化工机械设备课件

第五章化工机械设备

第一节通用机械安全技术概论第二节工业锅炉安全技术第三节压力容器安全技术第四节气瓶和管道安全技术第五节化工设备检修安全技术第六节案例分析与讨论

机械设备是实现化工生产必不可少的组成部分。一般说来，可以将其分成为两大部分，一个是通用设备与及机器部分，另外还有就是化工（专用）设备与机器部分。前者使用较多的有锅炉、起重机械等；后者包括化工静设备（如化工容器、换热器、反应器、塔器、管式炉等，其中相当一部分是压力容器）和化工机器（如气体压缩机、机泵、风机、离心机等）。其中有相当数量属于特种设备，如锅炉、压力容器、气瓶、起重设备及压力管道等。

第一节通用机械安全技术概论一、机械产生的危险1.机械危害：是机械能的非正常转化或传递①形状和表面性能②相对位置③质量与稳定性④质量与速度（加速度）⑤机械强度不够⑥弹性元件的势能2.非机械危害：电气危险、噪声、振动、辐射、温度、材料或物质三、安全防护措施1.安全防护含义：是指通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置。

目的是防止机械在运行时产生各种对人员的接触伤害。防护装置：通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置。

2.类型

固定式：活动式：安全装置：是指用于消除或减小机械伤害风险的单一装置。

（1）联锁装置（2）止-动装置（3）双手操纵装置（4）自动停机装置（5）机械抑制装置（6）有限运动控制装置

第二节工业锅炉安全技术

锅炉是生产蒸汽的设备，它把燃料的化学能转变为热能，再利用热能产生蒸汽。锅炉包括：

锅：锅内系统或水汽系统由一系列容器和管道组成，水汽在内部流动并不断吸热

炉：炉内系统或烟风煤系统，是燃料燃烧、烟气流动并向水汽传热的场所

其他辅助设备：一系列辅机、附件、仪表等锅炉的危险因素

锅炉在运行时，不仅要承受一定的温度和压力，而且要遭受介质的侵蚀和飞灰磨损，因此具有爆炸的危险。如果锅炉在设计制造及安装过程中存在缺陷或因年久失修，或违反操作规程都可能出现严重的事故。人民网1月7日电2002年1月6日上午8：30左右，江苏泰兴市泰兴镇商井浴室发生一起恶性锅炉爆炸事故，造成1死4伤的惨剧。死者和受轻伤的3名伤者均为和浴室仅一墙之隔的泰兴市五金塑胶厂职工，另一名重伤者是浴室请来的锅炉维修工，烧伤面积达50%左右，生命随时会有危险。据有关部门初步判断，事故发生和该浴室擅自将常压锅炉非法改造为带压锅炉有关。颇具意味的是，就在2001年12月31日，有关部门刚刚对这家浴室的锅炉运营状况进行了安全检查。记者在现场看到炸成两截的锅炉炸飞30多米远，在浴室后面的居民区落了下来，陷在地里足有20厘米深，幸好落在了空地上，没有伤到附近的居民。(王欢)1.基本参数（1）锅炉容量：

额定蒸发量：在额定压力、温度下，连续运行时所必须保证的最大蒸发量。t/h（吨\时）

额定供热量：在设计额定热水温度下，连续运行时所必须保证的最大产热量。MW（兆瓦）（2）蒸汽压力:过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力。MPa

或（工程大气压）

（3）蒸汽温度：出口处的过热蒸汽的温度。t/℃

（4）给水温度：省煤器的进水温度。t/℃二、锅炉基本参数与分类2.锅炉分类（1）出口介质：蒸汽锅炉和热水锅炉（2）容量：大、中、小型锅炉（3）蒸汽压力大小：低压、中压、高压与超高压锅炉（4）燃料燃烧方式：层燃烧、沸腾炉和室燃炉（5）燃料种类和能源来源：燃油锅炉、燃气锅炉、原子能锅炉、废热锅炉等

