压力容器培训讲义概述课件

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1psi=0.006895MPa,；,KPa,=10,3,Pa,；,MPa,=10,6,Pa,从上述分析可知，,压力与压强是两个概念不同的物理量，但是在一般工程技术上，人们习惯于将压强称为压力。,9/17/2024,压力的概念,（一）大气压力,概念：地球表面覆盖一层厚厚的大气，受地心的吸引产生重力，所以地球表面的大气层对地表及其上的物体产生大气压力，即所谓的大气压。,大气压随着高度升高而减小，所以高山上的大气压比海平面上的小。为了使计算有个基准点，将海平面的大气压,101.325kPa,称做一个,标准大气压,（物理大气压）。相当于,0.1MPa,。,1,工程大气压,=1,千克力,/,厘米,2,=0.098MPa,9/17/2024,（二）绝对压力、表压力与负压力,正压力,:,当容器内介质压力高于大气压时；,负压力,:,当容器内的压力低于大气压力时，称负压或真空。,绝对压力：压力容器内的实际压力。,表压力,:,压力表的读数，容器内介质压力超出大气压力的部分。,绝对压力、表压力两者关系：,P,绝,=P,表,+P,大气,。,通常所说的压力均指,表压力,。,9/17/2024,压力表、真空压力表,9/17/2024,压力容器的压力源,（,1,）来自外部，其压力源一般是气体,压缩机或蒸汽锅炉,。,容积型压缩机:通过压缩气体体积，增加气体密度来提高气体压力。,速度型压缩机:通过增加气体流速，使气体的动能转变为势能来提高压力。,蒸汽锅炉:是利用燃烧放出的热量将水加热蒸发而产生水蒸汽的设备。,（,2,）来自内部:液化气体饱和蒸汽压；介质在容器内发生体积增大的化学反应等。,9/17/2024,压力容器的定义,特种设备安全监察条例,2009,版,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,2.5MPa*L,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,0.2MPa,（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于,1.0MPa*L,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。,9/17/2024,压力容器的特点,应用广泛,，特别是石油化工行业，约占压力容器总数的,50%,。此外，还广泛用于机械、冶金、航空、医疗、电力等国民经济各部门和日常生活中。,事故率高,（压力和温度、介质复杂、局部应力、连续运转）,后果严重,（冲击波、碎片、介质）,因此，生产（设计、制造、安装、改造和维修）、使用、检验检测及监督检查等环节全过程管理。,9/17/2024,压力容器的基本要求,强度 抵抗破坏的能力,刚度 抵抗变形的能力,稳定性 保持固有形状不变的能力,耐久性 使用寿命,密封性 可拆处和焊接连接处,9/17/2024,一、压力,压力容器工作时所承受的主要载荷。,（一）,工作压力,:,系指压力容器在正常工作情况下,其,顶部,可能达到的最高,压力（表压力）。,（二）,设计压力,:,在相应设计温度下用以确定容器计算壳体厚度的压力。,压力容器工艺参数,9/17/2024,二,、温度,温度表示方法： 摄氏温标,华氏温标,开氏温标,K,摄氏温标,=5/ 9,（华氏温标,-32,）,=,开氏温标,273.16,（一）介质温度，容器内工作介质的温度，用测温仪表测量。,（二）设计温度，容器在正常工作过程中，在相应设计压力下，表面或金属元件可能达到的最高或最低温度。,9/17/2024,压力容器工艺参数,三、介质:,压力容器内盛装的物料(气、液或气液混合态),1、易燃（爆）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。如乙烷、乙烯、氢、丁烷、丁二烯、丁烯、丙烷、丙烯、甲烷、一氧化碳等均为易燃介质。,9/17/2024,2、毒性介质,化学介质毒性程度参照GB5044职业接触性毒物危险程度分级分为：,（1）极度危害（级）最高允许浓度0.1mg/m3,（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/m3,3、腐蚀性介质,4、混合物质的介质,9/17/2024,压力容器的分类,一、按设计压力分类,（,1,）低压容器：,0.1MPa P,1.6MPa,；,（,2,）中压容器：,1.6MPa P,10MPa,；,（,3,）高压容器：,10MPa P,100MPa,；,（,4,）超高压容器：,100MPa P,。,二、按壳体承压方式分类,内压容器，主要考虑强度指标；,外压容器，主要考虑稳定性。,9/17/2024,内外压,蒸汽加热反应炉,9/17/2024,三、按设计温度分类,低温容器：,t -20 ,；,常温容器：,-20 ,t,450 ,；,高温容器：,t 450 ,。,四、从安置方式分类,（一）固定式容器，固定的安装和使用地点，工艺条件和使用操作人员也比较固定，一般不单独装设，而是用管道与其他设备连接的容器。