压力容器安全运行与管理1

第一节压力的一般概念

二、压力和压力的单位

1、压力

均匀垂直作用在表面上的力称为压力，均匀垂直作用在物体表面单位面积的

压力称为压强。在工程技术与日常生活中，常把压强称为压力，并用符号“P”

表示。

2、压力的单位

压力的单位是牛顿/米2（N/m2）,即表示将IN的力均匀垂直地作用在1IT?

的面上所产生的压力，又称为帕斯卡（Pa）,简称帕。

1帕=1牛顿/米2,或写作：lPa=lN/m2o

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：lMPa=l（）6pa。

2

工程上，过去习惯用的压力单位是千克力/厘米2（kgf7cm）0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,或1kgf7cm2=O.O98MPa

压力单位的换算详见表l-lo

三、表压力和绝对压力

表压力是指压力表上直接指示的压力值，而压力表上所指示的压力值又是指

容器内的压力与容器周围大气压力的差值，这个压力值称为“表压力”，用符号

“P表”表示，一般常简写为“p"。"P/'只是表明容器内部的压力比容器周

围的大气压力大多少，所以是一个相对值。压力容器的设计压力、最高工作压力、

最大允许工作压力及计算容器强度时所用的压力都是指表压力。

四、气体压力的形成

在容器中，运动着的气体分子碰撞器壁产生冲击力。虽然每一个分子碰撞器

壁是简断的，方向与冲击力也不一定相同，但由于无数分子无规则运动的结果，

使各个方向的碰撞机会相等，由此产生一个持续而稳定的作用力，而且总的作用

力总是垂直地作用与器壁。这样便形成了气体压力。由此可知，气体压力不仅仅

是作用于容器的底部，而是作用与整个器壁上。

五、压力容器的压力来源

压力容器的压力来源可分为两大类：第一类，气体的压力是在器外产生（增

大）的；第二类，气体的压力是在器内产生（增大）的。

1、在器外产生（增大）压力的情况

容器内的气体压力产生与容器外，它的压力源一般来源于气体压缩机或蒸汽

锅炉等。这些压力源一般通过缩小气体的体积、增大气体的密度、加速气体的流

动速度来提高气体的压力。这类压力容器可能达到的最高压力一般只限于保持压

力源出口的气体压力，除非气体在器内温度大幅度升高或产生其他物理、化学变

化。

2、在器内产生（增大）于器内，-•般是由于器内介质的聚集状态发生改变,

或者介质在器内受热而温度剧烈升高；或者是介质在器内发生体积增大的化学反

应等。

器内的气体受热（包括环境温度的变化）时，压力要增大，增大的幅度取决

于温度增高的程度。压力容器内温度小幅度的增加，一般使气体压力增大不明显,

但当压力容器内出现大量化学反应热时，可引起气体压力的急剧增大。如盛装易

于发生聚合反应的介质的压力容器（如某些碳氢化合物储罐），在合适的条件下，

单分子气体可以局部发生聚合反应，产生大量聚合热，使器内其他气体受热，温

度大幅度升高，气体压力急剧增大，在这种情况下，有时会导致容器超压，发生

爆炸事故。如最常见的用碳化钙（电石）加水生成乙焕的反映，在容器内即产生

较高气体压力。

第二节温度的一般概念

一、温度及温度的测量仪器

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，温度

越高则表示分子平均动能越大。温度的测量仪器叫温度计，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

温度的表示方法有摄氏温标、华氏温标及绝对温标（开氏温标）三种。

第三节压力容器的介质分类及特性

一、介质分类

1、易燃介质

易燃介质是指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。

二、一些常见介质的物理、化学特性

1、蒸汽

蒸林是水的气态形式，其分子式为H2OO纯净的蒸汽无色无味。工业生产和

其他行业中常用蒸汽作为加热介质。

即一定的压力对应一定的饱和温度（表1-3）。如在0.1MPa绝对压力下水的

饱和温度为99.09℃,在1.37MPa绝对压力下水的饱和温度为194.13℃,若继续

对水加热而压力不变，则饱和温度不变，水将陆续转化为蒸汽，这种达到饱和温

度的蒸汽称为饱和蒸汽。

2、空气

空气是一种混合物，无色、无臭、无味、其分子量约为28.96；体积百分组

成为N78%,21%,惰性气体0.94%,C020.03%。

空气易压缩，来源方便且使用安全，故常作为动力使用，如作为风枪、风镐、

风铲、气动夹具等的动力；可用于物料输送和料液搅拌及管道吹静等；在压力容

器生产行业中用做气密性试验或气压试验的介质等。

3、氧气（01

氧气为无色无味的气体，在标准状态下，其密度为1.429kg/n?,对亏空器的

相对密度为1.105；在T82.98C时，变为天蓝色透明液体，在-218.4℃时变为

蓝色凝固体结晶；临界温度为T18.37C,临界压力为4.91MPa；氧微溶于水。

氧的化学性质活泼，易和其他物质生成氧化物。即发生氧化反应，并放出热

量。氧气能助燃，它与可燃气体（如4、C2H2,CH,、CO等）按一定比例混合，成

为可燃性的混合气体，一旦有火源或产生引爆条件，能引起爆炸。各种油脂与压

缩氧气接触可自燃。

4、氢气（HD

氢气是无色、无臭、无味和无毒的易燃气体，但它同氮气、僦气、甲烷等气

体一样，都是窒息气体，可使肺缺氧。氢气的分子量为2.0158,是最轻的气体。

黏度最小，导热系数最高，化学性质活泼，渗透性和扩散性强（扩散系数为

0.63cm7s,约为甲烷的三倍）。氢气在生产、贮运和使用过程中易造成泄露。

由于氢气具有很强的渗透性，所以当钢暴露于一定温度和压力的氢气中时，

溶解于钢的晶格中的氢原子，在缓慢的变形中将引起脆化作用。

5、氮气（N2）

氮气在自然界中分布很广，在空气中占78猊常温下氮气是无色无味的气体。

6、惰性气体

M（He）、M（Ne）、M（Ar）、氤（Xe）、氨（Rn）等气体均为惰性气体。

7、一氧化碳（CO）

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/m3o

一氧化碳的毒性很大，但它对人体的危害又很不容易察觉，故在与一氧化碳

的接触中必须引起注意。空气中最高容许浓度为30mg/m3o

8、甲烷（CH,）

9、二氧化碳（C02）

