壓力容器與換熱器塔

1、壓力容器山西豐喜化工設(shè)備有限公司考察報告內(nèi)容提要n壓力容器結(jié)構(gòu)原理n壓力容器檢修概論 壓力容器 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計制造流程 換熱器 塔設(shè)備壓力容器結(jié)構(gòu)原理n壓力容器一般是指在工業(yè)生產(chǎn)中用來完成反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)、分離、貯存等工藝過程，并承受0.1MPa表壓以上壓力的密閉容器。n特種設(shè)備安全監(jiān)察條例中明確指出壓力容器的定義為： 壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPaL的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體的固定式容器和移動式容器；盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MP

2、a（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPaL的氣體、液化氣體和標(biāo)準(zhǔn)沸點等于或者低于60液體的氣瓶；氧艙等。壓力容器的基本結(jié)構(gòu)壓力容器一般由筒體(又稱殼體)、封頭(又稱端蓋)、法蘭、密封元件、開孔與接管(人孔、手孔、視鏡孔、物料進(jìn)出口接管、液位計、流量計、測溫管、安全閥等)和支座以及其他各種內(nèi)件所組成。 壓力容器一般分類：n 按工藝過程原理：反應(yīng)器(代號R)、換熱器(代號E)、分離容器(代號S)、貯存容器(代號C ) ，其中球罐( 代號B)。n 按操作溫度： (1)低溫(t20)； (2)常溫(t20150)； (3)中溫(t150450)； (4)高溫(t450)。n 按設(shè)計壓力：

3、 (1) 低壓容器(代號L)0.1MPaP1.6MPa； (2) 中壓容器(代號M)1.6MPaP10MPa； (3) 高壓容器(代號H)10MPaP100MPa； (4) 超高壓容器(代號U)p100MPa。n 按材質(zhì)：鋼制壓力容器、鋁制焊接容器、鈦制焊接容器和非金屬容器等。n 按制造方法分類：板焊容器、鍛焊容器、鑄造容器、包扎式容器、繞帶式容器、熱套容器等。n 按殼體承壓方式：內(nèi)壓容器、外壓容器。n 按壁厚分類：薄壁容器（容器外徑與內(nèi)徑之比小于等于1.2） 厚壁容器（容器外徑與內(nèi)徑之比大于等于1.2）n國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(質(zhì)技監(jiān)局發(fā)1999154號，根據(jù)壓力容

4、器操作壓力、介質(zhì)危害程度、容器功能、結(jié)構(gòu)特性、材料和對容器安全性能的綜合影響程度等，將壓力容器分為三類：(一) 第一類壓力容器：低壓容器(第(二)、(三)款規(guī)定的除外)。(二) 第二類壓力容器(下列情況之一，第(三)款規(guī)定的除外)： (1)中壓容器； (2)低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))；(3)低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器(僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì))； (4)低壓管殼式余熱鍋爐； (5)低壓搪玻璃壓力容器。(三) 第三類壓力容器(下列情況之一)： (1)高壓容器。 (2)中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì))； (3)中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)

5、，且pV大于或等于10MPam3)； (4)中壓反應(yīng)容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV大于或等于05MPam3)； (5)低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV大于或等于02MPam3)； (6)高壓、中壓管殼式余熱鍋爐； (7)中壓搪玻璃鋼容器； (8)使用強(qiáng)度級別較高(指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa)的材料制造的壓力容器； (9)移動式壓力容器，包括鐵路罐車(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)、罐式汽車、液化氣體運(yùn)輸(半掛車)、低溫液體運(yùn)輸(半掛車)、永久氣體運(yùn)輸(半掛車)和罐式集裝箱(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)； (10)球形儲罐(容積大于等于50m3

6、)；(11)低溫液體儲存容器(容積大于5m3)。 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)n固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程nGB150 -1998鋼制壓力容器nGB151 -1999列管式換熱器nJB4732 JB4734 JB4745 JB4755 JB4756 nHG20580-20585等 壓力容器的制造材料 石油化工裝置的壓力容器絕大多數(shù)為鋼制的。制造材料多種多樣，比較常用的有如下幾種。nQ235A：含硅量多，脫氧完全，因而質(zhì)量較好。限定的使用范圍為：設(shè)計壓力1.0MPa，設(shè)計溫度0350，用于制造殼體時，鋼板厚度不得大于16mm。不得用于盛裝液化石油氣體、毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)及直接受火焰加熱的壓力容器。n20g