,（二）移动式容器，无固定地点，环境经常变化，管理比较复杂，容易发生事故。如气瓶、汽车槽车等。,9/17/2024,移动式压力容器,9/17/2024,五、按在生产工艺过程中的作用原理分类,（一）,反应容器,（代号,R,）主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等；,（二）,换热容器,（代号,E,）主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等；,（三）,分离容器,（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的压力容器，例如各种分离器、过滤器、集油器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；,（四）,储存容器,（代号,C,，其中球罐代号,B,）主要是用于储存或者盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，例如各种型式的储罐。,9/17/2024,六、,固定式压力容器安全技术监察规程,分类,（一）,III,类容器,（二）,II,类容器,（三）,I,类容器,1、介质分组,（,1,）第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。,（,2,）第二组介质，除第一组以外的介质。,压力容器发生爆炸时，其危害性大小与工作,介质,、工作,压力,及容器的,容积,等因素有关。,9/17/2024,2、根据设计压力P（,MPa,）和容积（,L,），标出坐标点，确定压力容器类别。,目前在用的压力容器，依然按原来的出厂资料分类；新生产的压力容器，根据其依据的标准来分类。,固定式压力容器安全技术监察规程,于,2009.12.01,起施行，所有新生产的容器均按附件,A,分类。,9/17/2024,第一组介质,9/17/2024,第二组介质,9/17/2024,安全状况等级,对在用容器安全状况的整体评价,分为,1,、,2,、,3,、,4,、,5,级,与检验周期的确定密切相关,9/17/2024,储存容器、分离容器,9/17/2024,反应容器、换热容器,9/17/2024,9/17/2024,压力容器常用的钢材,一、对选用钢材的要求,重点考虑钢材的,机械性能、工艺性能和耐腐蚀性,。,（一）机械性能,1,、强度：材料承受外力而不破坏的能力。,屈服强度和抗拉强度,2,、塑性：材料在外力作用下产生不能恢复原状的永久变形而又不破裂的能力。,3,、韧性：材料抵抗冲击负荷的能力。,4、硬度：材料的软硬程度。反映材料弹性、塑形、强度和韧性的综合指标。,（二）工艺性能（冷塑性和焊接性能）,（三）耐腐蚀性,9/17/2024,（一）普通碳素钢,主要以字母Q+屈服强度值命名，后面还会加上表示质量的等级的ABCD等，如Q235B（二）优质碳素钢,以含碳量的万分比数值及用途表示，如20g（Q245R）,(三) 低合金钢,以含碳量加上主要其他元素表示：如16MnR,含碳量,万分之几,二,、,压力容器常用钢材,9/17/2024,（四）低温用钢,如 0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、16MnDR,（五）高温用钢,15MnVR、15CrMo、 0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti,(六)抗氢腐蚀钢,15Mo、Cr6Mo,新GB713-2008对命名方法的修改,将碳素钢、优质碳素钢和低合金高强钢的命名作了统一，均用原碳素钢的命名方法表示，如：原20g、20R均改为Q245R，原16MnR改为 Q345R。而原铬钼钢、钼钢的命名方法基本不变。,9/17/2024,压力容器的应力及其影响,一、应力,应力是材料力学一个重要概念。它是由压力产生的，是材料内部单位面积上受到的力。单位是Pa、MPa。,应力与压力是不同的两个概念。,二、应力种类,薄膜应力 压力、自重、风载、地震等,温差应力 热胀冷缩,局部应力 不连续部位,组装质量,焊接残余应力,9/17/2024,压力容器的应力及其影响,三、对压力容器安全性的影响,更改用途或操作参数,控制升温降温（高鉻钼钢先升温后升压及先降压后降温）,局部应力导致裂纹和应力腐蚀开裂,不同应力对压力容器具有不同的影响形式与结果，但最终都能导致容器失效。,9/17/2024,第二讲 压力容器结构,压力容器的结构形式是根据容器的作用、工艺要求、加工设备和制造方法等因素确定。,压力容器一般由壳体、封头（端盖）、法兰、密封元件、,人孔,与接管、,支座,等部分组成,。,结构形式有：球形、圆筒形、箱型、锥形及其他。,9/17/2024,9/17/2024,压力容器的基本构成,一、壳体,壳体是压力容器最主要的组成部分，是储存物料或完成化学反应所需的压力空间，其形状有,圆筒形、球形,、箱形、锥形和异形等，最常用的是前两种。,（一）圆筒形壳体,特点：轴对称，圆筒体是一个平滑的曲面，应力分布比较均匀，承载能力较高，且易于制造，便于内件的设置和拆装，因而应用广泛。