压力容器操作工培训讲义

1 第一章 压力容器基础知识 第一节 压力的一般概念 一、压力 垂直均匀作用在单位面积上的力，称为压强，人们常把它称为压力，用符号“P”表示。 压力的单位是牛顿/米 2，即表示将 1 牛顿的力均匀垂直地作用在 1 平方米的面上所产生 的压力，又称为帕斯(Pa) ，简称帕。由于“帕”这个单位太小，因而常用“兆帕” （MPa ）作 为压力的基本单位。即 1MPa=106Pa。 工程上过去习惯用的压力单位是千克/厘米 2（Kgf/cm 2） 。压力的工程单位与法定计量单 位之间的换算关系为： 1MPa=10.2kgf/cm2 1 Kgf/cm2=0.0981MPa 0.1MPa 二、压力的测量 压力的测量有两种标准方法，一种叫绝对压力，即以压力等于零作为测量起点。一种叫 相对压力，即以当时当地的大气压力作为测量起点，也就是压力表测得的数值，所以相对压 力也称为表压力，绝对压力和表压力之间的关系可用下式表述： P 绝 =P 表 +P 大气 因为我们地区大气压力近似等于 0.1MPa。 故 P 绝 P 表 +P 大气 三、压力容器的压力来源 压力容器的压力来源可分为两大类四个方面。第一类，气体的压力是在器外产生的；第 二类，气体的压力是在器内产生的。 1、压力源在器外产生 这类压力容器可能达到的最高压力一般限于保持压力源出口的气体压力 2、压力源在器内产生 四、最高工作压力 压力容器的最高工作压力对承受内压的容器指在正常使用过程中，顶部可能出现的最大 表压力；对承受外压的容器，指在正常使用过程中夹套顶部可能出现的最高表压力。 （1）空压机、冷冻机 （2）蒸汽锅炉 （1）物理变化 （2）化学反应 1 巴=1.02 kgf/cm 2 0.1MPa 第二节 温度的一般概念 一、温度及及温度的测量仪器 温度是表示物体冷热程度的物理量，它是对物质分子平均动能的度量，所以温度是物体 内部拥有能量的表示。温度的测量仪器叫做温度计、常见的有水银温度计，酒精温度计，电 阻温度计，热电偶温度计等。 二、温度的表示方法 摄氏温标是将在标准大气压下水的结冰温度（冰点）定为 0 度，把水的沸腾 （沸点）温度定为 100 度，在两者之间等分成 100 格，每一格即为 1 度，故月称百分温度， 用符号“ 0C”来表示。 华氏温标是将在标准大气压下水的冰点定为 32 度，沸点定为 212 度，两者等分成 180 格， 每格作为 1 度，用符号“F”表示。 绝对温标（凯氏温标）是以水的三相点（即冰、水和水蒸汽三相平衡共存时的温度定为 273.16K，其分度法与摄氏温标相同，即在摄氏温标相差一度时凯氏温标也相差一度，用符号 “K”（开尔文）表示，凯氏温度又称热力学温度或绝对温度。 三种温标之间的互换关系式： 摄氏温标= （华氏温标-32） = 凯氏温标 273.16 华氏温标 = 摄氏温标 + 32 = （凯氏温标出- 273.16）+32 凯氏温标 = 摄氏温标 +273.16 = （华氏温标 - 32）+273.16 第三节 压力容器的含义及分类 一、压力容器的含义 压力容器从广义上讲应该包括所有承受压力的密闭容器。但我们所指的压力容器 只是其中的一部分，即为压力容器安全技术监察规程所辖范围内的压力容器。因为这部 分压力容器事故率高，特别是事故破坏性大，损失严重。所以，各级锅炉压力容器安全监察 机构应加强对压力容器设计，制造、销售、安装、使用、 检验、修理、改造七个环节的监督检查，以确保压力容器安全运行。 二、 压力容器安全技术监察规程管辖范围内的压力容器： 5 9 5 9 5 9 5 9 1、本规程（压力容器安全技术监察规程下同）适用于同时具备下列条件的压力容器： （1） 工作压力（Pw）大于或者等于 0.1MPa （2） 工作压力与容积的乘积大于或者等于 2.5 Mpa.L （3）盛装介质为气体，液化气体以及介质最高工作温度高于或 者等于其标准沸点的液体。 2、本规程第三章、第四章和第五章适用于下列压力容器： （1）与移动压缩机一体的非独立的容积小于等于 0.15m3 的储罐，锅炉房内的分气缸； （2）容积小于 0.025m3 的高压容器； （3）深冷装置中非独立的压力容器，直燃型吸收式制冷装置中的压力容器，空分设备中 的冷箱； （4）螺旋板换热器； （5）水力的自动补气气压给水， （无塔上水）装置中的气压罐，消防装置中的气体或气 压给水（泡沫）压力罐； （6）水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱； （7）电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器） ； 3、本规程适用于上述压力容器所用的安全阀，爆破片装置，紧急切断装置，安全联锁装 置，压力表、液面计，测温仪表等安全附件。 4、本规程适用的压力容器除本体外还应包括： （1）压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一道环向焊缝的焊接坡口，螺纹连接的第 一个螺纹接头，法兰连接的第一个法兰密封面，专用连接件或管件连接的第一个密封面； （2）压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件。 （3）非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。 5、本规程不适用于下列压力容器； （1）超高压容器。 （2）各类气瓶。 （3）非金属材料制造的压力容器。 （4）核压力容器，船舶和铁路机车上的附属压力容器，国防或军事装备用的压力容器， 真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器） 。各项锅炉安全技术监察规程适用范围内的直接 受火焰加热的设备（如烟道式余热锅炉等） 。 （5）正常运行最高工作压力小于 0.1MPa 的压力容器， （包括在进料或出料过程中需要 瞬时承受压力大于等于 0.1MPa 的压力容器，不包括消毒，冷却等工艺过程中需要短时随压 力大于等于 0.1MPa 的压力容器） 。 （6）机器上非独立的承压部件（包括压缩机、发电机、泵、柴油机的气缸或承压壳体等， 不包括造纸，纺织机械的烘缸，压缩机的辅助压力容器） 。 （7）无壳体的套管换热器，波纹板换热器，空冷式换热器，冷却排管。 三、压力容器的分类 压力容器分类的方法很多，主要分类方法有： 1、按使用位置分 按容器的使用位置可分成两大类，即固定式压力容器及移动式压力容器（如液化气罐车） 。 固定式容器，有固定的安装和使用地点，一般不单独装设，而是用管道与其他设备相连，工 艺条件及操作人员相对固定；而移动式容器无固定的安装、使用地点。 2、按设计压力分类 按设计压力 P 的高低，容器可分为低压、中压、高压及超高压四个等级。其划分的范围 及代号见表 11。 表 11 压力容器压力等级的划分 表 11 压力等级 代号 设计压力范围 低压容器 L 0.1MPaP 1.6MPa 中压容器 M 1.6MPaP 10MPa 高压容器 H 10MPaP 100MPa 超高压容器 U P100MPa 3、按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分类 按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，可分为反应压力容器、换热压力容器、分离 压力容器及储存压力容器四种。具体划分如下： （1）反应压力容器（代号 R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。如反 应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、 蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等。 （2）换热压力容器（代号 W）：主要是用于完成介质的热量交换的压力容器。如管壳 式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒 锅、预热锅、溶剂预热锅、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等。 （3）分离压力容器（代号 S）：主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分 离等的压力容器。如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、 汽提塔、分汽缸、除氧器等。 （4）储存压力容器（代号 C，其中球罐代号 B）：主要是用于盛装生产用的原料气体、 液体、液化气体等的压力容器。如各种形式的储罐。 需要说明的是一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程 中的主要作用来划分品种。 4、按容器壁厚分类 按容器壁厚可分为薄壁容器及厚壁容器两种。容器壁厚小于等于容器内径的 1/10 者为薄 壁容器，容器壁厚大于容器内径的 1/10 者为厚壁容器，或按下列公式计算： K = D0 / D1 式中 D0、D 1 分别为容器的外径（mm 和内径（mm） 。 当 K1.2 时为薄壁容器；当 K1.2 时为厚壁容器。 5、按容器的制造材料分类 按容器的制造材料的划分见表 12。 表 12 容器按制造材料的划分 铜制容器 有色金属压力容器 钛制容器 铝制容器 金属压力容器 铸钢容器 铸造容器 铸铁容器 黑色金属压力容器 碳钢容器 钢制容器 合金钢容器 不锈钢容器 6、按压力容器工作温度分类 按压力容器工作温度可分为低温容器、常温容器及高温容器三种。 7、按压力容器等级、品种及介质的危害程度分类 为了便于安全技术监督和管理， 容规按压力容器设计压力、介质危害程度以及生产工 艺过程中的作用原理将压力容器分为第一类压力容器、第二类压力容器及第三类压力容器， 具体划分如下： 、下列情况之一，为第三类压力容器： （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，且 PV 乘积大于等于 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 乘积大于等于 0.5MPam3） ； （5）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且 PV 乘积大于等于 0.2MPam3） ； （6）高压、中压管壳式余热锅炉； （7）中压搪玻璃压力容器； （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）等； （10）球形储罐（面积大于等于 50m3） ； （11）低温液体储存容器（容积大于 5m3） ； 、下列情况之一的，为第二类压力容器（本条第一款规定的除外） ； （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。 