7、：鍋爐鋼板與一般20號優(yōu)質(zhì)鋼相同，含硫量較Q235A鋼低，具有較高的強(qiáng)度，使用溫度范圍為20475，常用于制造溫度較高的中壓容器。n16MnR：普通低合金容器鋼板，制造中、低壓容器可減輕溫度較高的容器重量，使用溫度范圍為20475。n低溫容器(低于20)材料：主要是要求在低溫條件下有較好的韌性以防脆裂，一般低溫容器用鋼多采用錳釩鋼。n高溫容器用鋼：溫度400、可用普通碳鋼，使用溫度400500可用15MnVR、14MnMoVg，使用溫度500600可采用15CrMo、12Cr2Mol，使用溫度600700應(yīng)采用0Cr13Ni9和1Cr18Ni9Ti等高合金鋼。 壓力容器制造的主要工序及方法：一

8、、備料1、放樣、畫線 放樣、畫線是壓力容器制造過程的第一道工序，直接決定零件成型后的尺寸和幾何形狀精度，對以后的組對和焊接工序都有很大的影響。 放樣、畫線包括展開、放樣、畫線、打標(biāo)記等環(huán)節(jié)。 近年來已出現(xiàn)數(shù)控自動劃線及電子照相劃線。2、下料：剪切下料；沖落下料；火焰切割；等離子切割等方法二、成形 成形的方法很多，最常用的是卷制成形，即將鋼板放在卷板機(jī)上進(jìn)行滾卷成筒節(jié)，其優(yōu)點為：成形連續(xù)，操作簡便、快速、均勻。 對于碳素鋼、16MnR外圓周伸長率3%； 對于高強(qiáng)度低合金鋼，外圓周伸長率2.5% 板料經(jīng)過多次不變形量的冷彎卷后，其各次伸長量的總和也不得超過上述允許量，否則應(yīng)進(jìn)行消除冷卷變形影響的熱

9、處理，或采用熱卷成型工藝。三、機(jī)械加工與坡口制備焊接坡口加工n 壓力容器承壓殼體上的所有A、B類焊縫均為全焊透焊縫。都要進(jìn)行無損檢測。為保證焊縫質(zhì)量，坡口的制備顯得十分重要。n 坡口形式由焊接工藝確定，而坡口尺寸精度、表面粗糙度及清潔度取決于加工方法。n 筒體縱縫通?？刹扇∨龠叀娺?，車削加工、火焰切割等工藝手段來制備。殼壁開孔可采用氣割、車削、鏜、鉆等方法。壓力容器制造的主要工序及方法：四、裝配1、筒體裝配 筒節(jié)的制造過程中，至少有一條縱縫是在卷制后組焊的，同時縱縫的組裝沒有積累誤差，組裝質(zhì)量較易控制 ，但對于壁厚為2045mm、直徑為10006000mm的筒節(jié)，若彎卷過程控制不好，就會產(chǎn)生

10、卷板偏差。2、殼體環(huán)縫的組裝 環(huán)焊縫的組裝比縱焊縫困難。一方面由于制造誤差，每個筒節(jié)和封頭的圓周長度往往不同，即直徑大小有偏差；另一方面，筒節(jié)和封頭往往有一定的圓度誤差。此外組裝時還必須控制環(huán)縫的間隙，以滿足容器最終的總體尺寸要求。 可采用螺栓撐圓器、間隙調(diào)節(jié)器、筒式萬能夾具等輔助工具有有關(guān)量具來矯正，對中、對齊。3、人孔、接管、支座等零部件與殼體的組裝筒體劃線按開孔切割位置線進(jìn)行切割人孔、接管與法蘭的裝配在殼體上組裝人孔與接管支座的裝配五、壓力試驗（水壓試驗、氣壓試驗）與致密性試驗：六、表面除銹處理、油漆、包裝壓力容器制造的主要工序及方法：換熱器傳熱原理間壁式混合式蓄熱式列管式板 式翅片式套

11、管式固定管板式浮 頭 式U型管式換熱器類型結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點缺點應(yīng)用范圍套管式換熱器由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型彎頭連接而成。每一段套管稱為一程。構(gòu)造較簡單，能耐高壓，傳熱面積可根據(jù)需要增減，應(yīng)用方便。管間接頭多，易泄露，占地較大，單位傳熱面消耗的金屬量大。較適用于流量不大，所需傳熱面積不多而要求壓強(qiáng)較高的場合。換熱器的類型套管式換熱器類型結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點應(yīng)用范圍固定管板式兩端管板和殼體制成一體，具有結(jié)構(gòu)簡單和成本低的優(yōu)點。殼程清洗和檢修困難，要求殼程流體必須是潔凈而不易結(jié)垢的物料。當(dāng)兩流體的溫差較大時，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償。不宜應(yīng)用兩流體溫差過大（應(yīng)不大于70）和殼程流體壓強(qiáng)過高的場合。浮頭式換