二氧化碳（碳酸气），又称碳酸酎，为无色、无臭、有酸味的无毒性的窒息

性气体。在标准状况下其密度为L978kg/m\对空气的相对密度为1.529o溶

于水生成碳酸。二氧化碳能压缩成液体。液态时密度为1101kg/m：!（-37℃）o沸

点为-78.5℃。液态二氧化碳凝成固体，称为“干冰”，其密度为1.56kg/L,熔

点为-56.6℃（0.51MPa）

10、氯气（CI?）

氯气是一种草绿色带有刺激性臭味且毒性强的气体。常温下相对密度是水的

1.4倍，液氯密度和温度变化有关，在一定温度下，容器内同时存在液态氯和气

态氯，其饱和蒸汽压随温度变化而变化。液氯汽化时吸收大量热。因此，贮液罐

常因液氯汽化降温，而出现表面结霜现象。

氯是活泼的化学元素，容易和其他化学元素结合；遇水生成盐酸及次氯酸。

盐酸对钢制容器有很强的腐蚀性，直接影响容器的使用寿命。

氯的用途十分广泛，如：自来水、游泳池用水的消毒；造纸工业及纺织业（如

棉织物）的漂白；制造无机氧化物，如漂白粉、氯化亚锡（还原剂）、氯化银（照

相用）、合成盐酸等；制造有机物，如聚氯议席塑料、溶剂（三氯甲烷、四氯化

碳等）、冷冻剂（氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷）等。

氯对人的呼吸道和皮肤以及为人体其他器官伤害很大，毒害程度见表l-5o

11、氨（NH3）

氨是一种无色有刺激性臭味的有毒气体，在标准状态下密度为0.771kg/m3,

对空气的相对密度为0.5971,沸点为-33.4C,熔点为-77.7C。氨在空气中爆

炸极限为15%^28%,在氧气中的爆炸极限为13.5%~79虬氨和氯接触能发生低温

自燃，并生成不稳定极易爆炸的氯化氮。这就是氨和氯接触引起爆炸的原因。

氨气刺激鼻黏膜引起窒息，能使咽喉发生红肿，引起咳嗽、声音嘶哑、眼皮

红肿；长期在高浓度氨气作用下，会引起肺气肿、肺炎，对神经系统也有刺激作

用，并能破坏呼吸机能和血液循环；皮肤接触液氨，会引起化学性灼伤，使皮肤

红肿、起糜烂。氨气在室内的最高容许浓度为30mg/m3。

12、氟立昂（氟氯烷——烯类）

‘吊.见的氟立昂有F”、F12、F13、FM、F21、F22、F23、F|12>F|13>FIM>FM2、F|52等。

氟立昂在大气压力下的沸点与其种类有关，分子量大，绝热指数低，压缩终

点温度和凝固点低，故用作制冷剂(件隹除外)。氟立昂与水接触即行分解，本身

无毒、无臭，除F原(氟乙烷)易燃易爆外，其他不易着火，与空气混合不爆炸,

200℃以下对金属无腐蚀，能溶于水；与油脂可互相溶解。

15＞二氧化硫(S02)

二氧化硫气体常用于制三氧化硫、硫酸和保险粉等。液态二氧化硫是良好的

有机溶剂，用于精制各种润滑油，并用作冷冻剂等。

16、液化石油气

液化石油气是由丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷等为主要成分组成的混合物。

是一种易燃介质，气态时比空气重，其密度为空气的1.5~2倍。

(1)丙烷(CsHs)

(2)丙烯(C3H6)

(3)正丁烷(C,H10)

(4)异丁烷(C.H.O)

19、乙快(CH=CH)

乙快又称电石气，无色气体。纯乙快无臭、无毒，是单纯的窒息性气体。工

业乙焕常因含有杂质而具有特殊的臭味，杂质中的硫、磷及氟化物含量较多时能

引起中毒或其他病症。它是目前唯一的溶解气体。其密度为1.17kg/m3,对空气

的相对密度为0.91,熔点为-81.8℃,升华点为-83.6℃。乙快易燃,燃点为330℃,

在氧气中燃烧(氧快焰)的火焰温度可高达3400K,并发出强光，易爆炸，爆炸

极限在空气中为2.5%^81%(体积百分比71rl3%时爆炸能力最强)。在氧气中为

2.8贮93%(体积百分比30%时爆炸能力最强)。乙快易溶于水和有机溶剂，与水

的溶解比在0℃时为1：1.7,15℃时为1：1.1；与丙酮的溶解比在15℃时为1：

25,在1.18MPa压力下为1：300o乙快是一种重要的化工原料，还广泛用于金

属的焊接、切割、加热等。

第四节压力容器的含义及分类

一、压力容器的含义

压力容器又称受压容器。从广义上讲，它应该包括所有承受压力载荷的密闭

容器。但这里指的是其中一部分，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较高，特别是事故的破坏性大，损失

严重，所以，各级特种设备安全监督检查管理部门应加强对压力容器的安全监督

检查，以确保压力容器的安全运行。

二、属《容规》管辖范围内的压力容器

《压力容器安全技术监察规程》规定：同时具备下列条件的压力容器属于《容

规》管辖范围

[1]《容规》中所指压力容器范围划定如下：

①压力容器与外部管道或装置焊接联结的第一道环向焊缝坡口、螺纹连接的第一个螺

纹接头、法兰联结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非受压元件与受压元件连接的焊接接头。

[2]下列一些特殊的压力容器，可不按《容规》要求进行定期检验，但其他要求(如设

计、制造等)仍应满足《容规》要求；

①与移动压缩机•体的非独立的容积＜0.15in，的储罐，锅炉房内的分气缸；

②容积＜0.025n?的高压容器；

③制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水处理设备中离子交换器或过滤用压力容器，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）；

⑧橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具。

13］《容规》适用的压力容器所用的各种安全附件（如安全阀、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）也属《容规》管辖范围。

14］容器内主要介质为最高工作温度低于标准沸点的液体时，如气相空间（非瞬时）》

0.025m3,且最高工作压力20.1MPa时，也属于《容规》管辖范围。

15］下列情况的压力容器不属《容规》管辖范围：

①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）、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）；

