静止设备安装工程PPT课件

1、静置设备安装工程 安装后处于静止状态即在生产操作过程中无需动力传动的设备称为静置设备。这些设备大都不作为定型设备批量生产，而是按照设计图纸，由制造厂生产或由施工单位在现场制造，故又称之为非标准设备或非定型设备。 静置设备包括容器、塔、油罐、球罐、气柜、火炬、排气筒等。这里我们主要讲一下静置设备整体安装部分（主要包括容器和塔器）。第1页/共118页1静置设备的分类静置设备分类方法较多，通常可按以下方法进行分类：1.1按设备的设计压力（P）分类第2页/共118页1.1按设备的设计压力（P）分类设备分类名称设备分类名称 设备设计压力设备设计压力P P（MPaMPa） 真空设备真空设备 P P0 0

2、常压设备常压设备 P P0.1 0.1 低压设备低压设备 0.1P0.1P1.6 1.6 中压设备中压设备 1.6P1.6P10 10 高压设备高压设备 10P10P100 100 超高压设备超高压设备 P100 P100 第3页/共118页1.2按设备在生产工艺过程中的作用原理分类 反应设备（代号R） 反应设备指主要用来完成介质化学反应的压力容器。如反应器、反应釜、分解锅、聚合釜、高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球（球形蒸煮器）、磺化锅、煤气发生炉等。 换热设备（代号E） 换热设备主要用于完成介质间热量交换的压力容器称为换热设备。如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、

3、消毒锅、染色器、烘缸、蒸锅（蒸缸或炒锅）、预热锅、煤气发生炉水夹套等。第4页/共118页 分离设备（代号S） 分离设备主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的压力容器称为分离设备。如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、干燥塔、气提塔、分气缸、除氧器等。 储存设备（代号C，其中球罐代号B） 储存设备主要时用于盛装生产用的原料气体、流体、液化气体等的压力容器。如各种形式的贮槽、贮罐等。第5页/共118页1.3按压力容器安全技术监察规程（即按设备的工作压力、温度、介质的危害程度）分类 一类容器 （1）非易燃或无毒介质的低压容器 （2）易燃或有毒介质的低压分离器外壳或换热器外壳。

4、二类容器 （1）中压容器； （2）剧毒介质的低压容器； （3）易燃或有毒介质（包括中度危害介质）的低压反应器外壳或贮罐； （4）低压管壳式余热锅炉； （5）搪玻璃压力容器。第6页/共118页 三类容器 （1）毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和PV0.2MPam3的压力容器； （2）易燃或毒性程度为中度危害介质且PV0.5MPam3的中压反应容器和PV10MPam3的中压储存容器； （3）高压、中压管壳式余热锅炉； （4）高压容器、超高压容器。第7页/共118页1.4按结构材料分类 制造设备所用的材料有金属和非金属两大类。 金属设备目前应用最多的是低碳钢和普通低合金钢。在腐蚀严重或产品纯度

5、要求高的场合使用不锈钢，不锈复合钢板或铝制造设备；在深冷操作中可用铜和铜合金；不承压的塔节或容器可采用铸铁。 非金属材料可用作设备的衬里，也可作独立构件。常用的有硬聚氯乙烯、玻璃钢、不锈性石墨、化工搪瓷、化工陶瓷以及砖、板、橡胶衬里等。第8页/共118页1.5按介质安全性质分级 易燃、易爆介质 易燃介质亦即爆炸危险介质，系指其气体或液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%（体积百分数），或爆炸上限与下限之差值不小于20%的介质。例如氢的爆炸下限为4.00%，上限为74.20%；乙醇（蒸汽）的爆炸下限为3.28%，上限为18.95%。第9页/共118页 介质毒性的分级 化

6、学介质的毒害程度以国家有关标准规定的指标为基础进行分级，可分为极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害四级。 （1）极度危害（级） 极度危害介质的最高允许浓度不大于0.1mg/m3。如乙烯胺、二甲基亚硝胺、二硼烷、三乙基氯化锡、甲基对硫磷、异氰酸甲酯、汞、硫芥（芥子气）、氯甲醚等。第10页/共118页 （2）高度危害（级） 高度危害介质的最高允许浓度为0.1mg/m3C1.0mg/m3。如：三甲肼、二硝基苯、二硝基氯化苯、三氯化磷、丙烯腈、丙烯酰胺、甲醛、甲酸（蚁酸）、对硝基苯胺、呋喃丹、苯胺、肼、环氧乙烷、臭氧、碱、硫酸二甲酯等。 （3）中度危害（级） 中度危害介质的最高允许浓度为1.0mg/

7、m3C10mg/m3。如一氧化碳、一氯醋酸、乙二胺、乙酸、乙酸酐、二甲胺、二氧化硫、二氯乙烷、丁胺、三氧化硫、三溴甲烷、四氯化碳、甲醇、环已酮、苯、苯酚、苯乙烯、-萘胺、硝酸、乙炔、糠醛、磷酸三丁酯等。（4）轻度危害（级） 轻度危害介质的最高允许浓度为C10mg/m3。第11页/共118页2、容器 容器一般是由筒体（又称壳体）、封头（又称端盖）及其附件（法兰、支座、接管、人孔、视镜、液面计）所组成。容器的结构参见图2.1。图2.1 容器结构图1接管；2人孔；3封头；4液面计；5支座；6筒体第12页/共118页 容器可根据不同的用途、材质、制造方法、形状、承压要求、装配方式、安装位置、壁厚等而有