、低压容器为第一类压力容器（本条第一款、第二款规定的除外） 。 第四节 压力容器的介质分类及特性 一、介质分类 1、按易燃程度分类 （1）爆炸极限 可燃气体，可燃液体蒸汽或可燃粉尘与空气组成的混合物，并非任何混合比例下都可以 爆炸，而是在固定浓度范围内，不同可燃物有不同的固定浓度范围。这一固定范围通常叫该 物质的爆炸范围或爆炸极限，通常用可燃气体，可燃液体蒸汽、或可燃物粉尘在空气中的体 积百分数表示。能够产生爆炸的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度为爆炸上限。爆炸极限的 数值越宽，爆炸下限越低，爆炸危险性越大。 （2）最小点火能 最小点火能是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小能量。最不点火能数值愈小， 说明该物质愈易被引燃。 （3）闪燃与闪点 可燃液体饱和蒸汽与空气的混合物在火焰接触时，能闪出火花，发生瞬间燃烧，这种现 象称为闪燃，引起内燃时的温度称作闪点。闪点愈低，该化学品愈易引起燃烧与爆炸。 （4）燃点 可燃物质在空气充足条件下，达到某一温度与火焰接触即行着火，并在移去火焰之后仍 能继续燃烧的最低温度称为该物质的燃点或着火点。 （5）易燃介质 易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于 10%，或爆炸上限和下 限之差值大于等于 20%的气体。如一甲胺、乙烷、乙烯、氯甲烷、环氧乙烷、环 丙烷、氢、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、丙烷、丙烯、甲烷、半水煤气、一氧化碳等 均为易燃介质。 2、按毒性程度分类 压力容器中化学介质毒性程度参照 HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险 程度分类的规定，无规定时，按下述原则确定毒性程度： （1）极度危害（级）最高允许浓度0.1mg/m 3 （2）高度危害（级）最高允许浓度 0.11.0mg/m3 （3）中度危害（级）最高允许浓度 1.010mg/m3 （4）轻度危害（级）最高允许浓度10mg/m 3 例如氟、氢氟酸、光气、氟化氢、碳酰氟、氯等均为极度或高度危害介质，二氧化硫、 氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化乙烯、硫化乙烯、二硫化碳、乙炔、硫化氢等为中度危 害介质。 二、压力容器内常见介质的特性 化工生产中压力容器内的介质种类繁多。这些介质中间不少是具有易燃、易爆、有毒、 有害的特性。尤其是化工生产一般在高温、高压、深冷、真空等特殊条件下进行的，这些介 质会随着工艺条件或外部环境的改变而变化，极易超温、超压、喷出、泄漏等，造成火灾、 爆炸事故。因此，压力容器操作人员应该了解和熟悉本岗位压力容器内介质的特性，这对于 压力容器的安全运行和事故防范是很重要的。在此简要介绍几种常见介质的特性。 1、氢气（H 2） 沸点：-252.8 0C；自燃点：在空气中 5700C，在氧气中 5600C； 爆炸极限：空气中 474.5%，氧气中 494%。 氢是无色、无嗅、无味的易燃易爆气体，是一各窒息气体，还是一种强的还原剂，可与 许多物质进行化学反应，生成各种氢化物。 2、氨（NH 3） 沸点：-33.35 0C；自燃点：在空气中 6510C 爆炸极限：空气中 1527%，氧气中 1479%。中毒浓度 0.2mg/L。 氨是一种无色有强烈刺激性臭味的气体，故泄漏时，易于察觉。 氨能刺激人的眼睛和呼吸器引起流泪、剧烈咳嗽，使呼吸道粘膜充血发炎，对人体有较 大的毒性。 3、硫化氢（H 2S） 沸点：-60.35 0C；自燃点：260 0C； 爆炸极限：空气中 444% 硫化氢是一种具有恶臭味的有害气体，有剧毒。空气中硫化氢含 量1mg/L 时，可使人立即中毒，继而痉挛，失去知觉而迅速死亡。 硫化氢也是一种可燃气体。硫化氢与氧化剂会引起危险的化学反 应，甚至发生爆炸。 4、环氧乙烷（C 2H4O） 沸点：10.3 0C；自燃点：在空气中 4300C，闪点17.8 0C； 爆炸极限：在空气中 3100%。 环氧乙烷与空气混合能形成爆炸混合物，遇明火、高热能引起燃烧、爆炸。环氧乙烷有 毒，有对中枢神经抵制作用，对皮肤、粘膜刺激等作用。环氧乙烷易产生静电。 5、甲胺（CH 5N） 沸点：-6.4 0C；自燃点：在空气中 4300C，闪点 00C； 爆炸极限：在空气中 4.9520.75%。 甲胺对眼和呼吸道的刺激强烈，经常吸入引起中枢神经麻痹，空气中最高允许浓度为 5mg/m3。 6、甲醇（C 2H5OH） 沸点：64.8 0C；自燃点：在空气中 3850C，闪点11.11 0C； 爆炸极限：在空气中 6.736.0%。 甲醇有毒，误饮入可使视力丧失，甚至死亡。空气中最高允许浓度为 50mg/m3。 7、苯（C 6H12） 沸点：80.1 0C；自燃点：在空气中 562.20C，闪点-11 0C； 爆炸极限：在空气中 1.37.1%。 苯易挥发，有毒，空气中最高允许浓度为 80mg/m3。 