压力容器与换热器塔全解课件.ppt

1、压力容器山西丰喜化工设备有限公司考察报告内容提要n压力容器结构原理n压力容器检修概论 压力容器 设计标准 设计制造流程 换热器 塔设备压力容器结构原理n压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程，并承受0.1MPa表压以上压力的密闭容器。n特种设备安全监察条例中明确指出压力容器的定义为： 压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MP

2、a（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPaL的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60液体的气瓶；氧舱等。压力容器的基本结构压力容器一般由筒体(又称壳体)、封头(又称端盖)、法兰、密封元件、开孔与接管(人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管、液位计、流量计、测温管、安全阀等)和支座以及其他各种内件所组成。 压力容器一般分类：n 按工艺过程原理：反应器(代号R)、换热器(代号E)、分离容器(代号S)、贮存容器(代号C ) ，其中球罐( 代号B)。n 按操作温度： (1)低温(t20)； (2)常温(t20150)； (3)中温(t150450)； (4)高温(t450)。n 按设计压力：

3、 (1) 低压容器(代号L)0.1MPaP1.6MPa； (2) 中压容器(代号M)1.6MPaP10MPa； (3) 高压容器(代号H)10MPaP100MPa； (4) 超高压容器(代号U)p100MPa。n 按材质：钢制压力容器、铝制焊接容器、钛制焊接容器和非金属容器等。n 按制造方法分类：板焊容器、锻焊容器、铸造容器、包扎式容器、绕带式容器、热套容器等。n 按壳体承压方式：内压容器、外压容器。n 按壁厚分类：薄壁容器（容器外径与内径之比小于等于1.2） 厚壁容器（容器外径与内径之比大于等于1.2）n国家质量技术监督局颁发的压力容器安全技术监察规程(质技监局发1999154号，根据压力容

4、器操作压力、介质危害程度、容器功能、结构特性、材料和对容器安全性能的综合影响程度等，将压力容器分为三类：(一) 第一类压力容器：低压容器(第(二)、(三)款规定的除外)。(二) 第二类压力容器(下列情况之一，第(三)款规定的除外)： (1)中压容器； (2)低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)；(3)低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质)； (4)低压管壳式余热锅炉； (5)低压搪玻璃压力容器。(三) 第三类压力容器(下列情况之一)： (1)高压容器。 (2)中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)； (3)中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质

5、，且pV大于或等于10MPam3)； (4)中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV大于或等于05MPam3)； (5)低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV大于或等于02MPam3)； (6)高压、中压管壳式余热锅炉； (7)中压搪玻璃钢容器； (8)使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器； (9)移动式压力容器，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车、液化气体运输(半挂车)、低温液体运输(半挂车)、永久气体运输(半挂车)和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)； (10)球形储罐(容积大于等于50m3

6、)；(11)低温液体储存容器(容积大于5m3)。 设计标准n固定式压力容器安全监察规程nGB150 -1998钢制压力容器nGB151 -1999列管式换热器nJB4732 JB4734 JB4745 JB4755 JB4756 nHG20580-20585等 压力容器的制造材料 石油化工装置的压力容器绝大多数为钢制的。制造材料多种多样，比较常用的有如下几种。nQ235A：含硅量多，脱氧完全，因而质量较好。限定的使用范围为：设计压力1.0MPa，设计温度0350，用于制造壳体时，钢板厚度不得大于16mm。不得用于盛装液化石油气体、毒性程度为极度、高度危害介质及直接受火焰加热的压力容器。n20g

7、：锅炉钢板与一般20号优质钢相同，含硫量较Q235A钢低，具有较高的强度，使用温度范围为20475，常用于制造温度较高的中压容器。n16MnR：普通低合金容器钢板，制造中、低压容器可减轻温度较高的容器重量，使用温度范围为20475。n低温容器(低于20)材料：主要是要求在低温条件下有较好的韧性以防脆裂，一般低温容器用钢多采用锰钒钢。n高温容器用钢：温度400、可用普通碳钢，使用温度400500可用15MnVR、14MnMoVg，使用温度500600可采用15CrMo、12Cr2Mol，使用温度600700应采用0Cr13Ni9和1Cr18Ni9Ti等高合金钢。 压力容器制造的主要工序及方法：一