,1,、筒体：筒体直径较小可以用无缝钢管（,500mm,）；较大时用钢板卷焊。,2,、封头与端盖：凡与筒体焊接连接而不可拆卸的，称为封头；与筒体以法兰等连接而可拆的，称为端盖。,9/17/2024,（二）球形壳体,容器壳体呈球形，又称球罐。,特点：中心对称，受力均匀；在相同的壁厚条件下，球形壳体的承载能力最高，即在同样的内压下，球形壳体所需要的壁厚最薄，仅为同直径、同材料圆筒形壳体壁厚的,1/2,（不计腐蚀裕量）；在相同容积条件下，球形壳体的表面积最小。,经济性：壳壁薄和表面积小，制造时可以节省钢材，比如容积相同时，球形容器要比要比圆筒形节省,30%40%,的钢材。此外，表面积小，对于用做需要与周围环境隔热的容器，还可以节省隔热材料和减少热传导。,不足：制造比较困难，工时成本高；用于反应、传质或传热容器时，既不便于在内部安装工艺内件，也不便于内部互相作用的介质流动。,球罐一般用于储存容器。,9/17/2024,球形容器的优缺点,圆筒形容器的特点,球形容器：,1,、环向应力等于径向应力；,2,、在相同直径和工作压力下，,球形容器受力均匀；,3,、当直径和工作压力时，壳体,簿、体积较大，建造费用较低；,4,、球体体积较大；,5,、仅用于盛装容器。,圆筒形容器：,1,、环向应力等于两倍的径向应力,2,、尽量使受环向应力作用的纵向,焊缝减至最少，一般纵向焊缝,的质量要求比环向焊缝的高,3,、用途广泛,9/17/2024,球罐,9/17/2024,二、密封元件,定义：可拆连接结构中起密封作用的元件。,材料：非金属密封元件，如石棉橡胶板、橡胶,O,形环、塑料垫、尼龙垫等；金属密封元件，如紫铜垫、不锈钢垫、铝垫等；组合密封元件，如铁皮包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫,强制密封,通过紧固端盖与筒体端部的螺栓等连接件强制将密封面压紧来达到密封的目的。如,平垫密封、卡扎里密封,自紧密封,利用容器内介质的压力是密封面产生压紧力来达到密封目的。如,O,形圈密封、伍德密封,半自紧密封,如,双锥密封,9/17/2024,三、接管与人孔,（一）接管,压力容器与介质输送管道或仪表、安全附件管道等进行连接的附件。,形式：螺纹短管式、法兰短管式与平法兰式。,螺纹短管式：一段带有内螺纹或外螺纹的短管，插入并焊接在容器的器壁上，螺纹用来与外部件连接。主要用于连接测量仪表，直径较小。,法兰短管：一端焊有管法兰，一端插入并焊接在容器器壁上，短管长度一般不小于,100mm,。当外面有保温时，短管要求更长。多用于直径稍大的接管。,平法兰式接管：法兰短管式接管除掉了短管的一种特殊型式。直接焊接在容器开孔上的一个管法兰。螺孔是一种带有内螺纹的不穿透孔。,9/17/2024,（二）人孔,用途：为了便于检查、清理容器的内部，装卸、修理工艺内件及满足工艺的需要，一般开设手孔和人孔。,手孔的大小要使人的手能自由通过，并考虑手上还可能握有装卸工具和供安装的零件。一般手孔直径不小于,150mm,。,人孔的大小应能使人钻入，一般内径大于等于,1000mm,的容器，不能利用其他可拆装置进行内部检验和清洗时。,内闭式,：孔盖放在孔壁里面，用两个螺栓（手孔一个）把压马紧压在孔外放置并支承在孔边的横杆上。安装虽然比较困难，但是密封性能很好，容器内介质的压力可以帮助压紧孔盖，有自紧密封效果。所以多用在高温或有毒气体容器上。,外闭式,：一般是一个带法兰的短管和一个平板型盖或稍压弯的不折边的球形盖，用螺栓固定。开启次数多的用铰接的回转盖。,9/17/2024,人孔,9/17/2024,四、封 头,一、凸形封头,（一）半球形封头（受力最好，加工困难）,（二）椭圆形封头（受力较好，应用广泛）,（三）碟形封头（受力较前两者差，用于压力较低、直径较大容器）,（四）无折边球形封头（局部应力大，,用于压力较低、直径较小容器,）,二、锥形封头（介质含有颗粒状、粉末状物质或黏稠液体）,1,、无折边锥形封头,2,、折边锥形封头,三、平板封头,9/17/2024,9/17/2024,封头,椭圆、碟型封头,9/17/2024,五、法兰连接结构,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。,一、法兰的连接与密封作用原理,法兰实际上就是套在管道和容器端部的圆环，上面开有若干螺栓孔，一对相组配的法兰之间装有垫片，用螺栓连接在一起，通过拧紧螺栓来连接一对法兰，并压紧垫片，使垫片表面产生塑性变形，从而阻塞了容器内介质向外流的通道，起到密封作用。,9/17/2024,二、法兰与筒体的连接型式,（一）整体法兰,定义：法兰与法兰颈部为一整体或法兰与容器的连接可视为相当于整体结构的法兰。,平焊法兰,：将法兰环套在筒体外面，用填角焊与筒体连接的法兰。因其结构简单、制造容器而广泛使用。,对焊法兰,：通过锥颈与筒体对焊连接的法兰。因根部带有较厚的锥颈圈，不仅刚性较好，不易变形，而且法兰环通过锥颈与筒体对接，局部应力比较平焊法兰大大降低，而强度增加。制造困难，仅用中压容器上。,（二）活套法兰,定义：法兰环套在筒体外面但不与筒壁固定成整体的法兰。,（三）任意式法兰,将法兰环开好坡口并先镶在筒体上，然后再焊在一起的法兰。只用在直径较小的低压容器上。