8、各种不同的分类方法。根据形状分类，容器主要有矩形、球形、圆筒形三种。第13页/共118页 矩形容器由平板焊接而成，制造方便，但承压能力差，只用作小型常压贮槽。球形容器由数块弓形板拼焊而成，承压能力好，但由于安置内件不方便和制造工艺复杂，多用作承受一定压力的大中型贮罐。圆筒形容器是由圆柱形筒体和各种成型封头所组成，制造容易，安装内件方便，且承压能力较好，因此这类容器被广泛应用。第14页/共118页2.1一般容器 平底、平盖容器基本型式见图。顶盖和筒体连接形式分不可拆（A型）和可拆（B型）两种。 平底、锥盖容器。见图。图2.1.1 平底、平盖容器图平底、锥盖容器第15页/共118页无折边锥形底、平

9、盖容器，见图。顶盖和筒体连接形式可分为不可拆（A型）和可拆（B型）两种。折边锥形底、椭圆形盖容器，见图。图90无折边锥形底、平盖容器图 90折边锥形底、椭圆形盖容器第16页/共118页 （5）立式椭圆形封头容器，见图。 （6）卧式椭圆形封头容器，见图。图立式椭圆形封头容器图卧式椭圆形封头容器第17页/共118页2.2带搅拌容器 借助于搅拌器搅拌，向介质传递必要的能量进行化学反应的容器（可带压或常压反应），称有搅拌反应器，习惯上称为反应釜，或称搅拌罐。搅拌设备的结构见图2.2。图2.2 搅拌设备结构图1搅拌器；2罐体；3夹套；4搅拌轴；5压出管；6搅拌轴；7联轴器；8轴承装置；9减速器；10电动

10、机第18页/共118页 搅拌设备在化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。它主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。 搅拌装置搅拌设备 轴封附件罐体 搅拌罐搅拌器传动装置搅拌轴第19页/共118页搅拌装置 搅拌装置按其安装形式可分为：立式容器中心搅拌、偏心式搅拌、倾斜式搅拌、底搅拌、卧式容器搅拌、旁入式搅拌等。由于搅拌操作的多种多样，也使搅拌器存在着许多形式，典型的搅拌器形式有桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺栓式等。轴封 轴封是搅拌设备的一个重要组成部分。转轴密封的形式很多，最常用的有填料密封、机械密封、迷宫密封、浮动环密封等。虽然搅拌器轴封也属于转轴密

11、封的范围，但由于搅拌器轴封的作用是保证搅拌设备内处于一定的正压或真空，防止反应物料逸出和杂质的渗入，因此不是所有转轴密封形式都能用于搅拌设备的。第20页/共118页搅拌罐 搅拌罐包括罐体和装焊在罐体上的各种附件。常用的罐体是立式圆筒形容器，它有顶盖、筒体和罐底（参见图2.2），通过支座安装在基础或平台上。罐体在设计的操作压力、操作温度下，为完成物料的搅拌过程提供了空间。由于物料在反应过程中一般都伴有热效应，即反应过程中放出热量或吸收热量，因此在罐体的外部或内部需设置加热或冷却用的传热装置。例如在罐体外部设置夹套；在罐体内部设置蛇管等。第21页/共118页2.3 高压容器 操作压力大于10MPa

12、的设备通常称为高压求容器。如合成氨中的操作压力1532MPa的氨合成塔；操作压力为20MPa的尿素合成塔；操作压力为30MPa的甲醇合成塔。这些设备通过高压操作，强化介质的化学反应和化工操作过程而生成需要的物质。高压容器的主要构件是筒体、密封件、端盖和筒体端部以及紧固连接件等。其内件按其工艺要求不同，形式多样。高压筒体是高压容器的主体。其基本结构见图2.3。图2.3 高压容器(多层筒体、单层筒体)1.螺栓螺母;2.定盖;3.端部法兰 ;4.多层筒体;5.单层筒体;6.球底第22页/共118页 由于操作压力较高，所以高压容器是一种器壁很厚的设备，因而多采用筒体结构形式。以筒体的结构分类，可有整体

13、式和组合式两大类。其中，整体式高压筒体又可分为铸钢筒体、无缝钢管筒体、单层厚板焊接筒体（单层卷板式、单层瓦片式）和整体锻造式筒体。组合式高压筒体又分为多层包扎式筒体、热套式筒体、错绕扁平钢带式筒体、绕板式筒体、多层卷板式筒体等。第23页/共118页3反应器 化学反应器是化工厂中的主要设备之一。上述带搅拌装置的容器也属于反应器的一种，即反应釜。反应器主要用来完成介质的物理、化学反应，生成新的物质。反应过程的进行不仅受传热、传质过程的影响，而且要受到操作温度、压力、浓度等一系列因素的影响。 根据反应过程和反应器的不同特征，可以有不同的分类方法。按结构形式可分为釜式、管式、塔式和流化床式反应器；按操

14、作压力的高低可分为高压反应器和中低压反应器。第24页/共118页3.1釜式反应器 这类反应器在石油、化工中的应用非常普遍，大多数设有搅拌装置及传热装置。即可以用于间歇（分批）生产，也可以用于连续操作，既可以单釜使用，亦可多釜组合连续操作。3.2管式反应器 管式反应器由单根连续管子或由多根管子平行排列构成。如高压聚乙烯的生产和石脑油裂解的反应设备。第25页/共118页3.3 固定床反应器 固定床反应器使气体和固体物料起化学反应，或使气体在静止状态的触媒催化下进行化学反应的设备。如合成氨加氢脱硫、乙苯脱氢等的反应设备。3.4 流化床反应器 流化床反应器是使参与反应的物质或触媒的固体颗粒物处于激烈地