8、、备料1、放样、画线 放样、画线是压力容器制造过程的第一道工序，直接决定零件成型后的尺寸和几何形状精度，对以后的组对和焊接工序都有很大的影响。 放样、画线包括展开、放样、画线、打标记等环节。 近年来已出现数控自动划线及电子照相划线。2、下料：剪切下料；冲落下料；火焰切割；等离子切割等方法二、成形 成形的方法很多，最常用的是卷制成形，即将钢板放在卷板机上进行滚卷成筒节，其优点为：成形连续，操作简便、快速、均匀。 对于碳素钢、16MnR外圆周伸长率3%； 对于高强度低合金钢，外圆周伸长率2.5% 板料经过多次不变形量的冷弯卷后，其各次伸长量的总和也不得超过上述允许量，否则应进行消除冷卷变形影响的热

9、处理，或采用热卷成型工艺。三、机械加工与坡口制备焊接坡口加工n 压力容器承压壳体上的所有A、B类焊缝均为全焊透焊缝。都要进行无损检测。为保证焊缝质量，坡口的制备显得十分重要。n 坡口形式由焊接工艺确定，而坡口尺寸精度、表面粗糙度及清洁度取决于加工方法。n 筒体纵缝通常可采取刨边、铣边，车削加工、火焰切割等工艺手段来制备。壳壁开孔可采用气割、车削、镗、钻等方法。压力容器制造的主要工序及方法：四、装配1、筒体装配 筒节的制造过程中，至少有一条纵缝是在卷制后组焊的，同时纵缝的组装没有积累误差，组装质量较易控制 ，但对于壁厚为2045mm、直径为10006000mm的筒节，若弯卷过程控制不好，就会产生

10、卷板偏差。2、壳体环缝的组装 环焊缝的组装比纵焊缝困难。一方面由于制造误差，每个筒节和封头的圆周长度往往不同，即直径大小有偏差；另一方面，筒节和封头往往有一定的圆度误差。此外组装时还必须控制环缝的间隙，以满足容器最终的总体尺寸要求。 可采用螺栓撑圆器、间隙调节器、筒式万能夹具等辅助工具有有关量具来矫正，对中、对齐。3、人孔、接管、支座等零部件与壳体的组装筒体划线按开孔切割位置线进行切割人孔、接管与法兰的装配在壳体上组装人孔与接管支座的装配五、压力试验（水压试验、气压试验）与致密性试验：六、表面除锈处理、油漆、包装压力容器制造的主要工序及方法：换热器传热原理间壁式混合式蓄热式列管式板 式翅片式套

11、管式固定管板式浮 头 式U型管式换热器类型 结构形式优点缺点应用范围套管式换热器由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型弯头连接而成。每一段套管称为一程。构造较简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，应用方便。管间接头多，易泄露，占地较大，单位传热面消耗的金属量大。较适用于流量不大，所需传热面积不多而要求压强较高的场合。换热器的类型套管式换热器类型 结构形式优缺点应用范围 固定管板式 两端管板和壳体制成一体，具有结构简单和成本低的优点。 壳程清洗和检修困难，要求壳程流体必须是洁净而不易结垢的物料。当两流体的温差较大时，应考虑热补偿。 不宜应用两流体温差过大（应不大于70）和壳程流体压强过高的场