,9/17/2024,平焊、对焊法兰,9/17/2024,三、法兰密封面及垫片,（一）法兰密封面,平面型,：只有一个光滑的平面，为改善密封性能，常在密封面上车制出几道宽约,1mm,、深约,0.5mm,的同心圆沟槽。这种密封面结构简单，容易加工，但安装时垫片不易装正，紧螺栓时也易挤出，一般用于,低压、无毒介质,的容器上。,凹凸型,：法兰的密封面分布为凹凸面，且凸面高度略大于凹面深度。安装时吧垫片放在凹面上，因此容易装正，且紧螺栓时也不会挤出。其密封性能好，,用于中压容器,。,榫槽型,：在一对法兰的密封面上，将其中一个加工出一圈宽度较小的榫头，将另一个加工出于榫头相配合的榫槽，安装时垫片放在榫槽内。这种密封面因垫片被固定在榫槽内，不可能向两边挤出，所以密封性能更好。且垫片比较窄，减轻了压紧螺栓的负荷。但这种密封面结构复杂，加工困难，且更换垫片比较费事，榫头也容易损坏。所以，一般,只用于易燃或有毒的工作介质或工作压力较高的中压容器上,。因其在氨生产设备上用的较多，所以又称氨气密封。,9/17/2024,平面型、凹凸型、榫槽型密封,9/17/2024,（二）垫片,法兰密封面即使经过精密的加工，法兰面之间也会存在微小的间隙，而成为泄漏的通道。,垫片的作用,就是在螺栓的栓紧力作用下产生塑性变形，以填充法兰密封面之间存在的微小间隙，堵塞介质泄漏通道，从而达到密封的目的。,9/17/2024,四、法兰连接的紧固型式,螺栓紧固,：结构简单、安全可靠，法兰通常都广泛采用这种紧固型式，但也存在拆装费时的弱点。所以，这种紧固型式只用于一些不经常拆卸的法兰连接。,带铰链的螺栓紧固,：用在容器端盖需常开启的，法兰上螺孔开有缺口，用这种紧固型式拆卸时不用从螺栓上卸下螺母，只要拧松后螺栓就可绕铰链轴从法兰边翻转下来。,快开式,：一种不用螺栓紧固的法兰连接结构，用于端盖开启频繁的容器。这种紧固型式具有一对形式比较特殊的法兰，与容器筒体连接的法兰较厚，中间有一天环形槽，槽外端部圈环内侧开有若干个齿形缺口；焊在端盖上的法兰较薄，其厚度略小于筒体法兰上环形槽的宽度，其外径略小于环形槽的内径。法兰外侧开有齿形缺口，节距与筒形法兰上齿形缺口节距相同。装配时把端盖法兰的缺口对齐筒体法兰上的齿，并放入环形槽内，然后转动端盖约一个槽齿的距离，使两者的齿相对齐，两个法兰即连接完毕。,9/17/2024,带绞链的螺栓紧固,9/17/2024,快开式结构,9/17/2024,六、支 座,支承与固定压力容器,一、立式容器支座,（一）悬挂式支座,（二）支承式支座,（三）裙式支座,二、卧式容器支座,（一）鞍式支座,（二）支承式支座,三、球形容器支座,（一）赤道正切柱式支承,（二）裙式支座,9/17/2024,压力容器本体,(1),压力容器与外部管道或者装置焊接连接的第一道环向接头的坡口面、螺纹连 接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或者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的连接焊缝。,压力容器本体中的主要受压元件,包括壳体、封头,(,端盖,),、膨胀节、设备法,兰，球罐的球壳板，换热器的管板和换热管，,M36,以上,(,含,M36),的设备主螺柱以及公称直径大于或者等于,250mm,的接管和管法兰。,9/17/2024,第 三 讲,压力容器的安全装置,9/17/2024,压力容器安全装置,压力容器超压的原因：,操,作失误或零件破损,充装过量液体受热膨胀,器内燃烧爆炸生成高温高压气体,器内化学反应失控,器内液化气体受热饱和蒸气压增大,9/17/2024,压力容器安全装置,操作失误或零件破损引起容器超压有两种情况：,1,、压力较高的气体进入许用压力较低的容器内,原因：减压阀损坏，或操作失误打开旁通阀,2,、器内产生的气体无法排出造成压力不断升高,原因：出口阀损坏或因操作失误而被关闭,充装过量液体受热膨胀而超压：,原因：当器内液体的温度受环境的影响稍有升高时，压力急剧增大。,这类事故多发生在气瓶之类的小型容器上！,9/17/2024,压力容器安全装置,器内燃烧爆炸生成高温高压气体有两种情况：,1,、器内混合气体爆炸,原因：可燃气体中混入助燃气体，当混合气体中可燃气体的浓度在一定的爆炸范围内时，往往在查,不清点火源,的情况下，燃烧生成气体，压力急剧上升。,2,、器内发生燃烧反应,原因：固体或液体,可燃物,及助燃气体，,在一定的条件下发生氧化反应，产生大量的,燃烧热，是气体受热膨胀，压力急剧上升,。,在容器内发,生的混合气体爆,炸，引燃源可以,是静电火花、冲,击、摩擦及绝热,压缩，也可能是,自燃。,容器内的可燃物一般是杂物或残留物，,这些物质有时在稍高的温度下就会自燃。,9/17/2024,压力容器安全装置,器内化学反应失控造成容器超压：,在容器内一般装有搅拌装置以及夹套或蛇管等冷却装置，以排除反应热，防止器内压力和温度的过分升高，使反应失控。,失控的原因：投料计量错误、原料不纯、催化剂使用不当,;,搅拌器或冷却水停止循环，造成局部高热，最后导致失控。,器内液化气体以外受热饱和蒸气压增大：,密闭的容器内将气体加热，则它的体积膨胀将受到容器容积的限制而表现为压力升高。