②各类气瓶；

③非金属材料制造的压力容器；

④无壳体的套管换热器、冷却排管等、波纹板换热器、空冷式换热器；

⑤机器上非独立的承压部件（包括压缩机、发电机、泵、柴油机的承压壳或汽缸等，

但不含造纸、纺织机械的烘缸和压缩机的辅助压力容器）；

⑥超身压容器；

⑦正常运行最高压力＜0」MPa的压力容器（包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压

力20.1MPa的压力容器，不包括消毒、冷却等工艺过程中需要短时承受压力NO.IMPa

的压力容器）。

三、压力容器的分类

1、按使用位置分类

按容器的使用位置可分成两大类，即固定式容器及移动式容器。

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l-6o

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。

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

1/10者为薄壁容器，容器壁厚大于容器内径1/10者为壁厚容器，或按下列公式

计算：

K-Do/Di

式中D。、Di分别为容器的外径（mm）和内径（mm）。

当K=l.2时为薄壁容器；当K＞1.2时为壁厚容器。

5、按容器的制造材料分类

按容器的制造材料的划分见表1-7。

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、按压力容器压力等级、品种及介质的毒性或易燃危害程度分类

为了便于安全技术监督和管理，《荣规》按压力容器压力等级、品种、介质

毒性程度和介质易燃性将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：

第五节压力容器的使用特征

压力容器在各行各业广泛使用，是具有爆炸危险的特种设备，生产工艺要求

高，使用条件比较恶劣，并承受多种载荷，操作要求也高，这就决定了压力容器

的使用不同于其他设备。现简述如下：

一、生产工艺要求高

许多压力容器使用单位，特别是石油、化工等行业，生产线长、容器种类多、

数量多、相互关联，且多为连续性生产。随着生产的发展、科技的进步，集中控

制、自动调节日趋广泛，对设备运行的可靠性要求愈来愈高。

二、使用条件比较恶劣

为适应生产工艺的需要，压力容器要承受一定的压力，甚至是较高压力；还

由于间歇式操作或交替加入不同介质的原因，承受的压力大幅度波动；另外压力

容器还要承受不同的温度，有些需要在-20C以下的低温状态工作，有些需要在

450℃以上的高温状态下工作。间歇式操作的容器以及一些加热、冷却交替进行

的容器还要受到温度大幅度变化的影响；止匕外，压力容器还受到介质对它的腐蚀

影响，压力容器内的介质，有的具有一定的腐蚀性，腐蚀性介质会对容器产生不

同程度的腐蚀；有的压力容器内介质有易燃易爆性或毒性程度高，一旦泄漏或遇

到火源，就会造成人员中毒或引起燃烧、爆炸等。

三、承受多种载荷

（1）介质的压力（内压、外压或压差）和压力波动，这里主要是载荷；

（2）液体的静压力；

（3）容器的自重（包括内件和填料等）以及正常操作条件下或试验状态下,

内装物料的重力载荷；

（4）装在容器上的附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重

力载荷；

（5）风载荷、雪载荷及地震载荷，尤其是室外安装的高大塔类设备；

（6）其他因素的载荷；

①支座及支撑件的反作用力；

②连接管道及其他部件振动引起的载荷；

③温差引起的载荷，特别是间歇操作的容器和交替使用冷热的容器，各部位的温度

不同，同时受邻近部件的约束，不能自由伸缩造成的载荷；

④冲击反力，如流体冲击引起的反力等；

③运输或吊装时的作用力。

四、操作要求高

容器的运行主要依靠仪表监视。容器内的温度、压力的变化往往在瞬间发生,

且影响因素较多，一旦操作失误，就会发生事故，严重时会导致设备爆炸事故。

因此，这就要求压力容器的操作人员有高度的责任心和一定的技术素质，严格执

行设备操作规程，遇到紧急情况时能及时排除，防止事故发生。

第六节压力容器的参数及应力来源

一、压力容器的参数

1、压力

（1）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

现的最高压力；对承受外压的容器，指在正常使用过程中，可能出现的最高压力

差值；对夹套容器指夹套顶部可能出现的最高压力差值。最高工作压力在容器出

厂时已做了规定，在出厂的《压力容器产品质量证明书》中已明确，产品铭牌和

注册铭牌中也有注明。在使用中有些容器经检验后发现缺陷，检验单位又重新核

定其允许运行的压力（简称P允），压力容器操作人员操作压力容器时，不得高于

上述压力。压力容器的最高工作压力应不大于该压力容器的设计压力或检验单位

核定的压力标准。

（2）设计压力：指设定的容器顶部的最高压力，并与相应的设计温度一起

作为设计载荷条件，其值不低于最高工作压力（即标注在铭牌上的容器设计压

力）。

压力容器的“设计压力”不得低于容器的“最高工作压力”。对装有安全泄

放装置的压力容器，其“设计压力”不得低于安全泄放装置的开启压力或爆破片

的爆破压力。对盛装液化气体的固定式压力容器的设计压力，应遵循《容规》等

有关规定。

（3）最大允许工作压力：指在设计温度下，容器顶部所允许承受的最大表

压力。该压力是根据容器受压元件的有效厚度计算所得，且取其最小值。使用最

大允许工作压力时，应在图样和铭牌中注明。

（4）试验压力：指压力容器在压力试验时，容器顶部的压力。

2、温度

（1）金属温度：指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。任何情况下，元

件金属的表面温度不得超过钢材的容许使用温度。

