辽宁科技学院教案
课题名称 课次 课型 §5 矿山特种设备 第（8）次课 课 时 2 理论（√）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（） 了解特种设备的概念和分类；了解锅炉、压力容器、电梯和起重机械的定义、工作特性和分类；掌握锅炉、压力容器、电梯和起重机械的安全附件、常见事故原因和预防措施。 重点：锅炉、压力容器、电梯和起重机械的安全附件、常见事故原因和预防措施。 解决方法：列举案例进行讲解。 1、简介本次课的基本内容 2、教学进程和教学时间具体安排 §5.1 特种设备的基本概念和分类，10分钟。 §5.2 锅炉，20分钟。 §5.4 压力容器，20分钟。 §5.5 电梯，20分钟。 §5.6 起重机械，20分钟。 讲授法、案例法等 板书 陈宝智《矿山安全工程》、注册安全工程师考试《安全生产技术》 教学目标 重点、难点及解决方法 教学基本内容与教学设计 教学方法 教学手段 参考资料 学习效果评测 作业 教学后记 1、锅炉的安全附件有哪些？ 2、简述压力容器产生事故的原因和预防措施？
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教学内容 备 注 5 矿山特种设备 5.1 特种设备的基本概念和分类 一、特种设备的概念 特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施等。除后两种外，其余特种设备均是矿山常用的特种设备。 二、特种设备的分类 ● 承压类特种设备：锅炉、压力容器（气瓶）、压力管道 ● 机电类特种设备：电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施 5.2 锅炉 一、定义 用燃料燃烧后产生的热量加热工质（一般是水），使工质成为具有一定温度和压力的热水或蒸汽，供外界应用的一种热能设备。 锅炉由“锅”和“炉”以及附件、自控装置、附属设备组成。“锅”——锅筒、水冷壁、过热器、对流管束、省煤器等；“炉”——炉膛和烟道。 二、工作特性 （1）爆炸危险性：高温、高压，使用中（锅筒）发生破裂产生爆炸； （2）易于损坏性：受热面管子腐蚀（氧腐蚀）、磨损； （3）使用的广泛性：矿山生活和生产供热、供水； （4）连续运行性：供热供水连续不能停。 三、锅炉的分类 （1）按蒸汽压力和蒸发量分：高压锅炉、中压锅炉、低压锅炉；大型锅炉、中型锅炉、小型锅炉。 （2）按用途分：电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉、船舶锅炉等； （3）按能量来源：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、废热锅炉； （4）按锅炉结构分：锅壳式锅炉、水管锅炉； 四、锅炉的安全附件 1、安全阀 控制锅炉内部压力极限值并对锅炉起到安全保护作用。每年检验、定压一次，每月自动排放试验一次，每周手动排放试验一次。 2、压力表 压力表用于准确地测量锅炉上所需测量部分压力的大小。压力表量程为工作压力的1.5～3倍，表盘直径不小于100mm，每半年校验一次。 3、水位计 用于显示锅炉内水位的高低。每台锅炉至少装设两只独立的水位计。 4、温度测量装置 对锅炉的给水、蒸汽、烟气等介质的温度进行测量监测
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教学内容 备 注 5、 保护装置： （1）超温报警和联锁保护装置：报警并自动切断燃料的供应和停止鼓、引风，防止锅炉发生超温而导致锅炉损坏或爆炸。 （2）高低水位警报和低水位联锁保护装置：当锅炉内水位高于最高安全水位或低于最低安全水位时，水位警报器就自动发出警报，提醒司炉人员采取措施防止事故发生。 （3）锅炉熄火保护装置：锅炉炉膛熄火时，切断燃料供应，并发出相应信号。 6、排污阀或放水装置 排放锅水蒸发而残留下的水垢、泥渣及其他有害物质，使锅水的水质控制在允许的范围内，使受热面保持清洁，以确保锅炉的安全、经济运行。 