,9/17/2024,压力容器安全装置,压力容器的泄漏,1.,产生的原因：,设备材质的变化，产生泄漏点。（腐蚀、侵蚀、老化等）,运转和控制方面的异常。（冻堵、系统紊乱、停水、停电、停气等）,维修、防护方面的不当或检查失误。,9/17/2024,压力容器安全装置,2.,泄漏处理措施：,装置区设置可燃气体检测仪，一旦物料泄漏立即报警。,中央控制室的操作人员立即停车，开动灭火喷水器，将蒸汽冷凝，液态烃可以用事故处理槽回收，并有惰性介质保护。,喷水系统在装置周围和内部形成水幕。,中央控制室的操作人员控制一切工艺变化。,如果仪表系统的压缩空气出了故障，应当与氮气系统接通，有次序地停车。,9/17/2024,压力容器安全装置,3.,泄漏的预防：,防止泄漏必须根据泄漏类型、泄漏物质状态、泄漏压力、泄漏时间等选择适当的方法。,在运转、维护时采取操作检查等预防措施，包括制止突然泄漏的应急措施。,9/17/2024,泄漏的检查方法,直观法(人体器官),涂液法,辅助工具法(薄膜法、吹纸法、试纸法),仪器检漏法,9/17/2024,压力容器安全装置,压力容器的安全防护装置,：,是,指为了使压力容器能够安全运行而装设在设备上的一种附属机构，又称安全附件。,用,于压力容器的安全附件：安全阀、爆破片、液位计、压力表、温度计、紧急切断装置、安全连锁装置等。,9/17/2024,压力容器安全装置,安全防护装置的分类：,按使用性能或用途可分为四大类型：,联锁装置,为了防止操作失误而设置的控制机构。,警报装置,容器在运行过程中出现不安全因素致使容器处于危险状态时能自动音响或其他明显报警讯号的仪器。,计量装置,指能自动显示容器运行中与安全有关的工艺器具。,泄压装置,指容器超压时能自动泄放压力的装置。,9/17/2024,安全泄压装置,类型,:,按工作原理和结构形式可分为四种,:,阀型 断裂型 熔化型 组合型,9/17/2024,压力容器安全装置,阀型泄压装置,安全阀,优点： 仅仅排放压力容器内高于规定部分压力，到正常,操作压力时，它自动关闭。,可重复使用。,安装调整也比较容易。,缺点： 密封性能较差。,阀的开启有滞后现象，因而泄压反应较慢。,用于介质为一些不洁净的气体时，阀口有被堵塞和,阀瓣有被粘住的可能。,注：不宜用于介质具有剧毒性的设备，更不能用于器内有可能,产生剧烈的化学反应而使压力急剧升高的设备。,9/17/2024,压力容器安全装置,断裂型泄压装置,爆破片和爆破帽,优点： 密封性能好，动作迅速，,爆破压力精度高，泄放量大。,泄压装置的动作不受介质集聚状态的影响。,能满足因化学反应而产生的爆炸性气体超压泄放。,缺点： 泄压之后，爆破元件不能继续使用，容器就得 被迫停止运行。,爆破元件寿命较短。,爆破元件动作压力不易准确预测和严格控制。,是通过爆破膜,片（帽）的破裂,而泄放介质，以,降低容器内的压,力。,9/17/2024,压力容器安全装置,熔化型泄压装置,易熔塞,优点：结构简单，更换容易。,缺点：装置动作后，元件不能,继续工作，容器被迫停,止运行。,是利用装置内的低熔点,合金在较高的温度下融化，,打开通路，使器内气体从孔,内排出而泄放压力的。,9/17/2024,压力容器安全装置,组合型泄压装置,是由两种形式的泄压装置组合而,成的。,常用的是 安全阀和爆破片或易熔塞的组合结构。,优点：解决了安全阀的泄漏和断裂型被迫停止运行的情况。,缺点：比较复杂。,适用场合：介质为具有腐蚀性的液化气体，或剧毒、稀有气,体的容器,;,设备内升压速度极高的反应容器。,9/17/2024,压力容器安全装置,压力容器的安全泄放量：,是指压力容器超压时为保证它的压力不会再升高而在单位时间内所必须泄放的气量。,是容器在单位时间内由产生气体压力的设备所能输入的,最大气量，或容器在受热时，单位时间内所能蒸发、分解出,的最大气量，或容器内部的工作介质发生化学反应，在单位,时间内所能产生的最大气量。,安全泄压装置的作用是防止压力容器超压！,9/17/2024,压力容器安全装置,安全阀的组成：,主要由阀座、阀瓣、加载机构三部分组成,安全阀的工作原理：,当容器内压力超过某一定值时，依靠介质自身的压力自动开启阀门，迅速排出一定数量的介质。当容器内的压力降到允许值时，阀又自动关闭，使容器内压力始终低于允许压力的上限，自动防止因超压而可能出现的事故 。同时，由于排气时发出较大的响声，也起到自动报警的作用。,9/17/2024,压力容器安全装置,安全阀的分类,：,（,1,）按整体结构及加载机构的形式分：,重锤式安全阀 弹簧式安全阀 脉冲,式安全阀,（,2,）按照气体排放方式的不同分,全封闭式 半封闭式 敞开式,（,3,）按阀瓣开启最大高度与阀孔直径之比分,微启式 全启式,9/17/2024,9/17/2024,9/17/2024,9/17/2024,压力容器安全装置,安全阀必须满足的基本要求：,必要的密封性,可靠地开启,及时稳定地排放,适当地关闭,关闭后的密封,9/17/2024,压力容器安全装置,安全阀的选用：,要考虑三点即 结构形式 压力范围 排放量,安全阀的安装要求：, 安全阀应铅直安装,在压力容器液面以上的气,相空间，或安装在连接压力容器气相空间的管道上。