三、锅炉安全装置

含义：是指保证锅炉安全运行而装设在设备上的一种附属装置。又称为安全附件。

连锁装置：为防止操作失误而设置的控制机构报警装置：锅炉运行中存在不安全因素致使锅炉处于危险状态时，能自动发出声、光或其他明显报警信号的仪器。计量装置：是指自动显示锅炉运行中与安全有关的工艺参数或信息的仪表装置。卸压装置：是指锅炉超压时能自动泄放压力的装置。其中安全阀、压力表和水位计为三大安全附件！！！表5-1安全阀的类型、作用原理与结构特点类型作用原理结构特点弹簧式利用压缩弹簧的弹力施加于阀瓣，以平衡介质作用在阀瓣上的正常工作压力1.通过调整螺母，调整螺旋圈形弹簧压缩量，从而按需要来校正安全阀的开启压力；2.结构紧凑，灵敏度高。安装位置不受严格限制。应用广泛，对振动的敏感性差，且可用于移动式的压力容器上；3.弹簧力随阀的开启高度变化，不利于阀的迅速开启；4.长期高温会影响弹簧弹力，因此用于温度较高的容器上，需考虑弹簧的隔热或散热，从而使结构复杂杠杆式利用重锤和杠杆对阀瓣施加预压力，以平衡介质作用在阀瓣上的正常工作压力1.通过加载机构（杠杆和重锤等）重锤的重量或位置的变换可以获得较大的作用力或开启压力，且调整容易而较正确；2.所加载荷不因阀瓣的升高而增加；3.结构简单，但笨重，限用于中低压场所；4.加载机构对振动敏感，常因振动而产生泄漏；5.适用于温度较高的场合，但回座压力一般较低，有的要降到工作压力的70%以下才能保持密封，故不适用于持续运行的系统静重式利用重片的重力加载于阀瓣来控制阀门启闭1.结构简单，但体积大而笨重，调整较困难；2.一般用于压力很低的锅炉，现代锅炉已基本不使用

（1）类型图5-2杠杆式安全阀装置结构示意1-重锤；2-杠杆；3-杠杆支点；4-阀芯；5-阀座；6-排出管；7-容器或设备图5-1弹簧式安全阀装置结构示意1-阀体；2-阀座；3-阀芯；4-阀杆；5-弹簧；6-螺帽；7-阀盖

（2）安全阀的选用

购买有生产许可证的企业生产的产品，出厂产品要有合格证。根据容器特性选用安全阀。（3）安全阀的安装

安全位置：垂直安装，在锅筒最高位置，且便于平时维护。连接方式：法兰连接；螺纹连接；焊接连接。排放要求：排汽管直通安全地点。2.

压力表显示锅炉汽水系统压力大小的仪表。图5-3压力表安装示意1-承压设备；2-存水弯管；3-三通旋塞；4-压力表（1）压力表的选用：

根据被测压力的大小、安装位置的高低、介质的性质(温度、腐蚀性等)来选择精度、量程、表盘大小和隔离装置。（2）压力表的装设:

便于观察——安装在最醒目的地方——充足的照明——避免受热辐射、低温及震动的影响。（3）压力表的使用:

根据最高工作压力、在它的刻度盘上划明警戒红线；表面保持清洁，玻璃要透明，使表内指针压力值清楚易见；按国家有关规定维护和校验。3.

水位表用来显示锅筒内水位高低的仪表。（1）水位表的型号及适用范围（2）水位表的安全技术要求

①每台锅炉至少要装设两个彼此独立的水位表；②水位表要有明显水位标志和防护装置；③水位表要按照规定维护保养。

五、锅炉常见事故（三种）及处理措施爆炸事故！！！重大事故！！！一般事故！！！

1.爆炸事故

是指锅炉中的主要受压部件如锅筒、联箱、炉胆、管板等发生破裂爆炸的事故。造成爆炸事故的原因：锅炉超压！！！

※由于安全阀、压力表不齐全或损坏,操作人员对指示仪表监视不严或操作失误（如误关闭或关小出汽阀门），致使受压元件超压引起爆炸；

存在缺陷！！！

※锅炉主要受压元件存在缺陷，如裂纹、腐蚀、严重变形、组织变化等，承压能力大大降低，使锅炉在正常工作压力下突然发生破裂；超温！！!

※锅炉严重缺水，未按照规定立即停炉，而匆忙上水，致使金属性能与组织变化丧失承载能力而破裂。

2.重大事故（主要有7种！）（1）缺水事故：当锅炉水位低于最低许可水位时称为缺水。

主要原因：

违规脱岗、工作疏忽、判断错误或误操作；水位测量或警报系统失灵；自动给水控制设备故障；排污不当或排污设施故障；加热面损坏；负荷骤变；炉水含盐量过大。

预防措施：

严密监测水位，定期校对水位表和水位警报器，发现缺陷及时消除；注意观察是否有缺水现象，缺水时水位表玻璃管（板）呈白色；注意监视和调整给水压力和给水流量，与蒸汽流量相适应；排污应按规程要求，每开一次排污阀，时间不超过30s，排污后关闭阀门，并检查排污阀门是否泄漏；监视汽水品质，控制炉水含量。