8、氯气（Cl 2） 密度（标准状态下）：3.214Kg/m 3；沸点：-34.6 0C；熔点：-120 0C 氯气是一种草绿色带有刺激性嗅味且毒性强的气体。氯是活泼的化学元素，容易和其它 化学元素结合：遇水生成盐酸及次氯酸。 9、甲醛（CH 2O） 沸点：-19.44 0C；闪点 850C；自燃点：430 0C， ；爆炸极限：7.07.3%。 甲醛具有腐蚀性，刺激性和窒息性，吸入大量蒸气会急性中毒，空气中最高允许浓度为 3mg/m3。 10、乙醇（C 2H5OH） 沸点：78.32 0C；闪点 12.780C；自燃点：423 0C， ；爆炸极限：3.319.0%。 乙醇易燃,工业乙醇中含有其它有毒物质,一次饮用含有 50100g 乙醇的酒会中毒,严重时 可致死。 11、一氧化碳是一种毒性很强的无色易燃气体，在标准状态下密度为 1.25Kg/m3,在空气 中的爆炸极限为 1.25%75%,在氧气中的爆炸极限为 15.5%93.3%(对人体危害不易觉察)。 12、液化石油气：是由丙烷、丙稀、正丁烷、异丁烷等为主要成份组成的混合物。是一 种易燃介质，气态比空气重，其密度为空气的 1.52 倍。 第二章 压力容器的结构形式及构成 第一节 压力容器的结构形式 压力容器是为介质的物理反应、化学反应、换热、储存、分离等提供一个密闭空间，其 结构一般比较简单。压力容器根据其用途不同，结构形式也多种多样。常见的结构形式主要 有球形、圆筒形、箱形、锥形等。现将容器常见结构形式介绍于下： 一、球形容器 球形容器（图 21 略）的本体是一个球壳，此种结构由许多块预先按一定尺寸压制成形 的球面板拼焊而成，直径较大。由于球壳是中心对称的结构，应力分布均匀，球壳体应力是 相同直径圆筒形壳体应力的一半，压力截荷相同的情况下所需板材厚度最小，相同容积的结 构表面积最小。因此可节省大量材料（与同压力截荷、同容积的圆筒形容器相比，可节约材 料 3040%） 。但由于制造工艺复杂、拼焊要求高，再加上内部工艺附件安装困难，故一般用 于大型储罐，也有时用作蒸汽直接加热的容器。 二、圆筒形容器 圆筒形容器（图 22 略）是轴对称结构，此种结构没有形状突变，应力健在比较均匀， 受力虽不如球形容器，但比其他结构形式好得多，制造工艺较简单，便于内部工艺附件的安 装，便于工作介质的流动，因而是使用最普遍的一种压力容器。圆筒形容器一般也采用焊接 结构。 三、箱形容器 箱形结构可分为正方形结构和长方形结构两种。其几何形状突变，应力分布不均，在转 角处局部应力较高。这类容器的结构不合理，除常用在压力较低的消毒柜（图 23 略） 、汽 柜外，一般很少采用。 单纯的锥形结构容器没有，一般用到的都是由圆筒体与锥形组合面晟的组合结构（图 24 略） 。 由于锥体与圆筒体连接处结构不连续，产生较高局部应力，锥体的锥角大小也直接关系 到容器受力状况。故这类容器通常是生产工艺有特殊要求时采用，如有结晶状或粒状物料需 排出等。 第二节 压力容器的基本构成 压力容器一般由筒体、封头（端盖） 、 管板、球壳板、法兰、接管、人（手）孔， 支座等部分组成，如图 25 略所示。 一、筒体 筒体是压力容器的重要部件，与封头或管板共同构成承压壳体，为物料的储存和完成介 质的物理，化学反应及共他工艺用途提供所必需的空间。筒体通常用金属板材卷制焊接而成。 二、封头（端盖） 封头是保证压力容器密闭的重要部件。凡是与筒体采用焊接联接而不可拆的称为封头； 与筒体以法兰等联接而可拆的，称为端盖。封头与端盖按其种类不同的分类见表 21 略图。 凸形封头 封头 锥形封头 半球形封头 碟形封头 椭圆形封头 无折边球形封头 带折边锥形封头 无折边锥形封头 平板封头 1、凸形封头：这是压力容器广泛采用的封头结构形式。有半球形封头、椭圆形封头、碟 形封头及无折边球形封头等四种，详见图 26 略。 半球形封头实际上是一个半球体，受力时强度最大，在相同直径及相同压力下所需的厚 度最小。但因其深度大，制造较困难，故除用于压力较高、直径较大的储罐及其他有特殊要 求的容器外，一般较少采用。 椭圆形封头由半椭球体及圆筒体（即直边）两部分组成。由于其曲率半径连续变化，受 力状况也较好，与半球形封头相比，制造方便，因而被广泛采用。 碟形封头又称带折边球形封头，它由几何形状不同的三个部分组成，中央为球面体，与 筒体连接的部分为圆筒体，球面体与圆筒体用过渡圆（即折边）连接。因过渡圆弧半径远小 于球体半径，故其受力状况较上述两种封头差，通常只用于压力较低、直径较大的容器。 无折边球形封头是一块深度较小的球面体，结构简单、制造方便。但在它与筒体的连接 处由于形状突变而存在很高的局部应力，故只适用于直径较小、压力较低的容器上。 2、锥形封头：介质中含有颗粒状、粉末状物质或粘稠液体的容器，为便于物料汇集及卸 料，容器底部常采用锥形封头；有时为保证气体介质在容器中均匀分布或改变流体流速，也 采用锥形封头。锥形封头有带折边和无折边等三种（图 27 略） 。无折边锥形封头是一段圆 锥体，圆锥体与圆筒体直接连接造成形状突变而引起局部应力过高，故适用于压力较低且锥 体半顶角小于 300 的场合。带折边的锥形封头是在锥体与圆筒体之间有一圆弧的折边，可以 降低局部应力。 3、平板封头：受力时强度最低，相同直径、相同压力下所需厚度最大，除用作人孔盖、 手孔盖外，一般很少采用。 管壳式热交换器的管板起着壳程封头的作用。 三、法兰 由于生产工艺需要和安装检修的方便，不少容器需采用可拆的连接结构，如压力容器的 端盖与筒体之间、接管与管道之间的连接。