, 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面积。, 压力容器与安全阀之间不宜装设中间截止阀门。如加装运行时必须全开，并加铅封。,必须大于设备的,安全泄放量,，保,证安全阀开放能及时排放出一部分介,质，避免器内压力继续升高。,9/17/2024,压力容器安全装置, 安全阀装设位置，应便于它的日常检查、维护和检修。, 介质为极度和高度危害或易燃易爆介质的容器，安全阀的排,出口应引至安全地点，并进行妥善处理。,安全阀的调整和校验：, 安全阀在安装前应进行耐压试验和气密性试验, 安全阀进行校验和压力调整时，必须有使用单位主管锅炉压力容器安全的技术人员在场；,调整及校,验装置,用压力表的精度应不低于,1,级,，,在线调校时应有安全防护措施。,9/17/2024,压力容器安全装置, 校验过程中，校验人员应及时做好记录。,校验合格的安全阀，在安装好有关附件装置后应进行铅封，以防止随便改变已调整好的状态。,安全阀的维护和检查：,要经常保持安全阀的清洁。,发现安全阀有泄漏迹象时，应及时更换或检修。,为保持安全阀灵敏可靠，,每年,至少做一次定期检验。,9/17/2024,压力容器安全装置,安全阀常见故障：,密封不严，在容器正常工作压力下有渗漏。,阀门造成的损坏，到规定的压力时阀门不动作。,不到规定压力提前开启。,排气后压力继续上升。,阀瓣频跳或振动。,排放后阀瓣不回座。,9/17/2024,压力容器安全装置,爆破片,又称防爆片、防爆膜, 爆破片的特点：,爆破片是一种断裂型安全泄压装置，,密封性较好，卸压较快。,只能一次性使用,容器内压力超过正常工作压力，达,到设计压力，它即自行爆炸。,9/17/2024,压力容器安全装置, 爆破片的安装：,爆破片与容器的连接管线应为直管，泄放管线应尽可能垂直安装，管线通道横截面积不得小于爆破元件的泄放面积。 若流体为易燃、有毒或剧毒介质时，则应引至安全地点作妥善处理。,爆破片应与容器液面以上的气相空间相连。,爆破片的安装要可靠，夹紧装置和密封垫圈表面不得由油污，夹持螺栓要上紧，以防爆破元件受压后滑脱。,9/17/2024,压力容器安全装置,运行中注意观察，经常检查法兰连接处有无泄漏，一旦发现应及时做出处理。,由于特殊要求，在爆破片和容器间必须装设切断闸时，则要检查阀的开闭状态，并应有具体措施确保运行中使阀处于全开位置。,爆破片或安全阀装置的结构、所在部位及安装都应便于检查和修理，且不应失灵。,9/17/2024,压力容器安全装置,爆破片的定期检验：,爆破片更换规定：,对于超过最大设计爆破压力而未爆破的爆破片应立即更换；,在苛刻条件下使用的爆破片应每年更换；,一般爆破片应在二三年内更换；,引进设备上的爆破片，可按引进装置的有关规定执行。,9/17/2024,压力容器安全装置,压力表,9/17/2024,压力容器安全装置,压力表选用要求：, 压力表的量程,压力表的最大量程，即表盘刻度极限值应与容器的工作 压力相适应。,压力表的量程为容器最高工作压力的1.53倍，最好取2 倍。, 压力表的测量精度,压力容器上常用的压力表的精度等级为1.6级（中高压）或2.5级,（,低压）,。,压力表的表盘大小,保证操作人员能清楚地看到压力指示值。表盘直径不应小于100mm。,9/17/2024,压力容器安全装置,在装用压力表前对表要进行校验，并在刻度盘上用红线明确指出压力容器的工作压力。,压力表禁止继续使用的条件：,指针失灵,表面玻璃破碎或表盘刻度模糊不清,铅封损坏或超过校验有效期限,表内弹簧管泄漏或压力表指针松动,指针断裂或外壳腐蚀严重,其他影响压力表准确的缺陷,注,:,在使用中尽可能减,少冲击，尤其是水击。,9/17/2024,压力容器安全装置,压力表安装应满足的要求：,装设位置应便于操作人员观察和清洗,为便于拆卸，压力表与压力容器之间，应装设三通旋塞,或针形阀,用于水蒸汽介质的压力表，在压力表与压力容器之间应,装有存水弯管,用于具有腐蚀性或高粘度介质的压力表，在压力表与压,力容器之间应装设充填液体隔离介质的缓冲装置或使用抗腐,蚀的波纹平膜式压力表,压力表的连接管不准有漏水、漏气现象,9/17/2024,压力容器安全装置,压力表常见的故障：,指针不动,指针抖动,指针在无压时回不到零位,指示不正确，超过允许误差,9/17/2024,压力容器安全装置,液面计,是一种用来观察容器内液面高低的附件,9/17/2024,压力容器安全装置,液面计的选用：,低压容器选用管式液面计，中、高压容器选用板式液面,计,盛装,0,以下介质的压力容器，应选用防霜液面计,寒冷地区室外使用的液面计，应选用夹套型或保温型结,构的液面计,用于易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体,压力容器上，应采用玻璃板液面计或自动液面指示器，应有,防止泄漏的保护装置,要求液面指示平稳的，不应采用浮子式液面计，可采用,结构简单的视镜,9/17/2024,压力容器安全装置,液面计的安装与维护：,液面计应安装在便于观察的位置；,安装前水压试验：低、中压1.5倍公称压力，高压1.25倍；,液面计上最高和最低安全液位应做出明显的标志。