12、熱器有一端管板不與外殼連為一體，可以沿軸向自由浮動。這種結(jié)構(gòu)不但完全消除了熱應(yīng)力的影響，且由于固定端的管板以法蘭與殼體連接，整個管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修。浮頭式換熱器應(yīng)用較為普遍，但它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價較高U型管式換熱器每根管子都彎成U型，進(jìn)出口分別安裝在同一管板的兩側(cè)，封頭用隔板分成兩室，每根管子可以自由伸縮。這種換熱器結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，重量輕，但管程不易清洗。只適用于潔凈而不易結(jié)垢的流體，如高壓氣體的換熱。 優(yōu)點 ：單位體積所具有的傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好。能用多種材料制造，故適用性較強(qiáng)，操作彈性較大，尤其在高溫、高壓和大型裝置中多采用列管式換熱器。 缺點： 在列管式

13、換熱器中，若兩流體的溫差較大，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備變形，管子彎曲，甚至破裂或從管板上松脫。因此，當(dāng)兩流體的溫差超過50時，就應(yīng)采用熱補(bǔ)償?shù)拇胧?。換熱器的類型列管式固定管板式換熱器浮頭式換熱器U型管式換熱器列管式換熱器結(jié)構(gòu)簡圖翅片管換熱器 翅片管換熱器是在管的表面加裝翅片制成，翅片與管表面的連接應(yīng)緊密無間，否則連接處的接觸熱阻很大，影響傳熱效果。常用的連接方法有熱套、鑲鉗、張力纏繞和焊接等方法。此外，翅片管也可采用整體軋制、整體鑄造或機(jī)械加工等方法制造。當(dāng)兩種流體的對流傳熱系數(shù)相差較大時，在傳熱系數(shù)較小的一側(cè)加翅片可以強(qiáng)化傳熱。 換熱器的類型翅片式常見的翅片形式板翅式換熱器是一種更為高效、

14、緊湊、輕巧的換熱器。其結(jié)構(gòu)是在兩塊平行的薄金屬板之間，加入波紋狀或其它形狀的金屬翅片，將兩側(cè)面封死，即成為一個換熱基本元件。將各基本元件進(jìn)行不同的疊積和適當(dāng)?shù)呐帕?，并用釬焊固定，即可制成并流、逆流或錯流的板束（或稱芯部），然后再將帶由流體進(jìn)出口的接管的集流箱焊在板束上，即成為板翅式換熱器。目前常用的翅片形式有光直型翅片、鋸齒型翅片和多孔型翅片三種 。 換熱器的類型板翅式板翅式換熱器的板束板翅式換熱器的翅片形式(a)光直翅片(b)鋸齒翅片(c)多孔翅片塔設(shè)備板式塔n板式塔為逐級接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構(gòu)成。n塔板主要有泡罩塔板，篩孔塔板，浮閥塔，

15、舌型塔板，斜孔塔板。板式塔的結(jié)構(gòu)1-塔殼體；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盤；5-降液管泡罩塔板的結(jié)構(gòu)篩孔塔板結(jié)構(gòu)浮閥塔板的結(jié)構(gòu)（a）P1型浮閥；（b）V-4型浮閥；（c）T型浮閥常見的塔板結(jié)構(gòu)：舌 型 塔 板塔設(shè)備填料塔n填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。n液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，氣體從塔底經(jīng)氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙。n在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。n當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分

16、布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料散裝填料散裝填料豐喜化機(jī)制造能力及業(yè)績評估n各類加工設(shè)備960余臺，檢測設(shè)備120余臺套，最大單件起重能力200余噸，年產(chǎn)能力50,000余噸，年產(chǎn)值10億元，是山西省最大的化工機(jī)械、壓力容器專業(yè)制造廠家和技術(shù)開發(fā)中心。n擁有903800微控水平下調(diào)大型卷板機(jī)、5.513.5m大型電控整體熱處理爐窯、各種自動焊機(jī)、切割機(jī)、弧焊機(jī)、油壓機(jī)、剪板機(jī)、刨邊機(jī)、車床、X射線探傷機(jī)等制造設(shè)備。n具備第一、二、三類壓力容器設(shè)計和制造許可證，B級起重機(jī)械制造許可證。以及美國ASME“U”“U2”級設(shè)計、制造、安裝資格證書。n以非標(biāo)壓力容器、起重機(jī)械和其他機(jī)械裝備制造為主導(dǎo)的系列產(chǎn)品，以煤制油設(shè)備，煤制天燃?xì)庠O(shè)備，煤制有機(jī)硅、多晶硅，煤及焦?fàn)t