（2）设计温度：指容器在正常操作情况和在相应设计压力下，设定的受压

元件的金属温度。容器设计温度（即标注在容器铭牌上的设计温度）不得低于元

件金属在工作状态可能达到的最高温度；对于0℃以下的金属温度，设计温度不

得高于元件金属可能达到的最低温度。

（3）试验温度：指压力试验时，容器壳体的金属温度。

3、直径

（1）直径：一般指压力容器的内径，是确定压力容器容积的主要尺寸之一。

（2）公称直径：指经标准化、系列化后的尺寸，以适应容器标准化、系列

化的需要。

二、压力容器的应力来源

1、应力与变形的基本概念

压力容器在运行时，由于受到各种载荷作用，会改变原来的形状即产生变形,

而且在其内部要产生反抗外力作用的内力，作用的外力与截面内力的总和相等。

一般情况下内力与变形随外力的增大而增加。内力在截面上的分布与一定均匀，

因此有必要求得截面上每一块微小单位面积的内力，作用在单位面积上的内力即

称为应力。应力的单位也为MPa。

2、压力容器的应力来源

压力容器的应力主要来源有：

（1）由压力（内压或外压）而产生的应力，是压力容器的最主要应力，而

且是确定容器壁厚的主要因素。受内压的容器由于壳体在压力作用下要向外扩

张，因而在器壁上总是产生拉伸应力。

另外，压力容器在运行时，由于压力的波动以及开停车、水压试验等都会产

生应力。

（2）由重量而产生的应力。压力容器除容器本体具有一定的重量以外，器

内的介质、工艺装置附件以及器外的其他附加装置也常有较大的重量，所有这些

重量作用在器壁上也会使器壁产生应力。

（3）其他外载荷引起的应力。除上面江的压力和重力等载荷以外，还有其

他一些载荷也会使壳壁产生应力。如风载荷、雪载荷、地震载荷等。另外还有接

管力矩等附加力矩产生的应力等。

（4）由温度而引起的应力。由于温度的变化使容器构件受热膨胀、遇冷收

缩，但它同时又会受到相邻部分或其他构件的牵制约束而不能按照热胀冷缩的规

律产生变形，因此构件内部就要产生应力。

（5）封头与筒体连接时，在连接外边界区域，附加弯矩也会引起轴向、环

向应力。

第二章压力容器的基本结构及材料

第一节压力容器的结构形式及组成

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。现将容器常见结构形式介绍于下：

一、压力容器的结构形式

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。

二、压力容器的组成

压力容器一般由筒体、封头（端盖）、管板、球壳板、法兰、接管、入（手）

孔、支座等部分组成，如图2-5所示。

1、筒体

2、封头（端盖）

（1）凸形封头

6、支座

一般分为三大类：机立式容器支座（图2-10）、卧式容器支座（图2-11）及

球形容器支座（图2-12）。立式支座最常见的有悬挂式支座（耳式支座）、支承式

支座及裙式支座。

第二节几种典型压力容器结构介绍

一、球形储存器

球形容器通常用于储存有压力的气体、液化气体。这是因为球体与其他形状

相比，同容积的条件下外表面积最小，加上球体受力均匀，同样的设计压力，需

用的厚度最小，故最节约材料•，这对于大型贮罐是相当有利的。有的为减少热损

失，一些用蒸汽直接加热的容器也采用球形结构，如造纸行业蒸煮纸浆的蒸球。

球形容器由球罐本体、支座及附属设备组成。

1、求罐本体

球罐本体由预先按照一定集合形状压制而成的“球壳板”拼焊而成，目

前国内多采用橘瓣式。“球壳板”按其所在位置分为赤道板、温带板及极地板等。

在罐体上焊接有接管、入孔等。制作球罐体要求尽量加大瓣片尺寸，减少焊缝长

度，同时规定瓣片不准拼接。

1、支座

球形容器支座（图2-16）常用的有四种形式：即赤道正切柱型、V形柱

式、三柱会一型及裙式支座。柱式支座的支柱数通常为赤道带分瓣数目的一半。

（1）赤道正切柱型支座：各支柱正切于球罐的赤道带，支柱间有拉杆。

由于支承力在赤道圈与球体相切，受力情况较好，也考虑了热膨胀及承载变形的

可能性，同时便于组装、操作和维修。

（2）V型柱式支座：支柱呈V形，等距离地和球体赤道圈相切，支承

力在赤道区域上分布均匀，受力也较好。支柱间无拉杆，安装检修也较方便。

（3）三柱会一型支座：三根支座在地基处会于一处，由于支柱与球体

接触不均匀，故只适用于小直径的球罐。

（4）裙式支座：由于支座较低，孤球体中心也低，较稳定，支座耗钢材少,

但操作、维修不便。

3、其他附属设备

球罐的附属设备还有外部扶梯（下部直梯、上部盘梯、中间平台）、顶部操

作平台、内部盘梯或转梯、保温或保冷层、阀门、仪表和装在球形容器上的安全

阀等。大容量球罐一般都安装两只相同型号、规格的安全阀。

五、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

机后一般须设置氨油分离器。

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（图2-17）、离

心式（图2-18）、洗涤式（图2-19）等几种。

1、填料式氨油分离器

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，用法兰与筒体连接。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接管排出，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、下风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

动，在运动过程中产生的离心力将油滴甩向器壁，并沿器壁流至分离器底部，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、油滴气体，由氨液进行洗涤、降温，使油蒸气凝