,注意：,液面计有下列情况时应停止使用并更换,1,、超过检验周期,2,、玻璃板（管）有裂纹、破碎,3,、阀件固死或不起作用,4,、出现假液位,5,、液面计指示模糊不清,9/17/2024,压力容器安全装置,温度计,9/17/2024,压力容器安全装置,在需要控制壁温的压力容器上：,必须装设测试壁温的测温仪表（或温度计），,测温仪表应按国家计量部门的有关要求进行定期校验。,放,空管：,用处,:,为了防止可能出现超温、超压、爆炸等恶性事故，宜设置自动或就地手控紧急放空管。,放空口应设在防雷保护范围内，为防静电，放空管应有良好的接地设施。,9/17/2024,温度计基本工作原理,（,1,）膨胀式温度计是利用物质受热后膨胀的原理为基础，当测温敏感元件在受热后尺寸或体积发生变化来直接显示温度的变化。,（,2,）压力式温度计也是利用物质受热后膨胀这一原理为基础，即利用介质（一般为气体或液体）受热后，体积膨胀而引起封闭系统中压力变化，通过压力大小而间接测量温度的。,（,3,）电阻式温度计是利用热电效应原理，即利用导体和半导体的电阻与温度之间存在着一定的函数关系，利用这一函数关系，可以将温度变化转换为相应的电阻变化。,（,4,）热电偶温度计是利用两根不同材料的导体两个连接处的温度不同产生热电势的现象制成的。,（,5,）辐射式温计是利用物质的热辐射特性来测量温度的。由于是测量热辐射，因而测温元件不需要与被测介质相接触，这种测量称为非接触式测量，测量仪表称为辐射式测温计。这种温度计因为是利用光的辐射特性，所以可以实现快速测量。,9/17/2024,温度的选用,（,1,）膨胀式温度计：测温范围为,-200700,度，常用于轴承、定子等处的温度作现场指示。,（,2,）压力温度计：测温范围为,0300,度，常用于测量易爆、有震动处的温度，传示距离不很远。,（,3,）电阻温度计：测温范围为,-200300,度，常用于液体、气体、蒸汽的中、低温测量，能远距离传送。,（,4,）热电偶温度计：测温范围为,01600,度，常用于液体、气体、蒸汽的中、高温测量，能远距离传送。,（,5,）辐射式温度计：测温范围为,6002000,度，常用于测量火焰、钢水等不能直接测量的高温场合。,9/17/2024,压力容器安全装置,紧急切断阀,（,1,）每个紧急切断阀在出厂前必须进行耐压、密封、动作时间及过流闭止等试验，并具有合格证书，试验或检验报告。,（,2,）紧急切断装置（包括紧急切断阀、远控系统以及易熔塞、自动切断装置等），要求动作灵活、性能可靠且便于维修。,（,3,）易熔塞的易熔合金熔融温度应为,7050C,。,（,4,）油压式或气压式紧急切断阀应保证在工作压力下全开，并持续放置,48,小时不至引起自然闭止。,（,5,）紧急切断阀自关闭时起，应在,10,秒内闭止。,（,6,）紧急切断装置不得兼作阀门使用。,（,7,）紧急切断装置在使用过程中应进行定期检验和试验，以保证灵敏可靠。,减压阀,快开门式压力容器联锁装置,9/17/2024,第四讲,压力容器常用介质及其特性,9/17/2024,第一节 常用介质的基础知识,物质的状态,气态,无固定的形状,无固定的体积,不受膨胀限制的情况下,无限膨胀的性质,液态,无固定的形状,有固定的体积,固态,有固定的形状,有固定的体积,9/17/2024,常用介质的基础知识,物态的变化,气化 液体变为气体的过程(吸热),两种方式:蒸发和沸腾,液化 气体变为液体的过程,固化,熔化,升华,9/17/2024,常用介质的基础知识,饱和蒸汽压,在密闭条件中，在一定温度下，与液体处于相平衡的蒸气所具有的压力,同一物质在不同温度下有不同的蒸气压，并随着温度的升高而增大。,饱和状态,气、液两相处于相对稳定的平衡共存状态,饱和液体、饱和气体,液化气体的降压，采取降温方式,9/17/2024,常用介质的基础知识,临界温度,使物质由气相变为液相的最高温度。,高于临界温度，无论加多大压力都不能使气体液化 。,高压液化气体在使用、运输过程中温度可能超过其临界温度。,临界压力,在临界温度时，使气体液化所必须的最低压力。,O,2,9/17/2024,临界温度,O,2,-117, ,加压 不能液化,-118, ,加压（,5MPa,）能液化,-168, ,加压 能液化,-183,常压 液化,-218,常压 固化,9/17/2024,常用介质的基础知识,闪点,可燃液体所挥发的蒸气和空气混合后，当点火源与之接近时，能发生闪燃的最低温度。,闪点越低，燃烧危险性越大。,燃点,可燃液体所挥发的蒸气和空气混合后，当点火源与之接近时，能发生持续燃烧的最低温度。,9/17/2024,常用气体的分类,名称,临界温度,变化范围,相态,气体举例,压缩气体,t,c,-,5,0,临界温度低于环境温度,在充装、运输、使用中均为气态,氧气,高压液化气体,-,5,0,65,临界温度高于环境温度,气液两相平衡,氨,溶解气体,乙炔,9/17/2024,常用气体的特性,1,、,氧气,：助燃性气体、,禁油,，与油脂接触能发生自燃,2,、,氢气,：易燃、窒息性气体、化学性质活泼,一定条件下与钢材发生氢腐蚀.,3,、氮气：化学性质不活泼、置换或气密性试验用气体、注意其,窒息性,危险,4,、,惰性气体,（常见氩气）：化学性质极不活泼,5,、,CO,：无色剧毒可燃气体，煤气中毒,9/17/2024,常用气体的特性,6,、,甲烷,：天然气的主要成分.