7、防爆门 防止炉膛和尾部烟道再次燃烧造成破坏。 8、锅炉自动控制装置 通过工业自动化仪表对温度、压力、流量、成分等参数进行测量和调节。 五、锅炉使用安全管理 1、安全管理要点 （1）使用有设计、制造许可证的单位生产的合格产品 （2）登记建档：原始资料、使用情况、检验情况 （3）专责管理：专门机构、专门技术人员 （4）持证上岗：司炉人员、水质化验人员、操作人员培训考核合格 （5）照章操作：按操作规程进行操作 （6）定期检验：每隔一定时间对设备进行检查和试验： （7）监控水质：防止锅炉内部结垢、腐蚀、汽水共腾 （8）报告事故 2、锅炉的启动、运行与停炉 （1）启动步骤 检查准备→上水→烘炉→煮炉→点火升压→暖管与并汽 （2）点火升压阶段的安全注意事项 防止炉膛爆炸；控制升温升压速度；监视和调整仪表 （3）正常运行中的调节 水位调节（正常水位线上下50mm内波动）；汽压调节（由负荷决定，燃烧、给水）；汽温调节；燃烧调节（燃料燃烧适应负荷要求）；排污和吹灰 （4）停炉及停炉保养 ■停炉：正常停炉和紧急停炉。 ●正常停炉：按规程规定的次序进行。 ●紧急停炉：缺水、满水、无法进水、水位表或安全阀全部失效、压力表全部失效、燃烧设备损坏或炉墙倒塌等。 ■停炉保养：压力保养、湿法保养、干法保养、充气保养。 2
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教学内容 备 注 六、锅炉事故原因 （1）超压运行。如安全阀、压力表等安全装置失灵，或者在水循环系统发生故障。 （2）超温运行。锅炉出口汽温过高、受热面温度过高，造成金属烧损或发生爆管事故。 （3）锅炉水位过低会引起严重缺水事故；锅炉水位过高会引起满水事故，使压力表管口结垢而失灵而导致锅炉超压。 （4）水垢太厚，受热面水侧热阻增大，而使受热面金属烧坏。 （5）水循环被破坏。受热面管子将发生倒流或停滞，或者造成“汽塞”，在停滞水流的管子内产生泥垢和水垢堵塞，从而烧坏受热面管子或发生爆炸事故。 （6）锅炉工的误操作，错误的检修方法和不对锅炉进行定期检查等都可能导致事故的发生。 七、锅炉爆炸事故原因及预防措施 1、锅炉爆炸特点 锅筒破裂，高于标准沸点的饱和水瞬间汽化。 2、锅炉爆炸事故原因及预防措施 （1）超压爆炸：关闭或关小出汽阀门；安全阀、压力表损坏；无承压能力的锅炉改作超压蒸汽锅炉等原因。 预防措施：加强运行管理。 （2）缺陷导致爆炸：裂纹、严重变形、腐蚀、组织变化，承压部件丧失承载能力，在正常工作压力下突然发生爆炸。 预防措施：加强设计、制造质量控制，加强检验，及时处理缺陷 （3）严重缺水导致爆炸：给严重缺水的锅炉上水，往往会导致爆炸。应立即停炉。 预防措施：加强运行管理。 八、锅炉事故应急措施 （1）立即判断和查明事故原因，并及时进行事故处理。发生重大事故和爆炸事故时应启动应急预案，保护现场，并及时报告有关领导和监察机构； （2）发生锅炉爆炸事故时，必须设法躲避爆炸物和高温水、汽，在可能的情况下尽快将人员撤离现场；爆炸停止后立即查看是否有伤亡人员，并进行救助； （3）发生锅炉重大事故时，要停止供给燃料和送风，减弱引风；熄灭和清除炉膛内的燃料；打开炉门、灰门，烟风道闸门等，以冷却炉子；切断锅炉同蒸汽总管的联系，打开锅筒上放空排放或安全阀以及过热器出口集箱和疏水阀；向锅炉内进水、放水，以加速锅炉的冷却；严重缺水事故，切勿向锅炉进水。 3
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教学内容 5.3 压力容器 一、定义 在工业生产中盛装用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程的气体或液体，并能承载一定压力的密闭设备。矿山中使用的压力容器有：空气压缩机的辅助设备，如气体冷却器、油水分离器和储气罐等、盛装氧气、氮气、乙炔气等气体的气瓶和储气罐等。 二、工艺参数 （1）压力 来自容器外（贮罐），在容器内产生（反应容器） ①最高工作压力：在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高压力。 ②设计压力：用以确定容器壳体厚度的压力，其值不得小于最大工作压力，标注在铭牌上。 （2）温度 ①金属温度：受压元件沿截面厚度的平均金属温度。元件金属的表面温度不得超过钢材的允许使用温度。 ②设计温度：在设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高、最低温度。 （3）介质 ●按物质状态分类，分为气体、液体、液化气体、单质和混合物等。 ●按化学特性分类，分为可燃、易燃、惰性和助燃4种。 ●按毒害程度分类，分为极度危害（Ⅰ）、高度危害（Ⅱ）、中度危害（Ⅲ）、轻度危害（Ⅳ）4级。 三、分类 根据危险程度和管理的重要程度，将压力容器分为3类 第一类容器：低压容器 第二类容器：中压容器，毒性介质的低压容器 第三类容器：高压容器，毒性介质的中压容器 四、安全附件 （1）安全阀：自动泄压 （2）爆破片：断裂型安全泄放装置 （3）爆破帽：超压时其薄弱面上的拉伸应力达到材料的强度极限而发生断裂，多用于超高压容器 （4）易熔塞：熔化型安全泄放装置，用于液化气体钢瓶 （5）紧急切断阀：安装在靠近容器的介质出口管道上，管道发生大量泄漏时进行紧急止漏；自动调节压力 （6）减压阀：调节压力 （7）压力表：指示容器内介质压力的仪表 （8）温度计：测量容器介质的温度，对于需要测量壁温的容器，必须装设测试壁温的温度计 （9）液位计：用于测量液化气体容器液位变化情况。
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教学内容 备 注 五、压力容器使用安全管理 1、压力容器操作与维护 （1）基本要求 ■平稳操作：加载和卸载缓慢 ■防止超载：器外（减压阀可靠），器内（防止加料过量或原料中有杂质） （2）运行中的检查 ■工艺条件方面：压力、温度、液位是否在规定范围内 ■设备状况方面：连接部位有无泄漏，管道有无振动、磨损 ■安全装置方面：安全装置是否保持完好状态 （3）停止运行：正常停运和紧急停运 （4）维护保养 ■保持好防腐层 ■消除腐蚀因素——跑、冒、滴、 ■加强停用期间的维护 六、压力容器事故原因和预防措施 1、事故特点： 压力容器发生爆炸、撕裂等事故后，有毒物质的外溢会造成中毒事故；可燃性物质的泄溢，会引起重大的火灾和二次爆炸事故。 2、事故原因： （1）结构不合理、材质不符合要求、焊接质量不好、受压元件强度不够以及其他设计制造方面的原因； （2）安装不符合技术要求，安全附件规格不对、质量不好，以及其他安装、改造或修理方面的原因； （3）在运行中超压、超负荷、超温，违反劳动纪律、违章作业、超过检验期限没有进行定期检验、操作人员不懂技术，以及其他运行管理不善方面的原因。 （4）压力容器爆炸的原因 ①超压爆炸：关闭出口阀门；安全阀、压力表损坏；强度（壁厚）设计不 够；结构不合理。 ②缺陷导致爆炸：裂纹、严重变形、腐蚀、组织变化，承压部件丧失承载能力，在正常工作压力下突然发生爆炸。 3、预防压力容器爆炸的措施 （1）设计上：结构合理，避免形状突变，避免应力集中；选材合适，保证材料具有塑性和韧性；强度计算符合安全要求。 （2）制造、安装时：保证焊接质量；加强制造质量检查，避免带有缺陷的容器投入使用。 （3）使用过程中：避免操作失误，不使容器超负荷运行（超压、超温）。 （4）检验工作：严格按规定定期检验，及时发现和处理缺陷。 5
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教学内容 备 注 七、压力容器事故应急措施 （1）压力容器发生超压超温时要马上切断进汽阀门；对于反应容器停止进料；对于无毒非易燃介质，要打开放空管排汽；对于有毒易燃易爆介质要打开放空管，将介质通过接管排至安全地点； （2）如果属超温引起的超压，要通过水喷淋冷却以降温； （3）压力容器发生泄漏时，要马上切断进汽阀门及泄漏处前端阀门； （4）压力容器本体泄漏时，要根据容器、介质不同使用专用堵漏技术和堵漏工具进行堵漏； （5）易燃易爆介质泄漏时，要对周边明火进行控制，切断电源。 6