15、运动状态下进行反应的反应器。一般反应物的流体从反应器底部进入，从顶部引出。如丙烯氨氧化制丙烯腈、萘氧化制苯酐的反应器。第26页/共118页4 塔器 塔设备是化工、石油工业中广泛使用的重要生产设备。用以实现蒸馏和吸收两种分离操作的塔设备分别称为蒸馏塔和吸收塔。这类塔设备的基本功能是提供气、液两相充分接触的机会，使传质、传热两种过程能够迅速有效的进行，还要求能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。4.1 塔设备分类及性能 根据塔内气、液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。 板式塔内沿塔高装有若干层塔板（或称塔盘），液体靠重力作用由塔顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动

16、的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内塔板上逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。 第27页/共118页板式塔结构见图4.1-1。图4.1-1 板式塔示意图1裙座；2气体入口；3壳体；4人孔；5扶梯平台；6除沫装置；7吊柱；8气体出口管；9回流管；10进料管；11塔板；12保温圈；013出料管第28页/共118页 填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液两相在填料的湿润表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。填料塔结构

17、参见4.2。图4.1-2 填料塔示意图1.莲蓬头（喷淋装置）；2.装填料孔；3.液体再分配器；4.填料；5.塔体；6.卸填料孔；7.格栅；8.支持圈；9.出料装置；10.支座第29页/共118页4.2板式塔 按照塔内气、液流动方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。 错流塔板如图4.2-1所示，板间有专供液体流通的降液管（又称溢流管）。适当安排降液管的位置及堰的高度，可以控制板上液体流径与液层厚度，从而获得较高的效率。但是降液管大约要占去塔板面积的20%，影响了塔的生产能力；而且，液体横流过塔板时要克服各种阻力，降低塔的分离效率。第30页/共118页图4.2-1 错流塔板图4.2-2 逆流塔

18、板 逆流塔板如图4.2-2所示，板间不设降液管，气、液同时由板上孔道逆向穿流而过，故又称穿流塔板。这种塔板结构简单，板上无液面落差，气体分布均匀，板面利用充分，可增大处理量及减小压降，但需要较高的气速才能维持板上液层厚度，操作弹性差且效率较低，目前在蒸馏、吸收等气-液传质操作中的应用尚远不及错流塔板广泛。第31页/共118页 常用的板式塔有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形喷射塔以及一些新型塔和复合型塔（如浮动喷射塔、浮舌塔、压延金属网板塔、多降液管筛板塔等）。 泡罩塔 泡罩塔是较早为工业蒸馏操作所采用的一种气液传质设备。每层塔板上装有若干短管作为上升气体通道，称为升起管。由于升起管高出液面，故板上

19、液体不会从中漏下。升起管上复以泡罩，泡罩下部周边开有许多齿缝。在操作条件下，齿缝侵没在板上液层中，形成液封。上升气体通过齿缝被分散成细小的气泡或流股进入液层。板上的鼓泡液层或充气的泡沫体为气、液两相提供了较大的传质界面。液体通过降液管流下，并依靠溢流堰以保证塔板上存有一定厚度的液层。第32页/共118页 泡罩塔的优点是不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，既当气、液负荷有较大的波动时，仍能维持机会恒定的板效率；塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强。缺点是塔板结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，故生产能力不大。而且，板上液流

20、遇到的阻力大,致使液面落差大，气体分布不均，也影响了板效率的提高。第33页/共118页筛板塔 筛板塔是在塔板上开有许多均匀分布的筛孔，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板上液层中鼓泡而出，与液体密切接触。筛孔在塔板上作正三角形排列，其直径宜为38mm，孔心距与孔径之比常在2.54.0范围内。塔板上设置溢流堰，以使板上维持一定浓度的液层。在正常操作范围内，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄露。液体应通过降压管逐板流下。 筛板塔的突出优点是结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔高。主要缺点是操作范围弹性较窄，小孔筛板易堵塞。第34页/

21、共118页浮阀塔 浮阀塔是国内许多工厂进行蒸馏操作时最乐于采用的一种塔型。在吸收、脱吸等操作中也有应用，效果较好。浮阀塔板的结构特点，是在带有降液管的塔板上开有若干大孔（标准孔径为39mm），每孔装一个可以上下浮动的阀片。由孔上升的气流，经过阀片与塔板的间隙而与板上横流的液体接触。国内最常采用的阀片形式有F1型，另外还有V-4型及T型浮阀。 浮阀结构简单，制造方便，节省材料，广泛用于化工及炼油生产中。浮阀塔具有下列优点： 1）生产能力大。由于浮阀安排比较紧凑，塔板的开孔面积大于泡罩塔板，故其生产能力约比圆形泡罩塔板的大20%40%，与筛板塔相近。第35页/共118页 2）操作弹性大。由于阀片可

22、以自由升降以适应气量的变化，故其维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔及筛板塔都宽。 3）塔体板效率高。由于上升气体以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而雾沫夹带量较小，板效率较高。 4）气体压降及液面落差较小。因为气、液流过浮阀塔板时所遇到的阻力较小，故气体的压降及板上的液面落差比泡罩塔板的小。 5）塔的造价较低。浮阀塔的造价约为具有同等生产能力的泡罩塔的60%80%，筛板塔的120%130%。浮阀对材料的抗腐蚀性要求较高，一般都采用不锈钢制造。第36页/共118页喷射型塔 1）舌形塔板 在舌形塔板上冲出许多舌形孔，舌叶与板面成一定角度，向塔板的溢留出口侧张开。上升气流穿过舌孔后，沿舌叶

