等。 (5) 附屬設備,係包括獨立過熱器、重熱器、節煤器(與鍋爐本體之間具有停止閥者)、主蒸汽管、給水管、沖放管及其他類似之設備。 備考: 內之單位及數值係為原單位,併記以供參考。 2. 用語釋義:本標準所用之主要用詞之意義規定如下。 (1) 鍋爐:利用火焰、燃燒氣體或其他高溫氣體(以下統稱燃燒氣體等)以產生蒸汽或熱水之裝置。 (2) 壓力:大氣壓以上之壓力。即壓力錶所指示之壓力。 (3) 鍋爐之最高使用壓力:在各部之最高使用壓力之最小值以下,而構造上認為能使鍋爐安全使用之壓力。係表示鍋爐胴體(貫流鍋爐者為其出口)之壓力。 (4) 最小厚
4、度:依本規章計算式算得之厚度,並含其應附加(指腐蝕及磨耗之裕度)之厚度。 (5) 傳熱面積:將一面接觸燃燒氣體等,另一面接觸水(含汽水混合物)部分之面,而在燃燒氣體等一側測得之面積。無特別規定時,過熱器及節煤器之傳熱面積除外。 (a) 胴體、水管、集管器者,其一部或全部接觸燃燒氣體等而另一面接觸水(含 2 CNS 2139, B 1023 汽水混合物)部分之面,而在燃燒氣體等一側測 得之面積圖 2.1(a), (b),(c), (d), (e)。 (b) 鰭狀水管,在縱向裝有鰭片而兩面均接觸燃燒氣體等者, 依其熱傳導種類,將鰭片單側面積各乘以表 2.1 規定之係數所得之面積,再加上管外周之面積
5、圖 2.1(f)。 表 2.1 熱傳導種類 係 數兩面受輻射熱者 1.0 一面受輻射熱,另一面接觸燃燒氣體等者 0.7 兩者均接觸燃燒氣體等者 0.4 (c) 鰭狀水管,在縱向裝有鰭片而單面接觸燃 燒氣體等者,依其熱傳導種類,將鰭片單側面積各乘以表 2.2 規定之係數所得之面積,再加上管外周之中接觸燃燒氣體等部分之面積圖 2.1(g)。 表 2.2 熱傳導種類 係 數受輻射熱者 0.5 接觸燃燒氣體等者 0.2 (d) 鰭狀水管,裝有圓周方向或螺旋狀之鰭片 者,為鰭片之單面面積(鰭片為螺旋狀者,以鰭片之捲數視為裝成圓周方向之片數 而算得之面積)之 20%之面積,再加上管外周面積圖 2.1(h)
6、、 (i)。 (e) 以耐火物(含耐火磚)包覆之水管,而單 面接觸燃燒氣體等者,若耐火物厚度(管面與耐火物表面間之最小厚度)在 10mm 以下時為管半周之面積,耐火物厚度超過 10mm 至 30mm 以下時為管半周之面積乘 0.65 之面積。 兩面或全周接觸燃燒氣體等者,各為上述之 2 倍之面積。 再者,無論任何情形,若耐火物厚度超過 30mm 時,應與厚度( t mm)比例遞減,並分別以上述面積乘 30/t 之面積圖 2.1(j)。 (f) 具體( Bailey)式水冷壁者,為接觸燃燒氣體等面之展開面積圖 2.1(k)。 (g) 植釘管( Stud tube),以耐火物包覆,而單面接觸燃燒氣
7、體等者,為管半周之面積。全周接觸燃燒氣體等者,為管外周之面積。但耐火物厚度超過 30mm時,與厚度( t mm)比例遞減,並分別以上述面積乘 30/t 之面積圖 2.1(l)、(m)。 (h) 植釘管,而接觸燃燒氣體等者,將植釘外側面之面 積總和之 15%之面積加入於水管外周面積圖 2.1(n)。 (i) 胴體或集管器,而接觸燃燒氣體等之面以 耐火物包覆者,若耐火物厚度在 3 CNS 2139, B 1023 10mm 以下時,為該面之表面積。耐火物厚度在超過 10mm 至 30mm 以下時,為該面表面積乘以 0.65 之面積。耐火物厚度超過 30mm 時,為該面表面積乘以 0.6530/t
8、之面積圖 2.1(o)。 圖 2.1 傳熱面積 A=dlnA=2dln A=2dln A=bl A=(d+W)lnA= dl+4(d12-d2)n1 nA= dl+4(d12-d2)n1 n式中, A:傳熱面積 (m2) d:水管外徑 (m) l:水管或集管器之長度 (m)n:水管支數 a,b:寬度 (m) W: 1 支水管之鰭片寬之和(m)圖 2.1(f.g)者W=b-d :熱傳遞種類之係數 d1:鰭片外徑 (m) n1:每支水管之鰭片數 :定數 =0.2 dm:植釘之平均直徑 (m) l1:植釘長度 (m) n2:每支水管之植釘數 D:集管器之外徑 (m) t:耐火物厚度 (m) A=(2
9、d+W)ln A=dln 4 CNS 2139, B 1023 爐壁 植釘 單面接觸於燃燒氣體時 lndA2= ( t 10mm) 6502.lndA = ( 10mm t 30mm) t.lndA306502= ( t 30mm) 但兩面接觸於燃燒氣體時,為上述之 2 倍面積。blA =lnbA2= ( t 30mm) tlndA302= ( t 30mm) n)nld.dl(Am 21150 +=lnbA = ( t 30mm) tlndA30= ( t 30mm) AAAAAA=265.04)(2 += ndlba (10mm += ndDl24= ( t 10mm) 65042.ndD