2.重大事故（主要有7种！）（3）汽水共腾：当锅炉内水位波动幅度超过正常情况，水面翻腾程度异常剧烈的情况称为汽水共腾。

主要原因：

锅炉水质不达标；没有及时排污或排污不够，造成锅水中盐碱含量过高；锅水中油污或悬浮物过多；负荷突然增加。

预防措施：

降低负荷，减少蒸发量；开启表面连续排污阀门，降低锅内含盐量；适当增加下部排污量，增加给水，使锅水不断调换新水。

2.重大事故（主要有7种！）

（4）锅管爆炸：锅炉运行中，水冷壁管和对流管发生爆炸称之。

主要原因：

水质不符合要求；受飞灰磨损变薄；升火过猛，停炉过快，使锅管受热不均匀，造成焊口破裂；下集箱集泥垢未及时排除，阻塞锅管水循环，锅管得不到冷却而过热爆破。

预防措施：

加强水质检测；定期检查锅管；按照规定升火、停炉及防止超负荷运行。

2.重大事故（主要有7种！）（7）尾部烟道二次燃烧：主要发生在燃油锅炉上，锅炉尾部烟道积存一些可燃物自行着火燃烧的现象。主要原因：燃烧不完全时，部分可燃物随着烟气进入尾部烟道，积存于烟道内或粘附在尾部受热面上，在一定条件下这些可燃物自行着火燃烧。

预防措施：提高燃烧效率尽可能减少不完全燃烧；减少锅炉的启停次数；加强尾部受热面的吹灰；保证烟道各种门孔及烟风挡板的密封良好；在燃油锅炉的尾部烟道上应装设灭火装置。

2.重大事故（主要有7种！）其他还有：省煤器损坏过热器损坏锅炉结渣等。

3.一般事故

在运行中可以排除或经过短暂停炉可以排出的

事故，属于一般事故，其损失比较小。

蒸汽锅炉运行中遇有下列情况之一时，应立即停炉：①锅炉水位降到规定的水位极限以下时；②不断加大向锅炉给水及采取其他措施，但水位仍继续下降时；③锅炉水位已经升到运行规程规定的水位上位极限以上时；④给水机械全部失效；⑤水位表或安全阀全部失效；⑥锅炉元件损坏，危机运行人员安全；⑦燃烧设备损坏，炉膛倒塌或锅炉构架被烧红；⑧其它异常运行情况。

第三节压力容器安全技术

图5-4压力容器的结构组成1-筒身；2-封头；3-支座；4-人孔；5-接管；6-液位计

一、压力容器的特点

1.应用广泛：塔、器、釜、槽、罐

2.操作条件复杂：

p：atm200atmt：-196℃1000℃

3.安全要求高

换热器

二、压力容器的分类按工作压力分类（MPa）：低压(0.1-1.6)、中压(1.6-10)、高压(10-100)、超高压(100-1000)。按用途类：反应Reaction、换热Exchange、储运Container、分离Separation。按危险性分类：一类、二类、三类。

三、压力容器的安全装置

1.安全装置的设置原则（1）压力容器均应装设泄压装置；（2）若容器上的安全阀安装后不能可靠地工作，应装设爆破片或采用爆破片与安全阀组合结构；（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；如果因介质条件影响到减压阀可靠地工作时，可用调节阀代替减压阀。在减压阀或调节阀的低压侧，必须装设安全阀和压力表。

三、压力容器的安全装置2.几种常见的安全装置安全阀（见锅炉安全阀）爆破片压力表液面计

显示容器内液面位置变化情况的装置图5-5压力容器正拱型爆破片的受力示意安全泄压装置！！计量显示装置！！液面计1.介质、温度和压力的要求；2.安装使用前，进行公称压力试验；3.低温寒冷地区的液面计要求；4.针对易燃、毒性、高危介质；5.便于观察的要求；6.维护与管理；……

四、压力容器的安全运行与管理

1.压力容器工艺参数选择原则

2.压力容器的操作维护

3.异常情况处理

4.压力容器的安全管理压力容器一定要定期检查！！！定期检查的内容1.外部检查：保温层、防腐层、铭牌是否完好；

外表面有无裂纹、变形、腐蚀和局部鼓包；焊缝、承压元件及连接部位有无泄露；安全附件是否齐全、可靠、灵活好用；

……2.

内外部检查:停机时进行；外部检验全部内容；腐蚀、磨损、裂纹、衬里、壁厚测量、金相检验、化学成分分析、硬度测定。3.

全面检查:内、外检验全部内容；焊缝无损探伤、耐压实验。定期检查的周期1.周期的确定：根据容器的制造和安装质量、使用条件、维护保养等情况确定。一般，一年一次外部检查；三年一次内外部检查；六年一次全面检查。2.