这时通常采用法兰结构。法兰通过螺栓、楔口等 连接件压紧密封件保证容器的密封。故法兰连接是由法兰、螺栓、螺母及密封元件所组成的 密封连接件。 法兰按照所连接的部件可分为容器法兰及管法兰。前者用于容器的端盖与筒体连接；后 者用于接管（管道）与管道之间的连接。法兰按其整体性程度分成三种形式：整体法兰、松 式法兰和任意式法兰。法兰按其密封面形式又可分为平面法兰、凹凸面法兰及榫槽面法兰。 密封元件放在两肝兰接触面之间或封头与筒体顶部的接触面之间，借助于螺栓等连接件 压紧力可达到密封的目的。按其所用材料的不同分为非金属密封元件（石棉垫、橡胶 O 型环 等） 、金属密封元件（紫铜垫、铝垫、软钢垫等）和组合式密封元件（铁包石棉垫、钢丝缠绕 石棉垫等） 。按其截面形状又可分为平垫片、三角形垫片、八角形垫片、透镜式垫片等。 不同的密封元件和不同的连接件相组配，构成了各种不同的密封结构。 1、强制密封：通过坚固端盖与筒体法兰的联接螺栓等强制方式将密封面压紧，从而达到 密封的目的，如平垫密封、卡扎里密封等。 2、自紧密封：利用容器内介质的压力使密封面产生压紧力来达到密封目的。它的密封力 随着介质压力的增大而增大，因而在较高的压力下也能保持可靠的密封性能，如组合式密封、 “O”形环密封、 “C”形环密封、 “B”形环密封、楔形密封、八角垫和椭圆垫密封、平垫自 紧密封、伍德密封、氮气式密封等。 3、半自紧密封：既利用容器内介质的压力，又利用坚固件的联接使密封面产生压紧力来 达到密封的目的，如双锥密封就属于此。 四、接管 为适应压力容器安全运行及生产工艺的需要而设置于封头（端盖）及筒体上，用于介质 的进出、安全附件的安装等。 五、人孔、手孔 根据结构、介质等情况，压力容器需设置人孔或手孔等检查孔，用于容器的定期检验、 检查或清除污物。人孔和手孔按其其形状可分为圆形及椭圆形两种；按其封闭形式可分为外 闭式及内闭式两种。 六、支座 支座是用于支承容器重量并将它固定在基础上的附加部件，其结构形式决定于容器的安 装方式，容器重量及其他载荷，一般分为三大类：即立式容器支座、卧式容器支座及球形容 器支座。立式支座中最常见的有悬挂式支座（耳式支座） 、支承式支座及裙式支座主要用于高 大的直立容器（塔类） 。卧式容器支座的结构形式主要有鞍式支座、支承式支座等。支承式支 座只适用于小型容器；鞍式支座常用于大中型容器；圈座适用于薄壁容器及多于两个支承的 长容器。球容器中常见的有裙式支座和柱式支座。裙式支座一般用于小型的球型容器。 第三节 几种典型压力容器结构介绍 一、搅拌式反应锅 搅拌式反应锅是应用比较广泛的一种容器，通常称作反应容器，其结构如图 213 所示 略。 搅拌反应锅通常由锅体、夹套或蛇形管、搅拌器、传动装置等组成。其操作一般是间歇 式的。一种或几种反应物料由端盖上加料口加入，在搅拌器搅拌的条件下加速混合，完成物 理、化学反应。如果因工艺需要加热或冷却，可在夹套或蛇形管内通入加热蒸汽或冷却水、 冷冻剂。反应完成后物料由下部出料口排出。 1、反应锅体 锅体的筒体部分为圆筒形结构，端盖及下部封头（锅底）大多采用椭圆封头，也有时为 半球形封头。端盖与筒体之间利用容器法兰连接。为适应生产工艺需要，端盖上设置进料口、 窥视镜、照明灯孔、安全附件接口、备用接口等，下封头底部设置出料口。锅体一般由碳钢 制成；对需承受高温、高压的锅体可采用耐高温及高强度的材料制造；对于有腐蚀性或有特 殊要求的介质常用不锈钢制造或采用搪瓷的方法。 2、加热（冷却）装置 为适应生产工艺需要，保证反应过程的顺利进行，经常需加热或冷却。反应锅是一种供 加热或冷却的容器。它通常采用夹套结构，在夹套内通加热流体或冷却水（冷冻剂） ，有时还 在锅内设置加热（冷却）蛇形管。夹套一般采用碳钢制作，夹套筒体亦为圆筒形。锅体下封 头采用椭圆形或半球形封头。夹套体上设置加热（冷却）流体进、出口、测温孔等。蛇形管 安装于锅内与物料直接接触，对于腐蚀性介质应采用耐腐蚀钢管制作。 3、搅拌装置（搅拌器） 搅拌装置也是搅拌式反应锅的重要组成部分。搅拌的效果直接关系到化学反应的速度。 针对物料性质的不同，采用的搅拌器形式也各不相同，常用的有锚式、桨式、涡轮式、推进 式等。 4、传动装置 传动装置由电动机及减速机组成，它为搅拌装置提供动力。基型号、功率决定于工艺要 求。 5、搅拌式反应锅用的支座有两种：一是耳式支座；另一是支承式支座。具体可按安装位 置而定。 二、列管式换热器 列管式换热器属于管壳式换热器；冷、热流体从管内（管程）及管间（壳程）流过，达 到间接换热的目的。它是换热容器中常用的一种。 列管式换热器的种类很多，根据结构特点的不同可分为刚性和具有温差补偿的两在类。 对于温差不大的多采用刚性结构的固定管板式换热器，这是最常见的一各结构形式。当管壁 与壳壁温度相差较大时，必须装设补偿装置，常用的有带膨胀节的固定管板式、浮头式、填 料涵式及 U 形管式换热器。 列管式换热器主要由筒体、管板、管束、封头（端盖）等部分组成。 1、筒体 换热器的筒体通常用钢板卷制焊接而成，根据介质特性可用碳钢、低合金钢、不锈钢、 有色金属制作，并设有流体进出口接管、仪表接管等。 2、管束 管束由无缝管组成，材质通常为优质碳素钢或不锈钢，管壁为冷热流体热量交换的界面。 3、管板 管板用于固定管束，有的管板还兼作容器法兰。管板与壳体焊接或用法兰连接后，共同 构成管间压力空间（壳程） 。管束在管板上固定时要考虑密封。常用的固定方法有胀焊结合等 方法。