23、的张角向斜上方以较高速度（2030m/s）喷出。从上层塔板降液管流出的液体，流过每排舌孔时，即为喷出的气流强烈扰动而形成泡沫体，并有部分液滴被斜向喷射到液层上方。最后在塔板的出口侧，被喷射的液流高速冲至降液管上方的塔壁，流入降液管。舌形塔板开孔率较大，故可采用较大气速，生产能力比泡罩、筛板等塔型的都大，且操作灵敏、降压小。当塔内气体流量较小时，不能阻止液体经舌孔泄露。所以舌型塔板也有对负荷波动的适应能力较差的缺点。此外，板上液流被气体喷射后，仍带有大量的泡沫，易将气泡带到下层塔板，尤其在液体流量很大时，这种气相夹带的现象更严重，将使板效率明显下降。这是喷射型塔板一个值得注意的问题。第37页/共

24、118页 2）浮动喷射塔板 浮动喷射塔板是综合舌形塔板的并流喷射与浮阀踏板的气道截面积可变两方面的优点而提出的一种喷射型塔板。这种塔板的主体由一系列平行的浮动板组成，浮动板支承在支架的三角槽内，可在一定角度内转动。由上层塔板降液管流下来的液体，在百叶窗式的浮动板上面流过，上升气流则沿浮动板间的缝隙喷出，喷出方向与液流方向一致。由于浮动板的张开程度能随上升气体的流量而变化，使气流的喷出速度保持较高的适宜值，因而扩大了操作的弹性范围。 浮动喷射塔的优点是生产能力大，操作弹性大，压强降小，持液量小。缺点是操作波动较大时液体入口处泄露较多；液量小时，板上易“干吹”；液量大时，板上液体出现水浪式的脉动，

25、因而影响接触效果，板效率降低。塔板结构复杂，浮板也易磨损及脱落。第38页/共118页 3）浮舌塔板 浮舌塔板是综合浮阀和固定舌形塔板的长处而提出的又一种喷射型塔板。据研究，这种塔板的压强降要比浮阀塔板及固定舌形塔板都低，而操作弹性范围较二者都大，在板效率及泄漏量方面也优于固定舌形塔板。第39页/共118页4.3填料塔 填料塔也是一种重要的气液传质设备。它的结构很简单，在塔体内充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方为填料压板及液体分布装置。液体自填料层顶部分散后沿填料表面流下而湿润填料表面；气体在压强差推动下，通过填料间的空隙由塔的一端流向另一端。气液两相间的传质通常是在填料表面上液体与气相间

26、的界面上进行的。塔壳可由陶瓷、金属、玻璃、塑料等材料制成，必要时也可在金属筒体内衬以防腐材料。为保证液体在整个截面上的均匀分布，塔体应具有良好的垂直度。第40页/共118页 填料塔不仅结构简单，而且有阻力小和便于用耐腐材料制造等优点，尤其对于直径较小的塔、处理有腐蚀性的物料或减压蒸馏系统，都表现出明显的优越性。另外，对于某些液气比较大的蒸馏或吸收操作，若采用板式塔，则降液管将占用过多的塔截面积，此时也宜采用填料塔。 填料是填料塔的核心，填料塔操作性能的好坏，与所选用的填料有直接关系。填料的种类很多，大致可分为实体填料与网体填料两大类。实体填料包括环形填料（如拉西环、鲍尔环和阶梯环）、鞍形填料（

27、如弧鞍、矩鞍）、栅板填料及波纹填料等。实体填料可用金属、陶瓷、塑料等材质制成。网体填料主要是用金属丝网制成，如鞍形网、网、波纹网等 第41页/共118页填料形式参见图4.3。图4.3 填料的形式第42页/共118页 为使填料塔发挥良好的效能，填料应符合以下要求： （1）要有较大的比表面积 单位体积填料层所具有的表面积称为填料的比表面积，以表示，其单位为m2/m3。填料表面只有被流动的液相所湿润，才能构成有效的传质面积。因此，若希望有较高的传质速率，除了需要有较大的比表面积之外，还要求填料由良好的湿润性能及有利于液体在填料上均匀分布的形状。第43页/共118页 （2）要有较高的空隙率 单位体积填

28、料层所具有空隙体积称为填料的空隙率，以表示，其单位为m3/m3。一般说来，填料的空隙率多在0.450.95范围之内。当填料的空隙率较高时，气、液通过能力大且气流阻力小，操作弹性范围较宽。 （3）从经济、实用及可靠的角度出发，还要求单位体积填料的重量轻、造价低，坚固耐用，不易堵塞，有足够的力学强度，对于气、液两相介质都有良好的化学稳定性等。 上述各项条件，未必有每种填料所兼备，在实际应用时，可根据具体情况加以适当选择。第44页/共118页4.4设备水平运输及吊装就位 设备水平运输 设备现场水平运输是指将设备从仓库或堆放地点运至安装地点（基础附近）。塔器类设备组装或拼装时，由于条件限制，不能在基础

29、附近组装。因此，吊装时，也要把组装好的设备进行场内二次运输。第45页/共118页 设备吊装就位 机械化吊装 机械化吊装机械有汽车式起重机、履带式起重机、轮胎式起重机等。 半机械化吊装 半机械化吊装机具主要包括人字架、钢管式和型钢构架式金属抱杆及相应配套的卷扬机、滑轮组、钢丝绳等。 抱杆（单抱杆及双抱杆）是建设工程中吊装大型静置设备的主要起重工具。重型设备的质量在200t以上，设备高度5080m。当机械起重机难以完成吊装时，均可采用抱杆吊装。第46页/共118页 抱杆是由抱杆及相应配套的卷扬机、滑轮组、钢丝绳等组成。 （1）单抱杆吊装塔类设备。塔的质量在350t以内，塔直径较小，可以采用单抱杆起