缩短周期的情况:腐蚀情况不明，或腐蚀速率大于0.25mm/a，设计时确定的腐蚀数据严重不准确；材料焊接性能差，制造时曾多次返修；首次检验；使用期超过15年，经技术鉴定，应该缩短的。

压力容器类似锅炉，是承受压力的密闭容器。有些压力容器盛装可燃介质，一旦发生泄露，这些可燃气体会立即与空气混合并达到爆炸极限，若遇到火源即可导致二次爆炸火燃烧等连锁反应，造成特大的火灾、爆炸和伤亡事故。压力容器的危险因素

第四节气瓶和管道安全技术一、气瓶的安全使用瓶结构示意1-瓶座；2-瓶底；3-筒体；4-瓶肩；5-瓶颈；6-瓶阀；7-螺母；8-保护帽

图5-6气瓶结构示意1-瓶座；2-瓶底；3-筒体；4-瓶肩；5-瓶颈；6-瓶阀；7-螺母；8-保护帽1.气瓶的分类（1）压缩气体气瓶（2）液化气体气瓶（3）溶解气体气瓶2.气瓶的安全附件（1）安全泄压装置（防爆片、易熔塞）（2）瓶（保护）帽（3）防震圈3.气瓶的颜色区别

参考《气瓶颜色标记》（GB7144-1999）4.气瓶的安全管理气瓶安全

不准充装过量；防止不同性质的气体混装储存安全

专人负责，帐目清楚，严格进出库制度；空瓶与实瓶分室储存，实瓶要立放；气瓶库符合建筑防火规范要求，地下室不能储存气瓶；有明显的安全标志；储气的气瓶要戴好瓶帽；使用安全运输安全二、压力管道安全技术1.压力管道的分类

按照管道输送介质种类分类：按照管道设计压力分类：按照管道材质分类：2.管道连接方式及主要连接件

法兰连接

连接方式螺纹连接焊接3.阀门

球心阀闸阀旋塞阀蝶形阀针形阀4.压力管道的安全使用管理贯彻执行《压力管道安全管理与监察规定》（劳动部劳部发[1996]140号）；专业技术人员负责压力管道安全管理工作；压力管道及其安全设施必须符合国家有关规定；建立压力管道技术档案，并向上级管理部门登记；定期检验、检修；对事故隐患及时采取措施进行整改；建立巡线检查制度，建立抢救队伍，并定期演练；按照有关规定报告压力管道事故，协助调查和善后处理。5.压力管道安全技术（1）管道的腐蚀及预防（2）管道的绝热（3）管道防腐涂层6.管道的检验与验收（1）强度与严密性检验（2）管道吹洗（3）定期检验

第五节化工设备检修安全技术

一、化工设备检修特点

1.频繁

2.复杂

3.危险性大

二、检修安全管理

1.组织领导

2.检修计划的制定

3.安全教育

停工检修的有关规定；进入设备作业的有关规定；动火的有关规定；动土的有关规定；科学文明检修的有关规定。

4.安全检查

三、装置的安全停车与处理

1.停车操作及注意事项

卸压！！！降温！！！排净！！！

2.停车后的安全处理隔绝！！！置换、吹扫与清洗！！！

3.其他清理检修现场和通道！！！切断待检设备的电源！！！及时与公用工程系统（水、电、气、汽）联系并妥善处置！！！安全交接。。。。

四、化工检修中的特殊作业

1.动火作业

动火安全作业证制度，完善审批手续；

置换动火的安全措施；

动火点周围10m以内不得存有易燃爆物品动火分析：取样要有代表性，时间差不超过30min（超过重测）；动火分析标准：可燃气浓度小于爆炸下限（的1/10）！带压不置换动火。

化学工业部安全生产禁令中华人民共和国化学工业部令第10号在广泛征求意见的基础上，我部对《化学工业部搞好安全生产的必须和禁令》（简称“四十一条禁令”）进行了适当修改补充，现予发布实施，并更名为《化学工业部安全生产禁令》。原“四十一条禁令”自即日起废止。部长顾秀莲一九九四年十月八日化学工业部安全生产禁令动火作业六大禁令一、动火证未经批准，禁止动火。二、不与生产系统可靠隔绝，禁止动火。三、不清洗，置换不合格，禁止动火。四、不消除周围易燃物，禁止动火。五、不按时作动火分析，禁止动火。六、没有消防措施，禁止动火。2.动土作业动土证；动土作业的注意事项；带压不置换动火。

3.进入设备作业

进入设备作业证制度，在设备外悬挂“设备内有人作业！”；进入设备作业的注意事项：

安全隔离取样分析罐外监护用电安全个人防护设备内动火作业结束后的清理工作

化学工业部安全生产禁令中华人民共和国化学工业部令第10号在广泛征求意见的基础上，我部对《化学工业部搞好安全生产的必须和禁令》（简称“四十一条禁令”）进行了适当修改补充，现予发布实施，并更名为《化学工业部安全生产禁令》。原“四十一条禁令”自即日起废止。部长顾秀莲一九九四年十月八日化学工业部安全生产禁令进入容器、设备的八个必须

一、必须申请、办证，并得到批准。二、必须进行安全隔绝。三、必须切断动力电，并使用安全灯具。四、必须进行置换、通风。五、必