胀接是目前常用的一种，它是利用胀管器使伸到管板中的管子端部直径扩大产生塑性 变形，而管板只达到弹性变形，于是管板与管子之间产生挤压力，达到密封、紧固连接目的。 胀接法一般用于压力低于 4MPa、温度低于 3000C 的条件下。由于高温时管子及管板会发生 蠕变，使管板与管子间的挤压力降低，导致连接处泄漏，因此对于高温、高压及易燃、易爆 介质的换热器应采用焊接法。 4、封头（端盖） 换热器的封头通常为椭圆形或半球形，封头（端盖）与管内共同构成管内受压空间（管 程） 。多程换热器可在封头（端盖）内设置隔板，将封头（端盖）隔成几个区间以适应流体折 流的需要。 三、夹层锅 夹层锅是食品制造行业及饮食等行业广泛使用的一种换热容器，通常用于料液浓缩及食 品的蒸制。 夹层锅是食品制造行业及饮食等行业广泛使用的一种换热容器，通常用于料液浓缩及食 品的蒸制。 夹层锅由内胆、夹套、支脚部分组成，上面设有蒸汽进口、出料口和冷凝水排放口，其 结构示意图 215 略。夹层锅是一种间歇式操作的容器，待浓缩的料液加入内胆（叵内胆底 部加水，上部篦板安放待蒸食品） ，夹套内通入蒸汽，依靠内胆壁的间接换热，加热待浓缩液 或使内胆下部的水沸腾产生蒸汽，完成料液浓缩或食品蒸制工作。 内胆由直筒部分及半球形封头级焊而成，通常从卫生要求出发，采用不锈钢制造。 夹套也是由直筒与半球形封头构成的，开有蒸汽进口，冷凝水出口及安全阀接口等，其 最高工作压力一般为 0.4MPa 以下。 常见的夹层锅多为敞口结构，在底部设置出料口，并配置齿轮传动的可倾结构，以方便 浓缩物料的卸出。 四、氨油分离器 在氨压缩过程中，压缩机的部分润滑油变成油雾夹带在氨气中，如果压缩气体直接进入 冷凝器和蒸发器，会污染传热面而导致传热效率降低，因此，氨压缩机后一般需设置氨油分 离器。 氨油分离器是一种结构较为简单的立式分离容器，通常由上封头（端盖） 、下封头、筒体、 支座、接管等部分组成。按其工作原理有填料式、离心式、洗涤式等几种。 1、填料氨油分离器 填料式氨油分离器的下封头与筒体焊接，筒内装有填料，上封头采用端盖结构，有法兰 与筒体连接。压缩机排出的气体由分离器筒体下部的进口管进入分离器，与填料表面接触， 油雾附着于填料表面，氨气由端盖上部排气管排出，从而达到氨、油分离的目的。 2、离心式氨油分离器 离心式氨油分离器的上、下封头均直接与筒体焊接，在分离器内部焊有螺旋状隔板，并 在器内中间引出管的底部增设了多孔挡液板。自压缩机排出来的带有油蒸气及油滴微粒的氨 气，由于螺旋隔板的作用，首先在器内自上而下作螺旋运行，在运动过程中产生的离心力将 油滴甩向器壁，并沿器壁流聚分离器底部，达到油、气分离的目的。还有的在油分离器外部 设有冷却水套，使气体受到冷却，油蒸气变成油滴，然后流经多孔挡液板，再一次进行分离， 提高分离效果。 3、洗涤式氨油分离器 洗涤式氨油分离器外形结构与离心式氨油分离器相似，其进气管由上封头中心处伸入器 内，进气管底端焊有底板，管端四周开有四个放射状出气口，进气管筒内部分的中上部外侧 焊有多孔的伞形挡液板，在筒体的中下部焊接有进液管接头，出气管伸入筒内一段长度，引 出口向上。分离器工作时，器内保持一定高度的氨液，从压缩机来的混有油蒸气、油滴的气 体，由氨液进行洗涤、降温、使油蒸气凝结并分离，由于油的比重大于氨液而沉积于器底， 筒体内氨液被混合气体加热而部分汽化，随分离后的氨气经伞形挡液板由出气口引出，洗涤 过程中尚未被分离的油滴由伞形挡液板进行分离。这种分离器分离效率高，可分离出 80%85%的油量。 第三章 压力容器的安全装置 第一节 安全装置的分类、设置 原则及选用要求 压力容器由于使用特点及其内部介质的化学、工艺特性、需要装设一些安全装置和测试、 控制仪表来监控，以保证压力容器的使用安全和生产工艺过程的正常进行。压力容器用的安 全附件，如安全阀、爆破片、压力表、液面计和测温仪表等，应符合压力容器安全技术监 察规程和相应标准的规定。每个容器操作人员必须熟悉并正确使用这些安全装置。 一、安全装置的分类 压力容器的安全装置按其功能大致可分为三类： （1）显示装置：用以显示介质的实际状况，如各类温度计、液面计、压力表等。 （2）控制或显示控制装置：能依照设定的工艺参数自行调节，保证该工艺参数稳定在 一定范围的装置，如减压阀、调节阀、电接点压力表、自动液面计等。 （3）安全泄压装置：当容器或系统内介质的压力超过所定压力时，该装置 自动泄放部分或全部气体，以防止压力增高而造成破坏，如安全阀、爆破片等。 二、压力容器安全装置设置的原则 （1）在用压力容器，均应装设安全阀，但若压力来源于压力容器外部且得到可靠控制 时，可以不直接安装在压力容器上。如压力来源于压缩机的空气储罐或蒸汽锅炉的分汽缸等。 （2）若安装安全阀后不能可靠地工作，应装设爆破片或采用爆破片装置与安全阀组合 共用结构。采用组合共用结构时，应符合 GB150 附录 B 的有关要求。凡串联在组合结构中 的爆破片在动作时不允许产生碎片。 （3）压力容器最高工作压力低于压力源压力时，在通向压力容器进口的管道上必须装 设减压阀；如因介质条件影响减压阀可靠地工作，可用调节阀代替减压阀。在减压阀或调节 阀的低压侧，必须装安全阀和压力表。 （4）压力容器液面计应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度正确选用。 超高压容器安全装置的设置，应符合超高压容器安全监察规程的要求。 