30、吊。 （2）双抱杆起吊塔器类设备。塔的直径较大，质量在350700t之间，可以采用双抱杆起吊。 （3）塔群吊装 对于塔群的吊装方法，应有周密的施工方案。塔群的安装位置如果为一条直线，塔与塔之间相隔离不远，可以根据具体情况，安装一座双桅杆或单抱杆，通过位移依次吊装，而不宜将每一座塔的抱杆安装、拆除一次。 第47页/共118页5、换热设备 换热器是用来完成各种传热过程的设备，它是化工、石油、核能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。 5.1换热设备分类 热传递有三种基本方式：传导、对流和辐射。换热器依据不同的传递机理设计。在工业生产中，由于用途、操作条件、载热体的特性等不同，出现了各种不同

31、型式和结构的换热器。第48页/共118页按作用原理或传热方式分类 （1）混合式换热器 混合式换热器（或称直接式换热器）是通过换热流体的直接接触与混合作用进行热量交换的。如蒸汽直接加热。 （2）蓄热式换热器 蓄热式换热器大多是用耐火砖垒砌而成。其内部用耐火砖垒砌成“火格子”或者用成形填料填充。它是让两种流体先后通过同一固体填料的表面，热载体先通过，把热量蓄积在填料中，冷流体再通过时将热量带走，从而实现冷、热两种流体之间的热量传递。如炼焦炉的蓄热室的多孔格子砖、空分蓄冷气中卵石等的表面。第49页/共118页 （3）间壁式换热器 间壁式换热器采用固体壁面将进行热交换的两种流体隔开，使它们通过壁面进行

32、传热。这种形式的换热器使用最广泛。 按生产中换热器的使用目的分类 换热器按生产中的使用目的分类，可分成冷却器、加热器、冷凝器、汽化器（或再沸器）和换热器等。 按换热器所用的材料分类 按换热器所用的材料分类，一般分成金属材料和非金属材料换热器。 第50页/共118页5.2常用换热器 常用的换热器有夹套式、蛇管式、套管式、列管式、螺旋板式、板式、板翅式等。 夹套式换热器 这种换热器构造简单，如图所示。换热器的夹套安装在容器的外部，夹套与器壁之间形成密封的空间，作为载热体（加热介质）或载冷体（冷却介质）的通路。夹套一般用碳钢或铸铁制成，可焊在器壁上或者用螺钉固定在容器的法兰或器盖上。第51页/共11

33、8页图5.2.1 夹套式换热器1容器；2夹套图5.2.2-1 蛇管的形状第52页/共118页 夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却。在用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部接管进入夹套，冷凝水则由下部接管流出。作为冷却器时，冷却介质（如冷却水）由夹套下部的接管进入，而由上部的接管流出。 这种换热器的传热系数较小，传热面又受到容器的限制，因此只适用于传热量不太大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使容器内液体作强制对流；为了弥补传热面的不足，还可在容器内安装蛇管换热器。第53页/共118页蛇管式换热器 其传热面是由弯曲成圆柱形或平板形的蛇形管子组成（蛇管形状见图）。制作蛇管的材料有钢管、

34、铜管或其他有色金属管、陶瓷管、石墨管等。蛇管式换热器可分沉浸式和喷淋式两种，见图。图5.2.2-2 平底、平盖容器1壳体；2蛇管；3支架；4换热管；5淋水板；6喷淋管第54页/共118页（1）沉浸式蛇管换热器 沉浸式蛇管换热器的蛇管多以金属管弯制，制成适应容器要求的形状，沉浸在容器中。两种流体分别在蛇管内、外流动而进行热量交换。这种蛇管换热器的优点是结构简单，价格低廉，便于防腐，能承受高压。主要缺点是由于容器的体积较蛇管的体积大得多，故管外流体的对流换热系数较小，因而总传热系数K值也较小。如在容器内加搅拌器或减小管外空间，则可提高传热系数。第55页/共118页（2）喷淋式蛇管换热器 喷淋式蛇管

35、换热器多用作冷却器。固定在支架上的蛇管排列在同一垂直面上，热流体在管内流动，自最下端管进入，由最上端管流出。冷却水由最上面的多孔分布管（淋水管）流下，分布在蛇管上，并沿其两侧流至下面的管子表面，最后流入水槽而排出。冷水在各管表面上流过时，与管内流体进行热交换。这种设备常放置在室外流通处，冷却水在汽化时，可带走部分热量，可提高冷却效果。它和沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修和清洗、传热效果较好等优点，其缺点是喷淋不易均匀。 第56页/共118页套管式换热器 套管式换热器系用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管，然后用180的回弯管将多段套管串连而成。每一段套管称为一程，程数可根据传热要

36、求而增减。每程的有效长度为46m，若管子太长，管中间会向下弯曲，使环形中的流体分布不均匀。 套管式换热器的优点是：构造较简单；能耐高压；传热面积可根据需要而增减；适当地选择管子内径、外径，可使流体的流速较大，且双方的流体可作严格的逆流，有利于传热。缺点是：管间接头较多，易发生泄露；单位换热器长度具有的传热面积较小。故在需要传热面积不太大而要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。第57页/共118页列管式换热器 列管式换热器是目前生产中应用最广泛的换热设备，与前述的各种换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大以及传热效果好。此外，结构较简单，制造的材料范围较广，操作弹性较大等。

37、因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。 在列管换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别，若两流体的温差较大（50以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。根据热补偿方法的不同，列管式换热器有下面几种形式：第58页/共118页 （1）固定管板式换热器 所谓固定管板式即两端管板和壳体连接成一体，因此它具有结构简单和造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳程流体应是较洁净且不易结垢的物料。当两流体的温差较大时，应考虑热补偿。图为具有补偿圈（或称膨胀节）的固定管板式换热器，即在外壳的适当