结并分离，由于油的相对密度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。

第三节压力容器的材料

压力容器制造、修理或技术改造时，其受压元件材料选用正确与否，直接关

系到压力容器的安全运行。因而压力容器的用材有一定的要求。由于常见的压力

容器多数是钢制的，故下面主要对钢制压力容器用钢做一简单介绍。

一、压力容器材料选用要求

压力容器受压元件用材一般应满足机械性能、工艺性能及耐腐蚀性能的要

求。

1、机械性能

压力容器用材要求有一定的强度指标、塑性指标及韧性指标。

强度主要指屈服极限和强度极限。屈服极限表示材料开始塑性变形的抗力。

强度极限表示材料在拉伸条件下所能承受的最大载荷值。强度一方面与制成后的

容器尺寸有关，强度越大，材料的许用应力也越大，在同样条件（压力、直径等）

下所需的壁厚就越小；另一方面，它又与塑性有关，一般来说，种类相同的材料,

强度越高，塑性就越差。所以一般的考虑原则是在满足规定的塑性指标及其他性

能的要求下，尽量选用强度指标较高的材.料，以减小容器的尺寸和重量。

塑性是指材料发生塑性变形的能力，常以断裂后的塑性变形的大小（包括伸

长率和断面收缩率）及屈强比来表示。制造压力容器用的材料要求有较好的塑性,

不仅是为了适应制造加工工艺的需要，更主要的是为了缓解高度集中的局部应

力，避免容器因局部应力过高而直接破裂。伸长率是指断裂后伸长量与原长度比

值的百分数。断面收缩率是指断裂后截面收缩量与原始截面比值的百分数。仰长

率和断面收缩率的值愈大，塑性愈好。屈强比是屈服极限与强度极限的比值，屈

强比越小，表示材料的塑性越好。

韧性目前多采用冲击值来衡量。表示材料抵抗冲击力的能力。压力容器虽然

一般都不承受冲击载荷，但冲击值对材料的“脆性转换”比较敏感，冲击值也可

以反映钢的低温冷脆性能。因此，对使用温度较低的压力容器都用材料在使用温

度下的冲击值作为控制指标。

2、工艺性能

工艺性能是材料的冷塑性与焊接性能的统称。压力容器大多是先用钢板卷制

或冲压成形，然后进行焊接而成，所以要求制造压力容器的材料具有良好的冷塑

性与焊接性能。冷塑性一般可以由上述机械性能中的塑性指标得到保证。焊接性

能是工艺性能中的主要控制指标。钢的焊接性能或称可焊性，是指钢材是否具有

在规定的焊接工艺条件获得质量优良的焊接接头的性能。钢的可焊性主要决定于

它的化学成分，其中含碳量影响最大。含碳量增加，塑性下降，焊接后内应力较

大，易产生焊接裂纹，而裂纹是压力容器中不允许存在的、最危险的缺陷。

3、耐腐蚀性能

耐腐蚀性能指材料在使用条件下抵抗工作介质腐蚀的能力。由于压力容器的

使用条件大多比较恶劣，介质大多具有腐蚀性，再加上温度、压力等因素的影响，

可能造成腐蚀加剧，所以要求压力容器的制造材料具有一定耐腐蚀性能。

二、对压力容器选材的有关要求

（1）选用碳素钢沸腾钢板和碳素钢镇静钢板制造的压力容器（搪玻璃压力

容器除外）,应符合GB150《钢制压力容器》的有关规定，碳素钢沸腾钢板和Q235A

钢板不得用于直接受火焰加热的压力容器。

（2）用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量

不应大于0.25%,在特殊条件下，如选用含碳量超过0.25%的材料应限定碳含量

不大于0.45%,由制造单位征求拥护意见，并经制造单位压力容器总技术负责人

批准。制造单位提供材料抗裂性试验报告和焊接工艺评定报告，报省级安全监察

机构审核，国家安全监察机构审批。

（3）钢制压力容器材料（钢板、锻件、钢管、螺柱）的力学性能、弯曲性

能和冲击试验要求，应符合GB150《钢制压力容器》中的有关章节和附录中的

有关规定。

（4）选用铸铁材料，必须在相应的国家标准范围内选用；设计压力和设计

温度应符合《容规》有关规定，但不得用于盛装毒性程度为极度、高度或中度危

害介质以及设计压力＞015MPa的易燃介质压力容器的受压力元件，也不得用于

管壳式余热锅炉的受压元件和移动式压力容器的受压元件。

（5）选用有色金属制造压力容器时，应符合《容规》和国家标准或行业标

准。

（6）压力容器受压元件采用国外材料时，应选用国外压力容器规范允许使

用且国外已有实例的材料，其使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规

定。

（7）用于压力容器受压元件的焊接材料应符合相应标准。

三、压力容器的常用材料

用语制造压力容器的材料较多。大多数压力容器是碳钢、低合金钢、不锈钢

制成的，此外还有用铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金制成的。现将

常用钢简介于下：

1、碳钢

压力容器用的碳钢指普通碳钢。它虽然含有较多杂质，但由于生产方便、成

本低、性能良好，故得到广泛应用。

（1）沸腾钢：它是在不完全脱氧的情况下获得的，含氧量较高，硫、磷杂

质分布不均匀，钢的组织较松，焊接裂纹倾向较大，厚板焊接时还有层状撕裂倾

向，因而使用范围受到限制。

（2）镇静钢：它脱氧完全，杂质较少，所以重要的焊接结构都采用镇静钢。

由于碳钢的耐腐蚀性较差，故多用于介质腐蚀性不大的压力容器。

2、低合金钢

低合金钢是一种低碳结构用钢，其合金元素含量较少，但强度（尤其是屈服

极限Qs）比同等含碳量的碳钢高得多，并且一般具有良好的焊接性能和拿蚀性

能。采用低合金钢可减轻结构重量，保证使用可靠、耐久，经济性好，相同载荷

时，可比普通碳钢重量减少20%~30%o此外，低合金钢具有优良的塑性，且比

普通碳钢有更低的脆性转变温度，因此它的应用越来越广泛。

但是，采用低合金钢时，在工艺要求上普通碳钢严格得多，特别是要求严格

控制焊接工艺规范。