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教学内容 5.4 电梯 一、定义 电梯是指动力驱动，利用沿刚性轨道运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或平行运送人员、货物的机电设备。包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。 二、电梯工作特性 （1）电梯是一种繁忙的交通工具，操作部位和可动部件很多，部件容易磨损和老化。 （2）电梯系统较为复杂。 （3）乘客和货物进入电梯时都要通过层门，容易发生跌入井道或被剪切事故。 乘客在乘坐电梯的过程中，可能会因非正常的加（减）速度造成的失重、超重和冲击受到伤害。 三、安全装置 （1）防超越行程的保护：防止轿厢超越顶层或底层端站继续运行。由在井道内上下端站附近的强迫开关、限位开关和极限开关组成。 （2）防电梯超速和断绳的保护（安全钳－限速器系统）：保护电梯因控制失灵，曳引力不足，制动器失灵或制动力不足，以及超载拖动绳断裂等原因而造成的轿厢超速和坠落。 （3）防人员剪切和坠落的保护：门、门锁和门的电气安全触点联合承担 （4）缓冲装置：电梯发生轿厢或对重蹲底时，缓冲器将吸收轿厢或对重的动能，提供最后的保护。 （5）报警和救援装置：电梯发生人员被困在轿厢内时，及时通知管理人员并通过救援装置将人员安全救出轿厢。 （6）紧急开关和检修运行装置 （7）消防功能：火灾自动返回基站功能 （8）防机械伤害的保护：旋转部件－安全网罩；轿顶和对重的反绳轮－防护罩；底坑对重运行区域和多台电梯井道－隔障；机房（地面高差大于0.5m）－高处设栏杆并安设梯子；轿顶（边缘与井道壁水平距离超过0.3m）－护栏。 （9）电器安全保护：直接触电防护（绝缘），间接触电防护（接零），电气故障防护（短路保护、过载保护），电气安全装置。 四、电梯使用安全管理 1、使用操作安全 （1）有司机状态下：使用前，做好供电工作；工作结束后，电梯行驶到最底层，断开钥匙开关，关闭电梯门。 （2）无司机状态下：乘客自行操作。 2、对电梯紧急状态的处置 （1）发生超速而无法控制时，借助各种安全装置将轿厢停止。 （2）发生停车时，用警铃、电话通知维修人员。 备 注 7
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教学内容 备 注 3、电梯管理措施 （1）在用电梯定期检验周期为1年，操作人员持证上岗。 （2）建立管理档案，包括技术文件、档案卡片。 （3）建立管理制度：电梯检查、保养和维修制度，操作规程等。 远程管理系统 四、电梯事故特点和原因 电梯事故中人身伤害事故较多；电梯门系统的事故发生率较高。 （1）电梯门系统事故发生的主要原因是门锁工频繁、老化速度快，容易造成门锁机械或电气保护装置动作不可靠； （2）冲顶或蹲底事故一般是由于电梯的制动器发生故障所致。 五、电梯事故应急措施 （1）电梯运行中因供电中断、电梯故障等原因而突然停驶，乘客被困轿厢内时，应通过警铃、对讲系统、移动电话或电梯轿厢内的提示方式进行求援。 （2）为解救被困的乘客，应由维修人员或在专业人员指导下进行盘车放人操作。盘车时应缓慢进行，尤其当轿厢轻载状态下往上盘车时，要防止因对重侧重造成溜车。 （3）发生火灾时，对于无消防功能的电梯，应当立即将电梯直驶至首层并切断电源或将电梯停于火灾尚未蔓延的楼层。 （4）发生震级和强度较大的地震时，一旦有震感应当立即就近停梯，乘客迅速离开电梯轿厢。 8