38、部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束热膨胀不同时，补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩），以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度。这种补偿方法简单，但不易用于两流体的温差较大（大于70）和壳程流体压强过高（高于600kPa）的场合。图具有补偿圈的固定管板式换热器1挡板；2补偿器；3放气嘴第59页/共118页 （2）U型管换热器 U型管换热器如图所示。管子弯成U型，管子的两端固定在同一块管板上，因此每根管子可以自由伸缩，而与其他管子和壳体均无关。这种形式换热器的结构也较简单，重量轻，适用于高温和高压场合。其主要缺点是管内清洗比较困难，因此管内流体必须洁净；且因管子需一定的弯曲半径，故管板的利用率差。图5.2.

39、4-2 U型管换热器1U型管；2壳程隔板；3管程隔板第60页/共118页 （3）浮头式换热器 浮头式换热器如图所示，两端管板之一不与外壳固定连接，该端称为浮头。当管子受热（或受冷）时，管束连同浮头可自由伸缩，而与外壳的膨胀无关，浮头式换热器不但可以补偿热膨胀，而且由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的，因此管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修，故浮头式换热器应用较为普通，但结构较复杂，金属耗量较多，造价较高。 以上几种类型的列管式换热器，都有系列标准可供选用。规格型号中通常标明形式、壳体直径、传热面积、承受的压强和管程数等。图5.2.4-2 浮头式换热器1管程隔板；2壳程隔板；3浮头第61页/共

40、118页（4）填料函式列管换热器 该换热器的活动管板和壳体之间以填料函的形式加以密封。在一些温差较大、腐蚀严重且需经常更换管束的冷却器中应用较多，其结构较浮头简单，制造方便，易于检修清洗，参见图。图5.2.4-4 填料函式列管换热器1活动管板；2填料压盖；3填料；4填料函；5纵向隔板第62页/共118页 板片式换热器 板片式换热器的传热面是由冷压成形或经焊接的金属板材构成的。属于这类的换热器有螺旋板式换热器、板式换热器和板翅式换热器等。 （1）螺旋板式换热器。螺旋板式换热器是用两张平行的金属薄板卷制而成，见图。图5.2.5-1 螺旋板式换热器图5.2.5-2 板式换热器1固定压板；2板片；3垫

41、片；4活动压板第63页/共118页 （2）板式换热器 板式换热器由很多波纹或半球形突出物的传热板按一定间隔通过垫片压紧而成，见图。 （3）板翅式换热器 板翅式换热器主要是由平板、翅板、封条三部分组成，见图。图5.2.5-3 板翅式换热器1、3封条；2、5平隔板；4翅片第64页/共118页5.3非金属换热器 在化工生产中有不少具有强腐蚀性的物料，这时用普通材料制成的换热设备不能满足需要。随着化学工业的发展，出现和发展了许多耐腐蚀的新型材料（如陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等）的换热器。第65页/共118页6、设备压力试验 设备安装质量的检验，是通过进行致密性试验来实现的。 致密性试验包括水压试验、

42、气压试验和气密性试验等。试验的目的时检查设备或管道的强度和密封性能，它是对设计、材料、制造和施工进行综合性检查，因而是保证工厂安全运行的重要措施。试验一般在制作安装完工后，按规定进行。第66页/共118页6.1水压试验 水压试验是用来检验设备焊缝的致密性和强度。虽然也可用试验温度低于其沸点的各种液体进行试验，但应用最广泛的是水压试验。第67页/共118页设备水压试验的方法及要求 （1）水压试验时，先将容器的排气阀门打开，待水从排气阀门溢出时，关闭排气阀，然后开动试压泵，使试验压力缓慢上升，达到规定试验压力后，保持不少于30min，并对焊缝连接部位进行检验，无渗漏为合格。 （2）对于碳钢和一般低

43、合金钢，液压试验时的液体温度不应低于5。 （3）水压试验用水必须是清洁水。对于不锈耐酸钢容器，试验用水的氯离子含量不应超过2510-6。第68页/共118页设备水压试验压力的确定 （1）水压试验压力按下式确定： Ps = 1.5P（且PsP+1） （2） 式中 P 设计压力，MPa； Ps 试验压力，MPa。 （2）当设计温度200时，内压容器的试验压力按下式计算： Pt = Ps/t （3） 式中 Pt 设计温度200时的试验压力，MPa； Ps 低、中压设备按1.25P确定的试验压力，高压设备按1.5P确定试验压力，MPa； 试验温度下材料的许用应力，MPa； t 设计条件下材料的许用应力

44、，MPa。第69页/共118页6.2气压试验 对不适合做水压试验的容器，如容器内不允许有微量残留液体，或由于结构原因不能充满水的容器，可用气压试验代替液压试验。第70页/共118页设备气压试验的方法及要求 （1）气压试验危险性比水压试验大得多，应采用有效的安全措施。 （2）气压试验时，压力应缓慢上升，当达到规定气压试验的50%时，压力应以每级10%左右的试验压力逐级上升（每级保压3min）至试验压力。保压5min后，无渗漏无变形为合格。第71页/共118页设备气压试验压力的确定 （1）气压试验压力按下式确定： Ps = 1.15P（4） （2）当设计温度200时，内压容器的试验压力按（3）式计