10、l = ( 10mm50mm, r 3 t, l 2 t。但 l不需超過 38mm。 (a) 無爐筒者 R D, r 0.06 D(中高面承受壓力時 r 0.1 D) (b) 有爐筒者 R 1.5 D, r 0.04 D R 比 D(裝設爐筒時為 1.5D)大時,視同平板。 (2) 半橢圓體型端板 (a) ba3, l 2 t。但 l不需超過 38mm。 (b) 端板若為近似半橢圓體型者,其 內面在將橢圓長徑作為端板內徑,短徑之 1/2 作為端板深度之橢圓體之外側,且自該橢圓體之偏差,應在端板內徑之 0.0125 倍以下。 (3) 平型端板; r 3 t, l 2 t。但 l不需超過 38mm
11、。 前項各式中, t:端板厚度 (mm) D:端板外徑 (mm) l:端板平行部從接線測得之長度 (mm)(圖 6.1) r:端板彎緣部內面之半徑 (mm) a:半橢圓體型端板內面之長徑 (mm) b:半橢圓體型端板內面之短徑 (mm) R:碟型端板中央部內面之半徑 (mm) 圖 6.1 端板形狀 (a)碟型端板 (b)半橢圓體型端板 (c)平型端板 6.3 中低面受壓之無牽條碟型或全半球型端板之最小厚度:中低面受壓之無牽條碟型端板或全半球型端板之最小厚度,依下式計算。 (1) 無開孔者 21 CNS 2139, B 1023 +=pPRWta2.02+=pPRWta2.0200(2) 有開孔
12、者 (a) 孔之補強依第 11 節之規定。此時,端板之最小厚度應依 (1)之計算式。但下面 (b)之情形者除外。 (b) 設有最大尺度超過 150mm 之孔,且將孔之周圍彎成凸緣並依第 11.2.1(2)節實施補強之端板之厚度,應依 (1)之計算式算得之厚度再加 15以上但最少 3mm。此時,端板內面之半徑 R 若比胴體內徑之 80小(含全半球型端板)而依前項規定計算端板之厚度時, R 應取胴體內徑之 80。但裝有爐筒時依下面 (3)之規定。 (3) 碟型端板裝有爐筒時 +=aPRt5.1+=aPRt150(1)及 (3)之式中, t:端板最小厚度 (mm) P:最高使用壓力 (MPa)kgf
13、/cm2 R:全半球型端板內面之半徑或碟型端板中央部內面之半徑 (mm) a:材料之容許抗拉應力 (N/mm2)kgf/mm2 :端板本體之接合效率 全半球型端板者,端板本體接合效率之外亦需考量端板與胴體之接合效率。 w:端板形狀係數 碟型時 )3(41rRW += 全半球型時 W=1 r:碟型端板彎緣之圓弧內半徑 (mm) :腐蝕裕度,應取 1mm 以上。 6.4 中低面受壓之半橢圓體型端板之最小厚度:中低面受壓之半橢圓體型端板之最小厚度,依下式計算。 (1) 無開孔者 +=pPDVta2.02+=pPDVta2.0200式中, t:端板最小厚度 (mm) P:最高使用壓力 (MPa)kgf
14、/cm2 D:端板內面之長徑 (mm) :端板本體之接合效率 a:材料之容許抗拉應力 (N/mm2)kgf/mm2 :腐蝕裕度,應取 1mm 以上。 22 CNS 2139, B 1023 V:端板之形狀係數 +=22261hDV h 為端板內面之短徑之21(2) 有開孔時 (a) 孔之補強依第 11 節之規定。此時,端板之最小厚度應依 (1)之計算式。但下面 (b)之情形者除外。 (c) 設有最大尺度超過 150mm 之孔,且將孔之周圍彎成凸緣實施補強時,依第 6.3(2)節之規定。此時, R 應取胴體內徑之 80, W 取 1.77。 6.5 端板上不補強之孔:設於端板而不補強之孔依第 1
15、1.1(2)節之規定。 6.6 平型端板:平型端板依第 6.8 節、第 6.9 節及第 9.3 節之規定。 6.7 中高面受壓而無牽條之碟型端板最小厚度:中高面受壓之鋼板製無牽條之碟型端板最小厚度,為該端板中低面受壓時之最小厚度之 1.7 倍。 6.8 未以牽條支撐之平板最小厚度 6.8.1 未以牽條支撐之平型端板、蓋板或底板等平板之最小厚度,依下式計算圖6.2(i)及 (j)除外。 (1) 圓型平板 +=aCPdt +=aCPdt100(2) 圓型以外之平板 +=aZCPdt +=aZCPdt100(1)及 (2)之式中, t:平板之最小厚度 (mm) P:最高使用壓力 (MPa)kgf/c
16、m2 d:依圖 6.2 所示 測得之直徑或最小跨距 (mm) a:材料之容許抗拉應力 (N/mm2kgf/mm2) :腐蝕裕度,應取 1mm 以上。 Z: 3.4-2.4Dd(最大 2.5) D:係與最小跨距成直角測得之最大跨距 (mm) C:依平板之裝設方法而定之常數,依下列規定。 (a) 如圖 6.2(a)所示,平板係與胴體、凸緣或側板使用平面墊圈再以螺栓鎖住者,為 0.25。 (b) 如圖 6.2(b)所示,對胴體或管依周向接合之相關規定實施對頭熔接,而 d 在 600mm 以下,平板厚度為 0.05 0.25d 且在胴體板厚度以上,彎緣圓弧之內半徑在 0.25t 以上者,為 0.13。
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