三、选用要求 压力容器用的安全附件的设计、制造应符合压力容器安全技术监察规程和相应国家 标准、行业标准的规定，而且必须选用有制造许可证单位生产的产品。如设计压力容器时采 用最大允许工作压力作为安全阀、爆破片的调整依据，应设计图样上和压力容器铭牌上注明。 第二节 安全阀 安全阀是保证压力容器安全运行的重要的泄压装置。2007 年 1 月 1 日施行的 安全阀安全技术监察规程对安全阀的作用定义为：安全阀是一种自动阀门， 它不借助任何外力而利用介质本身的力来排出一额 定数量的流体，以防止压力超过额定的安全值。当 压力恢复正常后，阀门再行关闭并阻止介质继续流 出。(原安全阀的作用是：当压力容器内的压力超过 最高工作压力时，安全阀就自动泄放，保证压力容 器不爆炸。当压力容器内的压力低于最高工作压力 时，安全阀就自动关闭，确保有用介质不外泄。) 一、安全阀的分类及适用范围 1、按结构和加载形式分类 （1）杠杆式安全阀：结构简单，调整容易，受环境温度的影响小，能用于较高的工作 温度，缺点是笨重，受振动后易泄漏，不能用于高压及移动式容器。 （2）弹簧式安全阀：结构紧凑，调整灵活，灵敏度高，安装位置不受严格限制，是压 力容器最常用的一种安全阀。 （3）脉冲式安全阀：结构比较复杂，通常只用于压力较高和安全泄放量很大的容器。 （4）特殊结构形式的安全阀：包括带隔膜或波纹管的安全阀、平衡式安全阀等。 2、按照气体排放方式分类 （1）全封闭式：泄放气体全部经排放管排放，不向外泄漏，主要用于有毒、易燃介质 的容器。 （2）半封闭式：排放气体部分经排放管，部分外泄，多用于介质对环境不会污染的容 器上。 （3）敞开式：直接排入周围空间，多用于压缩空气、蒸汽等介质的容器。 3、按阀瓣开启最大高度与阀孔直径之比分类 （1）微启式：这种安全阀开启度较小，一般都小于 d1/20 的要求，一般可在阀座上装 设一个简单的调节圈。微启式安全阀的密封面结构简单，调试维修容易，适用于排量不大， 压力不高的场合。 （2）全启式：hd1/4，对同样的排气量，全启式比微启式的体积小得多，但调试较复 杂，回座压力低，是使用较广泛的一种。 二、安全阀的作用及原理 安全阀的主要作用是当压力容器的压力超过允许工作压力时，自动跳开，把容器内的气 （汽）体排出，直至压力容器内的压力降至正常工作压力时，又自动关闭，以保证压力容器 在正常压力下运行。另外，安全阀开启时由于气（汽）体从阀内高速喷出，发出较大的响声， 也起到一种自动报警的作用，警告压力容器操作人员迅速采取降压措施。 安全阀主要由阀座、阀瓣和加压装置三部分组成。阀座内的通道与压力容器相通，阀瓣 靠加压装置的压力紧紧压在阀座上，当阀瓣所受的压紧力大于气（汽）体对阀瓣的作用力时， 阀瓣紧贴阀座，安全阀处于关闭状态；如果压力容器内压力升高，则气（汽）体作用在阀瓣 的力也增大，当这个力大于加压装置对阀瓣的压紧力时，阀瓣即上升离开阀座，安全阀处于 开启状态，容器内的气（汽）体从阀内排出，容器内压力下降，安全阀又自动关闭。这样就 使压力容器内的压力始终保持在规定压力范围内。 三、弹簧式安全阀的结构形式及工作原理 压力容器上最常用的安全阀为弹簧式安全阀。现就其结构及工作原理介绍于下： 1、结构 弹簧式安全阀有单弹簧式和双弹簧式两种，主要由阀体、阀芯、阀杆、 、弹簧和调整螺 丝等构件组成。 2、工作原理 弹簧式安全阀是利用弹簧的弹力将阀芯压在阀座上，根据压力容器的最高工作压力，可 通过拧紧或旋松调整螺丝来调节弹簧的压紧力。当气（汽）体压力作用于阀芯上的托力大于 弹簧作用在阀芯上部的压力时，弹簧就被压缩，阀芯被顶起离开阀座，使气（汽）体外泄； 当作用于阀芯的托力小于弹簧弹力时，弹簧就伸和使阀芯下压，与阀痤重新紧密贴合，气 （汽）体就停止向外排泄。 四、对安全阀出厂的要求 （1）安全阀出厂必须附有产品质量证明书，其质量证明书应包括下列内容： 铭牌上的内容； 制造依据的标准； 检验报告； 其他特殊要求； （2）在安全阀产品上应装设牢固的金属铭牌，金属铭牌上应载明下列内容： 制造单位名称，制造许可证编号； 型号、形式、规格； 产品编号； 公称压力（MPa） ； 阀座喉径（mm） ； 排放系统； 适用介质、温度； 检定合格标记，监检标记； 出厂年、月。 五、安全阀的选用 1、选用安全阀的依据 安全阀的选用应根据工作压力、工作温度、介质特性（如粘性、清洁程度、毒性、毒性 腐蚀性）以及容器有无震动等因素综合决定。 2、具体选用安全阀时注意的事项 （1）压力较低，温度较高且无震动的容器可采用杠杆式安全阀。 （2）对一般低、中、高压容器选用弹簧式安全阀。 （3）对有毒介质、易燃、易爆介质的压力容器应采用封闭式安全阀并将排放管导入回 收容器内或引至安全地点，以避免中毒、燃烧、爆炸事故发生。 （4）对蒸汽、压缩空气类介质的压力容器可选用敞开式或半封闭式安全阀。 （5）高压容器及安全泄放量较大而壁厚又不太富裕的中、低压容器最好采用全启式安 全阀，而安全泄放量较小和要求压力平稳的容器宜采用微启式安全阀。 （6）对粘性大或有腐蚀性介质的压力容器宜采取爆破片。 （7）确定安全阀规格时需注意两点； 安全阀的排放能力必须大于等于容器安全泄放量。 考虑安全阀工作压力范围与容器相适应。 A 安全阀的公称压力（P N）应不小于压力容器的设计压力。 B 安全阀弹簧刚度应能满足开启压力调整范围。 （8）选用安全阀时，需根据介质特性确定阀芯、阀体的材料。 （9）对于开启压力大于 3MPa 的蒸汽用安全阀或介质温度超过 2350C 的气体用安全阀， 宜采用带散热器的安全阀，以防止泄放介质直接冲蚀弹簧。 （10）当安全阀有可能承受附加背压时，应选用带波纹管的安全阀。 六、安全阀中的保险装置 （1）杠杆式安全阀应有防止重锤自由移动的装置和限制杠杆超出的导架； （2）弹簧式安全阀应有防止随便拧动调整螺丝的铅封装置； （3）静重式安全阀应有防止重片飞脱的装置。 七、安全阀的安装要求 安全阀安装正确与否直接关系到能否保证其正常工作，以确保压力容器的安全使用，防 止压力容器爆炸事故的发生。 安全阀的安装需符合以下几点要求： （1）安全阀应铅直安装，并应装设在压力容器液面以上的气相空间，或与连接在压力 容器气相空间上的管道连接；用于液体的安全阀应安装在正常液面以下。 （2）压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口 截面积，其接管长度尽量短而直。 （3）压力容器一个连接口上装设两个或两个以上安全阀时，则该连接口的截面积至少 应等于这些安全阀的进口截面积总和。 （4）压力容器与安全阀之间不宜装设中间截止阀门。但对于盛装易燃、毒性程度为极 度、高度、中度危害或粘性介质的压力容器，为便于安全阀的更换、清洗，可在压力容器与 安全阀之间装截止阀，截止阀的结构和通径应不妨碍安全阀的正常泄放，压力容器正常运行 时截止阀必须保持全开，并加铅封。对于多个泄放装置的中间阀应采用机械联锁控制，以保 证在任何时候都能满足容器所要求的泄放量。 （5）安全阀装设位置应便于检查和维修。 （6）对易燃、毒性程度为极度、高度或中度危害介质的压力容器，应在安全阀的排出 口装设排放导管，将排放的介质引至安全地点，并进行妥善处理，不得直接排入大气，排放 导管内径不得小于安全阀公称直径，并有防止排放导管内积液的措施。 八、安全阀的高度与定压 为了保证安全阀在工作压力下能密封，在规定排放压力时能排气（汽）泄压，新安全阀 投用前应根据使用情况进行调试后才准安装使用，使用中的安全阀也应定期调试。 1、容器与管道安全阀的调试定压 按压力容器安全技术监察规程规定：安全阀的开启压力（Pz）不应大于该容器的设 计压力， （P） ，即 PzP ，且安全阀的密封试验压力（Pt）应大于压力容器的最高工作压力 （Pw）即 PtPw。当采用系统最高工作压力为安全阀的开启压力，则系统中每个容器的工 作压力应与其相适应。若采用最大允许工作压力作为安全阀的调整依据，在容器设计图样上 和压力容器铭牌上应予以注明。 2、液化气体汽车罐体安全阀的调试定压 按液化气体汽车罐车安全管理规程的要求，安全阀的开启压力应为罐体设计压力的 1.051.10 倍；安全阀的额定排放压力不得超过罐体设计压力的 1.2 倍，安全阀的回座 压力不低于开启压力的 0.8 倍；开启高度应不小于阀座喉径的 1/4；低温型罐车的安全阀开启 压力不得超过罐体的设计压力。 3、定压方法及要求 （1）对弹簧式安全阀，要先拆下提升手柄和顶盖，用板手慢慢拧动螺丝；调紧弹簧为 加压，调松弹簧为减压。当弹簧调整到安全阀能在规定的开启压力下自动排气（汽）时，就 可以拧紧紧固螺丝。 （2）对杠杆式安全阀，先松动重锤的固定螺丝，再慢慢地移动重锤；移远重锤国加压， 移近重锤为减压。当重锤移动到安全阀能在规定的开启压力下自动排气（汽）时，就可以拧 紧重锤的固定螺丝。 （3）对静重式安全阀，要在减压或无压下调整铁盘；增加铁盘为加压，减少铁盘为减 压。每次升压都必须把阀罩放上并固定好，严禁边升压边取出铁盘，以防铁盘突然飞出发生 意外事故。 （4）如果在线进行安全阀压力调整时，必须有使用单位主管压力容器安全的技术人员 在场，调校时应由有资格的检验员在场确认，调整及校验装置用压力表的精度应不低于 1 级。 在线调校时应有可靠的安全防护措施。 （5）定压工作完成之后，须将其安全装置固定牢靠，加铅封或加锁，并将安全阀的开 启压力、回座压力、阀芯提升高度、调整日期和调整人员姓名等填入安全阀校验记录 ，校 验合格后，检验单位应出具校验报告书。 九、安全阀的维护 （1）经常保持安全阀清洁，采取有效措施，使安全阀防锈、防粘、防堵、防冻。 （2）经常检查其铅封是否完好。对杠杆式安全阀应检查重锤是否松动、移动及另挂重 物。 （3）一旦发现渗漏现象，应及时修理或更换。 （4）对空气、蒸汽及带有粘滞性介质的安全阀，应定期作手提排气试验，其间隔期由 气体的洁净程度决定。 （5）定期检验，包括清洗、研磨、试验及校验调整。 十、安全阀常见故障的原因及排除 1、安全阀泄漏 （1）氧化皮、水垢、杂物等落在密封面上，可用手动排气（汽）吹除或拆开清理。 （2）密封面机械损伤或腐蚀，可用研磨或车削后研磨的方法修复或更换。 （3）弹簧因受载过大而失效或弹簧因腐蚀弹力降低，应更换弹簧。 （4）阀杆弯曲变形或阀芯与阀座支承面偏斜，应找明原因，重新装配或更换阀杆等部 件。 （5）杠杆式安全阀的杠杆与支点发生偏斜，使阀芯与阀座受力不均，应校正杠杆中心 线。 2、安全阀不在调定的开启压力下动作 （1）安全阀调压不当，调定压力时忽略了容器实际工作介质特性和工作温度的影响， 需重新调定。 （2）密封面因介质污染或结晶产生粘连或生锈，需吹洗安全阀，严重时则需研磨阀芯、 阀座。 （3）阀杆与衬套间的间隙过小，受热时膨胀卡住，需适当加大阀杆与衬套的间隙。 （4）调整或维护不当，弹簧式安全阀的弹簧收缩过紧或紧度不够，杠杆式安全阀的生 铁盘过重或过轻，需重新调定安全阀。 （5）阀门通道被盲板等障碍物堵住，应清除障碍物。 （6）弹簧产生永久变形，应