45、算，式中Ps按1.15P确定。第72页/共118页6.3气密性试验 气密性试验主要目的是检查连接部位的密封性能。因气体比液体检漏的灵敏度高，因此用密封性要求高的容器。设备气密性试验方法及要求如下。 （1）容器经液压试验合格后方可进行气密性试验。 （2）气密性试验升压要求同气压试验。 （3）气密性试验压力等于设计压力。 （4）达到设计压力后，用涂刷肥皂水方法检查，如无泄漏，稳压30min，压力不降，则气密性试验合格。如有渗漏，则在返修后重新进行液压试验和气密性试验。第73页/共118页6.4渗漏试验 渗漏试验常用于检查近乎常压的设备。氨渗漏试验是将含氨1%（体积比）的压缩空气通入容器内，并在焊缝

46、及连接部位贴上比焊缝宽20mm的试纸。当达到试验压力后5min，试纸未出现黑色或红色为合格。第74页/共118页7、常用设备吊装机具及吊装方法 安装工程中，无论管道或设备的搬运、移动或安装，都要借助于一些工具和运用起重吊装方法，能够大大减轻体力劳动强度和提高劳动生产率，加快安装速度。了解常用的起重吊装机具及简易起重吊装方法，是非常必要的。第75页/共118页7.1常用的索具 吊装用的索具与起重设备包括：绳索（白棕绳、钢丝绳）、吊具（撬杠、吊钩、卡环）、滑车、千斤顶、卷扬机和起重机等。第76页/共118页白棕绳 在吊装作业时，白棕绳是起吊较轻的设备及零部件用的绳索和作为溜绳等用。与钢丝绳比较，它

47、的优点主要是轻便、柔软和便于系结。白棕绳有浸油和不浸油两种。浸油白棕绳不易腐烂，但质料变硬，不易弯曲，强度也比不浸油的绳要降低10%-20%，所以在吊装作业中，一般都用不浸油的白棕绳。但未浸油的白棕绳受潮后容易腐烂，因而使用期限较短。第77页/共118页钢丝绳 钢丝绳是吊装中的主要绳索，它具有强度高，韧性好，耐磨性好等优点；当磨损后外部产生许多毛刺，容易检查、便于预防事故。 它是由许多根直径为0.4-4.0mm，强度为1400-2000MPa的高强钢丝捻成绳股绕制而成。按绳股数及一股中钢丝数分，常用的有6股7丝、6股19丝、6股37丝、6股61丝等几种。 第78页/共118页 钢丝绳的破断拉力

48、与钢丝绳的直径、结构（几股几丝）及钢丝的强度有关，其数值按下式计算： P = KPi 式中 P 钢丝绳破断拉力（N）； Pi 钢丝绳破断拉力总和，可由有关表中查得； K 换算系数。 吊装工具 常用的吊装工具是撬杠、滚杠、吊钩、卡环和吊索。第79页/共118页滑车 滑车（滑轮）可以省力，也可以改变用力的方向，是起重机和土拔杆中的主要组成部分。 滑车按滑轮的多少，可分为单门（一个滑轮）、双门和多门等几种；按连接件的结构形式不同，可分为吊钩形、链环形、吊环形和吊梁形四种；按滑车的夹板是否可以打开来分，有开口滑车和闭口滑车两种等；按使用方式不同，又可分为定滑车和动滑车两种。第80页/共118页 使用滑

49、车时，应根据其允许荷载值来选用，不能超过。滑车的允许荷载，根据滑车和轴的直径确定。一般滑车上都有标有常用钢滑车的允许荷载。同时，使用中还应注意滑轮直径不得小于钢丝绳直径的10-12倍，以减少绳的弯曲应力。 第81页/共118页千斤顶 在安装中，常用千斤顶校正安装偏差和校正构件的变形，也可以顶升设备等。 千斤顶按其构造不同，可分为齿条式、螺旋式和液压式三种。齿条式千斤顶的起重能力较小，油压千斤顶的起重量可达500t。第82页/共118页卷扬机 卷扬机又称绞车，有手摇和电动两种。 手摇卷扬机的卷扬能力一般为0.53t，电动卷扬机的卷扬能力一般为110t。第83页/共118页绞磨 绞磨是由推杆（绞杠

50、）、磨头、卷筒、磨架和制动器等部件组成。绞磨构造简单，操作方便。但是推动比较费力，目前只在偏僻地区没有电源的情况下使用。第84页/共118页7.2起重设备 半机械化吊装设备 半机械化吊装设备按结构和吊装形式不同，分为独脚桅杆、人字桅杆和桅杆式起重机。 （1）独脚桅杆 独脚桅杆简称“拔杆”、“抱杆”。按制作材料的不同，可分为木独脚桅杆、钢管独脚桅杆和用型钢制作的格构式独脚桅杆等。木独脚桅杆的起重高度在15m以内，起重量在20t以下；钢管独脚桅杆的起重高度一般在25m以内，起重量在30t以下；格构式独脚桅杆的起重高度可达70余米，起重量可达100余吨。独脚桅杆一般有6-12根揽风绳，不得少于5根。

51、单根独脚桅杆适用于预制柱、梁和层架等构架的吊装，多根独脚桅杆的组合，可用于大型结构的整体吊装。第85页/共118页 （2）人字桅杆 用两根钢管、圆木或格构式钢架组成人字形架，架顶可以采用绑扎或铰接并悬挂滑轮组。桅杆两脚距离约为高度的1/21/3，并在下部系防滑拉紧绳（或杆），桅杆顶部要有5根以上的揽风绳，它可以和绞磨及卷扬机联合使用。人字桅杆起重量大，稳定性也较好，可用于吊装重型柱等构件。第86页/共118页 （3）三脚架及四脚架 对于直径较大的管子下地沟，可采用挂有滑车的三脚或四脚架。 （4）桅杆式起重机图7.2.1 钢格构桅杆式起重机1桅杆；2起重杆；3缆风绳；4转盘；5变幅滑动组；6起重