12、合。 浮头式换热器 有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴向自由浮动。 这种结构不但完全消除了热应力的影响，且由于固定端的管板以法兰与壳体连接，整个管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修。 浮头式换热器应用较为普遍，但它的结构比较复杂，造价较高U型管式换热器 每根管子都弯成U型，进出口分别安装在同一管板的两侧，封头用隔板分成两室，每根管子可以自由伸缩。 这种换热器结构比浮头式简单，重量轻，但管程不易清洗。 只适用于洁净而不易结垢的流体，如高压气体的换热。 优点 ：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、传热效果好。能用多种材料制造，故适用性较强，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中多采用列管式

13、换热器。 缺点： 在列管式换热器中，若两流体的温差较大，就可能由于热应力而引起设备变形，管子弯曲，甚至破裂或从管板上松脱。因此，当两流体的温差超过50时，就应采用热补偿的措施。换热器的类型列管式固定管板式换热器浮头式换热器U型管式换热器列管式换热器结构简图翅片管换热器 翅片管换热器是在管的表面加装翅片制成，翅片与管表面的连接应紧密无间，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效果。常用的连接方法有热套、镶钳、张力缠绕和焊接等方法。此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等方法制造。当两种流体的对流传热系数相差较大时，在传热系数较小的一侧加翅片可以强化传热。 换热器的类型翅片式常见的翅片形式板

14、翅式换热器是一种更为高效、紧凑、轻巧的换热器。其结构是在两块平行的薄金属板之间，加入波纹状或其它形状的金属翅片，将两侧面封死，即成为一个换热基本元件。将各基本元件进行不同的叠积和适当的排列，并用钎焊固定，即可制成并流、逆流或错流的板束（或称芯部），然后再将带由流体进出口的接管的集流箱焊在板束上，即成为板翅式换热器。目前常用的翅片形式有光直型翅片、锯齿型翅片和多孔型翅片三种 。 换热器的类型板翅式板翅式换热器的板束板翅式换热器的翅片形式(a)光直翅片 (b)锯齿翅片 (c)多孔翅片塔设备板式塔n板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。n塔板主要

15、有泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔，舌型塔板，斜孔塔板。板式塔的结构1-塔壳体；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盘；5-降液管泡罩塔板的结构筛孔塔板结构浮阀塔板的结构（a）P1型浮阀；（b）V-4型浮阀；（c）T型浮阀常见的塔板结构：舌 型 塔 板塔设备填料塔n填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。n液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，气体从塔底经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙。n在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。n当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段

16、，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。拉西环填料拉西环填料散装填料散装填料丰喜化机制造能力及业绩评估n各类加工设备960余台，检测设备120余台套，最大单件起重能力200余吨，年产能力50,000余吨，年产值10亿元，是山西省最大的化工机械、压力容器专业制造厂家和技术开发中心。n拥有903800微控水平下调大型卷板机、5.513.5m大型电控整体热处理炉窑、各种自动焊机、切割机、弧焊机、油压机、剪板机、刨边机、车床、X射线探伤机等制

17、造设备。n具备第一、二、三类压力容器设计和制造许可证，B级起重机械制造许可证。以及美国ASME“U”“U2”级设计、制造、安装资格证书。n以非标压力容器、起重机械和其他机械装备制造为主导的系列产品，以煤制油设备，煤制天燃气设备，煤制有机硅、多晶硅，煤及焦炉气制甲醇设备，煤制尿素设备，焦化设备，氧化铝设备为典型产品，具备大型、成套、高效、低能耗化工装备的开发制造能力，成为集设计、制造及配件供应到安装、检修、技术服务于一体。丰喜化机制造能力及业绩评估n复合板设备已做了14台，以堆焊为主，都是包扎的，技术成熟。封头锻件交给河南新乡的厂家做。n管板焊接采用贴胀方式（先焊后胀）（50mm以上的液压胀，50mm以下的机械胀），也曾做过一台内孔焊的设备。n筒体纵焊缝宽度最窄做过40mm（板厚为180mm）n板材预热方式：火源预热（散热较快）n制造难点：管材、板材的热膨胀匹配。