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教学内容 5.5 起重机械 一、定义 用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备。其范围规定为额定起重量大于或者等于0.5t的升降机，额定起重量大于或等于1t，且提升高度大于或等于2m的起重机。 二、工作特点 （1）结构庞大，结构复杂能完成升降运动和水平移动 （2）所吊运的物体种类繁多 （3）作业环境复杂（室外作业，高压线） （4）作业中需要多人配合 三、正常工作的条件 （1）金属结构和机械零部件具有足够的强度、刚性和抗弯曲能力； （2）整机具有必要的抗倾覆稳定性； （3）原动机具有满足作业性能要求的功率，制动装置提供必需的制动力矩。 四、起重机械安全装置 （1）位置限制与调整装置 ①上升极限位置限制器：限制取物装置（吊具）的起升高度； ②下降极限位置限制器：取物装置下降到最低位置时，自动切断电源，（钢丝绳在卷筒上缠绕不少于2圈） ③运行极限位置限制器： ④偏斜调整和显示装置：跨度等于或超过40m的装卸桥和门式起重机应安装，保证支腿不出现超偏现象； ⑤缓冲器：限制起重机或小车在运行终点与止挡体相撞 （2）防风防爬装置（夹轨器、锚定装置和铁鞋）：防止强风吹动起重机（门式、塔式起重机）造成脱轨。 （3）安全钩、防后倾装置和回转锁定装置： （4）起重量限制器：超载保护器，有自动停止型、综合型（报警和停止），主要用于桥架型起重机。 （5）力矩限制器：臂架式起重机防臂架折弯或折断 （6）防碰装置：防止其在轨道上运行时碰撞相邻起重机 （7）危险电压报警器：防止臂架型起重机在输电线附近作业，发生。 五、起重机械的安全管理 1、起重机械的安全管理 （1）安全管理制度：检查、保养、维修、检验制度，操作规程等。 （2）技术档案：原始资料、使用记录、检验报告等。 （3）定期检验制度：在用起重机械定期检验周期为2年。 （4）作业人员培训教育：指挥人员、司索工，专业技术培训，司机持证上岗。 备 注 9
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教学内容 备 注 2、起重作业安全操作技术 （1）吊运前做好准备：佩戴防护用品，确定搬运路线，清除障碍物，检查设备、吊具，确定捆绑方式。 （2）司机操作要求：开机前确认安全状态；操作过程中严格按指挥信号操作；遇有吊物重量不清、埋置于地下、作业场地昏暗时，不应操作；露天 作业的轨道起重机，风力大于6级时，停止作业。 （3）司索工操作要求：准备好吊具，估算吊物重量，以增大20％来选择吊具；捆绑好吊物，防止超载（被埋、被冻的物体要完全挖出），防止坠落伤人（可移动的零件捆牢，形状和尺寸不同的吊物不得混捆）；挂钩起钩，遵守“五不挂”，起钩时不应站在吊物倾翻、坠落可波及的地方；摘钩卸载，摘钩时应等所有吊索完全松弛、绳索从钩上卸下再起钩。 六、起重机械事故种类及原因 （1）重物坠落。 ①脱绳事故：重物从捆绑的绳索中脱落溃散 ②脱钩事故：重物、吊装绳或吊具从吊钩口脱落 ③断绳事故：起升绳或吊装绳断裂 ④吊钩断裂事故： （2）起重机失稳倾翻。起重机失稳有两种类型：一是由于操作不当（例如超载、臂架变幅或旋转过快等）、支腿未找平等；二是由于坡度或风载荷作用，使起重机沿路面或轨道滑动，导致脱轨翻倒。 （3）金属结构的破坏。金属结构的破坏常常会导致严重伤害，甚至群死群伤的恶果。 （4）挤压。起重机轨道两侧缺乏良好的安全通道或与建筑结构之间缺少足够的安全距离，使运行或回转的金属结构机体对人员造成夹挤伤害。 （5）高处跌落。人员在离地面大于2m的高度进行起重机的安装、拆卸、检查、维修或操作等作业时，从高处跌落造成的伤害。 （6）触电。起重机在输电线附近作业时，与高压带电体距离过近，感应带电或触碰带电物体。 七、起重机械事故应急措施 （1）由于台风、超载等造成起重机械倾翻事故时，应及时通知起重机械制造、维修单位维保人员到达现场。当有人员被压埋在倾倒起重机下面时，应先切断电源，采取千斤顶、起吊设备、切割等措施，将被压人员救出。 （2）发生火灾时，应立即切断起重机械的电源开关，防止电气火灾的蔓延扩大；灭火时，应防止二氧化碳等中毒窒息事故的发生。 （3）发生触电事故时，应及时切断电源，对触电人员应进行现场救护。 （4）发生载货升降机故障，致使货物被困轿厢内，操作员或安全管理员应立即通知维保单位，由维保单位专业维修人员进行处置。
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