制造压力容器常用的低合金钢主要有：16MnR、15MnR、15MnVNR、16MnDR

等。

3、不锈钢

不锈钢包括不锈钢和不锈耐酸钢两种。在空气中能抵抗腐蚀的钢称为不锈

钢；在某些化学侵蚀介质中能抵抗腐蚀的钢称不锈耐酸钢。不锈钢按其组织的不

同，可分为马氏体型、铁素体型、奥氏体型及奥氏体一铁素体型不锈钢等。不锈

钢的含碳量一般都很低，在钢号中用千分之儿表示。

不锈钢中最主要的合金元素是铭和银，此外，根据性能要求还添加钳、钛、

锯等合金元素。铝和银是不锈钢获得耐蚀性能的最主要合金元素。

通常，马氏体型不锈钢在淬火加回火状态使用；铁素体型不锈钢在退火状态

使用；奥氏体型及奥氏体一铁素体型不锈钢在固溶处理后使用。

铁素体型耐酸不锈钢有脆性倾向，冷成形性较差，使用受一定限制，一般仅

用于压力低、腐蚀性不强的薄壁容器。

奥氏体型耐酸不锈钢是应用最广泛的一种耐酸不锈钢，通常用于腐蚀性较强

的介质中，具有优良的抗晶间腐蚀性能；含铜的奥氏体型不锈钢在有机酸和某些

还原性介质中有较好的耐蚀性。

奥氏体一铁素体型耐酸不锈钢在室温下，钢中存有奥氏体和铁素体的复合组

织，有磁性，屈服强度比奥氏体钢高。这类钢的耐蚀性、抗应力腐蚀开裂的能力

一般优于奥氏体钢，可耐醋酸或硝酸的腐蚀，但加工性能较奥氏体钢稍差。

不锈耐酸钢虽在工业中有着广泛的应用，但就每种具体钢号而言，其应用有一定

局限性，选用时须根据介质的种类、浓度、温度等条件来决定。

4、低温钢

用于制造低温容器（指设计温度W-20C）的结构专用钢称为低温钢。它主

要用于空气和氢分设备、石油尾气分离设备和制冷设备等。对低温钢除了要求强

度指标外更要求其具备足够的韧性，以防止低温脆断。

第三章常见生产工艺及安全操作要点

为恶劣确保压力容器安全运行，就要求容器操作人员熟悉生产工艺流程，并

严格执行生产工艺操作规程。为有助于容器操作人员了解生产工艺流程，掌握正

确操作压力容器的方法，本章就儿种常见的生产工艺流程，所使用的压力容器的

作用及安全操作要点介绍如下。

第一节几种常见单元工艺及其压力容器

任何生产工艺，特别是化工生产工艺，尽管其原料、产品、工艺条件、生产

工艺流程的长短等各不相同，但其生产工艺过程通常都可以划分成若个单元工

艺。因而熟悉并掌握主要单元工艺的原理对加深各种工艺流程的理解大有益处。

下面就一些常见的单元工艺作一简介。

一、力口热

加热是蒋用热载体（热流体）放出的显热或潜热来提高物料的温度，使之满

足工艺需要的一种单元工艺。如食品、药物的蒸煮，固体物料的熔融；为加速物

料的溶解和提高溶解度，或者为保证一些化学反应的顺利进行等，需对物料预热

到一定温度等都要采用加热工艺。

常用的热载体有热水、蒸汽、烟道气、联笨、联笨雄混合物（道生油）、导

热油、矿物油、熔融金属、熔盐等。选用何种热载体须视加热温度等具体情况而

定。有时为节约能源，将生产过程中的具有较高温度的产品或中间产物作为热载

体来加热原料或其他中间产物，以回收其热量。

按照加热方式，加热工艺分为直接加热、间接加热等。直接加热是热载体与

被加热介质直接接触、混合进行换热，如合成氨生产中的饱和塔就是半水煤气与

热水直接换热；间接加热其热载体与被加热介质不直接接触，这是最常用的一种

加热方法，如各种类型的热交换器都属间接加热，就是靠器壁或管壁与介质的温

度差实现加热的。

用于加热的常见压力容器有夹层锅、各种形式的管壳式热交换器、板式热交

换器、管壳式余热锅炉、夹套容器等。例如，食品行业普遍使用蒸炒锅、夹层锅

以蒸汽作热载体进行食品的蒸煮、熬糖等作业；橡胶行业用蒸汽通入硫化锅、硫

化罐内加热对橡胶制品进行硫化；印染行业用染色器、各种烘缸进行染色、织物

整理；化纤行业利用蒸汽、导热油、道生油等热载体在熔融罐内间接加热，完成

单体的熔融；化工生产中普遍使用预热器、加热器等对物料加热以达到反应工艺

所需的温度，使反应顺利进行；合成氨生产中用变换气作热载体通过热交换器对

原料半水煤气加热来回收变换气的热量，等等。

二、冷却与冷凝

冷却是利用冷载体（冷却剂）吸收物料的热量以降低物料温度，使之满足工

艺需要的一种单元工艺。冷凝是利用冷载体吸收气体物料的热量（包括显热和汽

化潜热），使物料完成又气态凝结成液态的过程。例如，气体压缩机各级排气与

吸气间采用冷却减低压缩气体温度，缩小气体体积，以保证压缩机正常工作，降

低电耗，并将水蒸气、油蒸气冷凝，使之便于分离；压缩后的制冷剂气体冷凝成

液态用于冷冻、空调。蒸发、蒸储后的介质组分冷凝收集等，都需要用到冷却或

冷凝工艺。

常用的冷载体有空气、河水、自来水、深井水、冷冻盐水、液氨、液氮、液

态氟利昂等。有时采用较低温度的物料作为冷载体来冷却较高温度的物料，以回

收冷量。

按冷却、冷凝的方法不同，冷却分为直接冷却与间接冷却；冷凝也分为直接

冷凝与间接冷凝。其中间接冷却与间接冷凝在压力容器中较为常用。

用于冷却、冷凝工艺的压力容器大多是各种形式的热交换器，也有时使用夹

套结构的容器。例如，气体压缩系统设置的中间冷却器、后冷却器，通常为管壳

式热交换器。冷却系统的冷凝器多为列管式交换器；用于化工产品蒸储、精储的

冷凝器也多为列管式热交换器。氟利昂制冷工艺中的冷热交换器是用蒸发后的气

态氟利昂作冷载体对节流后的液态氟利昂进行冷却，提高液态氟利昂的过冷度，

同时提高气态氟利昂的过热度以节约能量。夹套结构的容器根据工艺需要有时交

替通入冷、热载体对物料进行冷却、加热、以保证生产正常进行。

三、反应

反应指介质的物理、化学反应。物理反应过程中没有新物质生成，物质的化

学性质不发生变化；化学反应过程中有新物质生成，物质的组成和化学性质都发

生改变，并伴随着能的变化。生产中用压力容器来完成反应的大多是化学反应，

如化合、聚合、分解、复分解、取代等反应。