临界温度-82.6,临界压力4.59MPa,爆炸极限5%-15%,比重0.55,比空气轻,7,、,二氧化碳,：高压液化气体,低浓度无毒、高浓度有毒，有刺激麻醉作用,8,、,氯,：草绿色刺激性气体,剧毒气体、贮器表面会因气化降温结霜,遇水生成盐酸或次氯酸,9,、,硫化氢,：臭鸡蛋味、有毒,10,、,液化石油气,：混合物、微毒性、比空气重,爆炸极限2%-10%,膨胀系数大,9/17/2024,常用气体的特性,11、,氨气,：无色有刺激性，比重0.5971，与氯气自燃生成不稳定氯化氮，极易爆炸，与铜不相容,12、,乙炔,：溶解气体，性质十分活波，能发生聚合、分解反应，与铜生成爆炸性的乙炔铜，极易溶解于丙酮，储存容器的 特殊结构,13,、二甲醚又称甲醚，简称,DME,，在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。气体比重,1.6,，熔点,-141.5,，沸点,-24.9,，室温下蒸气压约为,0.5MPa,，与石油液化气（,LPG,）相似。爆炸极限,3.4-18.2,%，,溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为,1455kJ/mol,。常温下,DME,具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。,9/17/2024,介质的燃烧特性和预防,一、燃烧及燃烧条件,燃烧定义,：是一种放热常伴随发光的化学反应，是化学能转变成热能的过程。最常见最普遍的燃烧现象是可燃物在空气或氧气中的燃烧。,燃烧的条件：,1,、可燃物,2,、助燃物,3,、着火源,每一个条件要有一定的量，相互作用，燃烧才能发生。,9/17/2024,介质的燃烧特性和预防,燃烧的种类,闪燃,：一定温度下，易燃可燃液体表面蒸汽和空气的混合气与火焰接触，闪出火花但随即熄灭的瞬间燃烧过程,着火,：可燃物受外界引火源直接作用而开始的持续燃烧现象,自燃,：可燃物因受热或自身发热是温度上升，当达到一定温度时发生的自行燃烧现象,爆燃,：可燃物质和空气或氧气的混合物由引火源点燃发生的全空间燃烧现象(亚音速传播),9/17/2024,介质的燃烧特性和预防,二、爆炸极限及其影响因素,概念,:,可燃气体、可燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时,遇到火源就会发生爆炸，这个遇到火源能够发生爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。通常用可燃气体在空气中的体积百分比表示，可燃粉尘则以,mg/L,表示。,爆炸极限范围越宽，下限越低，爆炸危险性也就越大。,9/17/2024,介质的燃烧特性和预防,什么叫易燃介质（易爆介质）？,是指其与空气混合的爆炸下限,20%,的气体。,例：氢气,4-74%,；氨,15.5-17%,；,苯,1.4-7.1%,；一氧化碳,12.5-74.2%,爆炸极限随温度、压力、直径等因素变化而变化，并不是一成不变的。,9/17/2024,介质的燃烧特性和预防,三、防止易燃介质燃烧爆炸的措施,（一）火源控制,1,、明火控制,2,、摩擦与撞击火花的控制,3,、其他火源的控制,4,、电器火花的控制,（二）防止易燃介质的泄漏,尽量减少法兰连接，采用无缝钢管，投用前进行,气密试验,。,9/17/2024,杨高南路加气站爆炸事故,9/17/2024,事故原因,上海浦三路油气加注站爆炸事故原因，是在停业检修过程中，现场施工人员违章作业，在未对与管道相通的,2,号储气罐进行有效安全隔离情况下，用压缩空气对管道实施气密性试验，导致该储气罐内未经清洗置换的液化石油气与压缩空气混合，引起化学性爆炸。,11,月,24,日发生的这起加油站爆炸事故，造成,4,人死亡、,40,多人受伤。据目击者介绍，一名妇女刚刚骑车经过距爆炸现场,300,米外菜场时，当场被一块飞来碎石击中头部。急救人员赶到后，发现该妇女已经不治身亡。,9/17/2024,工业毒物及其对人体的毒害,工业毒物与中毒,一般来说，凡作用于人体产生有害作用，引起机体功能或器质性病理变化的物质都叫毒物。在生产过程中所使用或产生的毒物叫工业毒物。在劳动过程中，工业毒物引起的中毒叫职业中毒。,形式：气体、蒸汽、雾、烟、粉尘,侵入人体的途径：,呼吸道,、皮肤、消化道,9/17/2024,介质的腐蚀性及预防,腐蚀的分类,腐蚀机理分:,化学腐蚀 腐蚀过程无电流产生,电化学腐蚀 有电流产生,腐蚀部位分:,全面腐蚀,局部腐蚀(孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀等),9/17/2024,介质的腐蚀性及预防,腐蚀的预防,正确选材,合理设计和施工,设备的维护保养,钝化法,加入缓蚀剂,电化学保护法（阴极、阳极）,防腐蚀涂料,9/17/2024,介质的爆炸性及预防,爆炸,:物质从一种状态迅速转变成另一种状态,并在瞬间放出大量能量,同时产生巨大声响的现象。,爆炸的分类,物理性爆炸 物理性因素，因状态或压力突变而强力 崩裂,化学性爆炸 发生化学反应，产生高温高压,9/17/20