用于反应工艺的压力容器是各种形式的反应器。例如，化工、医药等行业用

反应釜、反应锅、分解锅等完成各种化工产品、原料药的化合、分解等；化工行

业树脂的生产用高压釜、聚合釜等完成氯乙烯单体的聚合；造纸行业用蒸球进行

纸浆蒸煮；合成氨行业用变换炉将一氧化碳、水蒸气在一定压力、温度下变换为

氢气及二氧化碳等。一些规模较大的连续性生产中常用塔类设备，如合成氨生产

中用合成塔完成氮气与氢气部分合成氨的反应；在碳化塔内氨水与二氧化碳反应

生成碳酸氢钱，等等。由于化学反应伴随能的变化，为保证化学反应顺利进行、

提高反应速率，所以相当部分的反应容器需设置夹套、盘管等，以根据工艺要求

进行加热或冷却。

四、蒸发

蒸发是液体表面发生的汽化现象。蒸发时液体需吸收汽化热，所以液体的温

度愈高，蒸发的速度愈快。蒸发可在沸点时或在低于沸点时进行，在沸点时的蒸

发速度要比低于沸点时的蒸发速度快得多。沸点时的蒸发称之为沸腾蒸发。工业

生产中通常都采用沸腾蒸发。为保证蒸发顺利进行，蒸发时需不断供给热能并不

断排出发生的蒸汽。生产中料液的浓缩、脱水、萃取后溶剂的回收等都需要通过

蒸发；通过物态变化（通常是汽化）吸收热量以降低温度，也要利用蒸发工艺。

蒸发工艺常用的是蒸发器及夹套结构的容器等。例如，食品、中药行业的料

液、浸出液的浓缩，膏剂的脱水等采用夹层锅或夹套容器；冷冻、空调系统常用

蒸发器制取冷冻盐水等；化工行业的一些料液的浓缩常用蒸发器。常见的蒸发器

由加热器与蒸发室组合而成。料液在加热器中被热载体加热至沸点进入蒸发室蒸

发，溶剂蒸气不断排出，料液浓度在循环中不断提高，最终达到工艺要求。较大

规模的生产中，为充分利用能源，常将二、三套乃至多套蒸发器串联使用，称之

为二效蒸发、三效蒸发及多效蒸发。为保证沸腾蒸发，通常三效以后都采取减压

蒸发，所以效数不能无限增多。如氯碱行业中氢氧化纳溶液的浓缩，“三废”处

理中的废水浓缩等，就常用三效或多效蒸发。

五、蒸馈与精储

蒸储是利用液体混合物中各组分沸点不同以分离组分的方法。当液体混合物

加热至沸腾时，生成的蒸汽与原混合物相比含较多的低沸点组分，二剩余的混合

物中则含较多的高沸点组分。这样可使混合物的组分得到部分或完全分离。精储

又称分储，是蒸储方法的一种。精储在一个设备内同时进行多次部分汽化和部分

冷凝，以分离混合物中的组分，达到精制和提纯的目的。

蒸储与精储常用的压力容器是带夹套的容器及分储塔等塔类设备。规模较小

和间歇式操作的多采用夹套式容器。例如，医药、精细化工行业中为对成品或某

一中间成品提纯，则需用相应的溶剂溶解其中某一组分，然后将容器内物质加热

至合适温度使其蒸发，气态物质再经冷凝器凝结成液体后收集。而在规模较大或

是多组分混合物分离的连续性操作中，则常用塔类设备，如轻工行业中酒精的分

离需用蒸储塔；空分生产中，氧气、氨气、氮气的分离常用分储塔。塔内有若

干块塔板，通过部分微分回流。每块塔板处温度不同，物料组分也就不同。根据

各组分的沸点，可以确定在适当的塔板处引出所需组分，达到分离、提纯目的。

六、萃取

萃取是利用不同物质在溶剂中的溶解度不同，达到分离混合物组分的一种工

艺。用溶剂分离固体混合物中组分的称为浸取。因所需的组分溶于溶剂中，萃取

后需蒸发或蒸储，再经冷凝使溶剂与组分分离。

由于溶解一般需控制适当的温度，故通常需对物料进行加热或冷却。萃取工

艺常用的压力容器也是带夹套的容器或带夹套的塔类设备。前者用于生产量较小

的间歇性生产，后者则常用于连续生产。例如，医药、精细化工行业中常用带夹

套的容器进行萃取，而连续性的化纤生产行业则常在萃取塔内用适当的溶剂，对

未聚合的单体及低聚物进行萃取分离，以保证聚合物的质量。

另外，物料的分离形式还有重力式分离、离心式分离、洗涤式分离及吸附、

过滤等。例如，用于压缩系统、冷冻系统的油水分离，就是根据气体与液滴的相

对密度不同，采用重力式或离心式气液分离器将气体与液滴分离的。洗涤式分离

器是利用液体将气体中的固定颗粒、液滴及部分气体杂质洗涤、吸收。对于洁净

程度要求高的，则需用多孔性材料或树脂等在过滤器或吸附器内对气体进行机械

过滤或物理吸附。

七、储存

储存往往是生产工艺流程中不可缺少的部分。生产中为便于原料、产品或中

间产品的运输、储存、收集、添加等需使用各种储存容器，如液化石油气的运输、

储存必须用槽罐（车）、储液罐等。用于生产中的各种加料罐、接收罐、中间储

罐、成品接收罐等都是储存容器。

第二节压缩空气生产、净化工艺

压缩空气用途广泛，主要可用来作为动力和动力源，如用于气流输送和作为

气动装置、气动仪表的动力源。

一、工艺流程

空压站的工艺流程（图3-1）为：空气一过滤器1（清除其中的机械杂质）

一空压机2（进行压缩）f冷却器3―油水分离器4（分离出其中的油和水）一

储气罐5。若对空气品质要求不高，此时的压缩空气就可以直接使用了。若对空

气品质要求高，则需进一步净化，净化流程为：压缩空气一干燥气6（除去其中

剩余的油、水等杂质）一过滤器7（进一步清除机械杂质）一净化空气储罐8f

供用户使用。

二、压缩空气净化系统的主要压力容器

1、后冷却器

（1）后冷却器的作用是将经压缩机压缩后的高温气体进行冷却，并使压缩

空气中油雾和水汽的大部分凝结成液滴，以便通过油水分离器分离。

（2）后冷却器（图3-2）一般有列管式、盘管式、套管式、蛇管式等结构，

现多为列管式冷却器。它是由壳体、封头、管板、列管等部分组成，并多用碳钢

材料制作。

2、储气罐

（1）储气罐主要作用是储存一定量的气体，以减小气流的脉动，调节空压

机输出气量与用户耗量之间的不平衡，保持连续稳定的气流输出，并进一步分离

压缩空气中的油和水。

（2）储气罐（图3-3）一般为圆筒形结构，由筒体、封头接管等部分组成，

多用碳钢制造而成。

3、干燥器

（1）干燥器主要作用是进一步除去压缩空气中含有的水分、油分等杂质，

使湿空气干燥，以供某些要求高质量压缩空气的用户使用。

（2）干燥器（图3-4）一般是由筒体、封头等部分组成的圆筒形容器，内部

装有吸附剂。常用的吸附剂有焦炭、硅胶和分子筛等。干燥器多用碳钢制造而成。

第三节制冷工艺

制冷被广泛应用于生产或生活中的各种需要冷冻、冷藏、空调等场所。制冷

装置有蒸气压缩式、蒸气喷射式和吸收式等，目前应用最广泛的是蒸气压缩式。

制冷装置中用以达到制冷目的的工作物质称为制冷剂。常用的制冷剂有氨、氟利

昂等。下面介绍以氨及氟利昂为制冷剂的制冷工艺。

一、工艺流程

1、直接供液氨制冷工艺

制冷工艺按向蒸发器供液方式的不同，可分为直接供液、重力供液及氨泵供

液等。

直接供液是指对蒸发器的供液只经过膨胀阀（调节阀）直接进入蒸发器而不

经过其他设备，如图3-5所示。

直接制冷的工艺流程为：蒸发器6产生的低温低压氨蒸气一压缩机1（将其

吸入汽缸并压缩为高温高压氨蒸气）f氨油分离器2（分离出其中的润滑油）一

冷凝器3（氨蒸气经其中冷却水冷却凝结为液氨）一储液桶4。使用时，液氨经

调节阀5（降压）一蒸发器6（低压液氨在其中不断吸收被冷却流体的热量而汽

化）一压缩机1（再次被吸入）。为了防止液氨被带入压缩机1,氨蒸气有时■需经

氨液分离器使氨液分离后，再进入压缩机1。

为了将氨油分离器、冷凝器、储液桶中的润滑油定期排出，必须先将它们汇

集于集油器7,以便能在低压下将润滑油排出。冷凝器和储液桶中如有不凝气体

（主要是空气），将会影响它们的正常工作，因此必须定期排出。为了不使氨蒸

气同排出，排出前应经过空气分离器8使不凝性气体所携带的氨蒸气冷却液化并

分离出来，然后再将不凝性气体排出。

储液桶若设在冷冻机房内，为防止机房发生火警等以外事故而造成储氨容器

爆炸，一般在储氨量较大的制冷系统中还装有紧急泄氨器9（图3-6）,它上面钻

有许多小孔的进口管与高压储液桶、蒸发器等相连通。情况紧急时，可将氨液进

口阀与进水阀打开，让氨液在器内与水混合稀释后，经泄出口排入下水道中。但

在非紧急情况下严禁使用，以免造成氨的损失。

2、单级压缩氟利昂制冷工艺

一般分散式小型空调系统和小型冷藏库，常采用以氟利昂为制冷剂的小型制

冷装置。它与氨制冷工艺显著不同之处是采用热力膨胀阀代替调节阀，并装有气

液热交换器、干燥过滤器，氟利昂液体由蒸发器上部进入，蒸气由下部排出。

氟利昂制冷的工艺流程（图3-7）为：压缩机1（将氟利昂蒸气压缩为高压

气体）一油分离器2（将所携带的润滑油分离）一水冷式冷凝器3（将高压气体

冷凝为液体；液体制冷剂由其下部出液管排出）一干燥过滤器4f电磁阀5f气

液热交换器6（用来自蒸发器的低温蒸气使其进一步冷却）一热力膨胀阀7（节

流减压）一分液头8f蒸发器9（吸热汽化）一气液热交换器6（使汽化后发氟

利昂提高温度，即提高过热度）~压缩机1（重新加压，进行下一个循环）。

为了保证制冷系统运行时高压的压力不致过高和低压的压力不致过低，在系

统中装有高低压继电器10;气液热交换器6用来提高制冷剂蒸气的过热度和制

冷剂液体的过冷度。干燥过滤器4中装有过滤网，用其中的硅胶或氯化钙等吸湿

剂来吸收氟利昂中的水分。在冷凝器3与蒸发器9之间的管路上装有电磁阀5,

它可控制液体管路的启闭，当压缩机启动口寸，电磁阀打开，液体进入蒸发器；当

压缩机停转时，电磁阀自动关闭时，防止大量液体制冷剂流入蒸发器，以免压缩

机再次启动时将液体抽入造成冲缸事故。

二、氨制冷系统中主要压力容器

1、卧式管壳式冷凝器

（1）卧式（或立式）冷凝器的作用是将制冷压缩机排出的高温、高压制冷

剂蒸汽通过冷却介质（水和空气）冷却，使之凝结成液体的热交换设备。

（2）卧式管壳式冷凝器（图3-8）多为低合金钢板卷焊而成的圆筒形容器,

有壳体、封头、管板、列管等部分组成，列管材料常为碳钢无缝管或紫铜管。

2、蒸发器

（1）蒸发器的作用是利用制冷剂液体在低压、低温下蒸发以吸收被冷却介

质（空气、水、盐水或其他冷媒）的热量，以达到制冷目的。

（2）蒸发器可分为以下两大类

1）冷却液体（水或盐水）的蒸发器，它有直接管式蒸发器、双头螺旋管

式蒸发器和卧式壳管式蒸发器（图3-9）等儿种。其结构与热交换器基本相同，

多用合金钢材料制成。

2）冷却空气的蒸发器，有冷却排管和冷风机。

3、氨油分离器

氨油分离器用于分离经压缩后的氨气或氟利昂蒸汽中的润滑油。其结构见第

二章第四节中的有关内容。

4、氨液分离器

氨液分离器用于分离来自蒸发器的气态氨中的液氨，防止带入压缩机内；按

外形可分为三种：立式、卧式和T式型。常用的为立式氨液分离器（图3T0）,

多为低合金钢板卷制的圆筒形结构，由筒体、封头接管等部分组成。

5、集油器

为了保证操作人员的安全，减小氨液的损失，当系统中各有关容器放油时，

可将油先排至集油器，再从集油器中排出。集油器（图3T1）多为低合金钢板

焊制的立式圆筒形容器，由筒体、封头等组成。

6、高压储液桶（储氨器、储氨罐）

高压储液桶用来储存冷凝器内所导出的液氨，并保证供应个调节有关设备的

液氨循环量，还起到液封的作用，以防止高压氨气窜到低压管路中。以氨为制冷

剂的高压储液桶（图3-12）为卧式圆筒形容器，由壳体、封头等部分组成，多

为低合金钢板卷焊而成。

第九节烘筒烘干工艺

一、烘筒烘干的原理

烘筒在"织、'印染、泡纸、橡胶及洗染等行业应用较为广泛。烘筒烘燥机是

一种干燥设备。烘燥过程是由进入烘筒内部的高温载热体（如饱和蒸汽或过热蒸

汽）通过烘筒表面散发热量，使与之接触的物质（如布匹、纸张等）中的水分吸

热汽化，散向空间，从而达到干燥的目的。

二、烘筒的分类

烘筒烘燥机的类型按烘筒排列方式分，有立式、卧式和桥式三中。其中以立

试应用最为广泛，在立式烘筒烘燥机中，可分为单柱、双柱、三柱或四柱。每对

立