52、滑车组；7回转索；8底盘第87页/共118页 图是一台型钢格构桅杆式起重机，其直立桅杆顶端有可以升降和回转的吊杆。吊杆铰接在桅杆的下端，或者和桅杆分别安装在底盘上，底盘可以是固定式的，也可以做成可旋转式。 用圆木制桅杆式起重机起重量5t，可吊装小型构件；用钢管制作的桅杆式起重机重量达10t左右，可吊装较大型设备；用钢格构式桅杆起重机可吊装15t以上的大型设备。第88页/共118页 大型桅杆式起重机，起重量可达60t，桅杆设计可达80m，用于重型工厂构件的吊装。桅杆式起重机的揽风绳至少6根，并根据揽风绳最大拉力选择钢丝绳和地锚。 机械化吊装设备 安装工程常用的机械化吊装有汽车式、轮胎式、履带式、

53、塔式和桥式起重机等类型。用于大型设备及大直径的管道吊装。第89页/共118页（1）汽车起重机 汽车起重机是将起重机构安装在通用或专用汽车底盘上的起重机械。它具有汽车的行驶通过性能，机动性强，行驶速度高，可以快速转移，是一种用途广泛、适用性强的通用型起重机。汽车起重机广泛用于工厂、矿山、油田、港口、建筑工地、交通运输、国防建设等部门的装卸及安装作业。汽车起重机按起重重量大小可分为轻型、中型和重型三种，起重量在20t以内的为轻型，50t以上的为重型；按起重臂形式可分为撬架臂或箱形臂两种；按传动装置形式可分为机械传动、电力传动、液压传动三种。第90页/共118页（2）轮胎起重机 轮胎起重机是一种装在

54、专用轮胎式行走底盘上的起重机，其底盘系专门设计、制造，轮距配合适当，横向尺寸较大，故横向稳定性好，能全回转作业，能在允许载荷下负荷行驶。它与汽车起重机有许多相同之处，主要差别是行驶速度慢，故不宜长距离行驶，适宜于作业地点相对固定而作业量相对固定的场合。轮胎起重机广泛运用于港口、车站、工厂和建筑工地货物的装卸及安装。第91页/共118页（3）履带起重机 履带起重机时在行走的履带底盘上装有起重装置的起重机械，是自行式、全回转的一种起重机械。它具有操作灵活，使用方便，在一般平整坚实的场地上可以载荷行驶作业的特点。它是吊装工程中常用的起重机械，适用于没有道路的工地、野外等场所，除作起重作业外，在臂架上

55、还可装打桩、抓斗、拉铲等工作装置。因此，履带起重机广泛应用于建筑、采矿、交通、港口、能源等部门的安装作业、基础工程及转运构件等作业。第92页/共118页（4）塔式起重机 塔式起重机是一种具有竖直塔身的全回转臂式起重机。 塔式起重机的类型很多，按有无行走机构可分为固定式和移动式两种。前者是固定在地面或建筑物上，后者则按其行走装置可分为履带式、汽车式、轮胎式和轨道式四种；按其回转形式可分为上回转和下回转两种；按其变幅方式可分为水平臂架小车变幅和动臂变幅两种；按其安装形式可分为自升式、整体快速拆装和拼装式三种。目前应用最广的是下回转、快速拆装、轨道式塔式起重机，以及能够一机四用（轨道式、固定式、附着

56、式和内爬式）的自升塔式起重机。拼装式塔式起重机因拆装工作量大逐渐被淘汰。塔式起重机是工业、民用建筑机械施工的重要设备，同时也广泛用于电站、港口、料场、仓库等建筑工程施工、安装、装卸和堆垛等。第93页/共118页（5）桥式起重机1）电动双梁桥式起重机图所示，主要部件为桥架部分、桥架运行机构和行车部分。主要用于厂矿、仓库、车间，在固定跨度间作起重装卸及搬运重物之用。图7.2.2 桥式起重机第94页/共118页 2）桥式锻造起重机。该机用于水压机车间，是为了配合水压机进行锻造工作的。除此以外还可以进行运输工作，一般配合1600-8000t水压机用。 桥式起重机在厂房内外起重量大于起吊设备的重量时，可

57、直接吊装。使用单台桥式起重机吊装，如吊装设备载荷较大，桥式起重机起重能量不足时，可用两台桥式起重机抬吊设备。第95页/共118页7.3机械化吊装 机械化吊装机械有汽车式起重机、履带式起重机、轮胎式起重机等，其吊装形式可归纳为单机吊装、双机吊装、三机或多机吊装等。 单机吊装设备 单机吊装设备是用一台起重机垂直地把设备吊装到基础上，在提升设备过程中起重机逐步向设备基础靠近，将设备吊装到基础上就位。第96页/共118页(1）旋转法 起重机边起钩边回转，使设备绕底座旋转而吊起设备的吊装方法，如图所示。用旋转法吊装设备时，为提高吊装的工作效率，在运输设备时，应使设备的吊点、设备底座中心和设备基础中心在以

58、起重机停点为圆心，停点至设备吊点的距离（即吊装设备的回转半径）为半径的圆弧上（简称三点一圆弧）。第97页/共118页图7.3.1-1 单机吊装旋转法图7.3.1-2 单机吊装滑移法第98页/共118页2）滑移法 单机起吊设备的过程中，起重机只提起吊钩，使设备滑行而吊起设备的方法叫滑移法，如图所示。 多台起重机吊装设备 （1）滑移法 双机抬吊滑移法的平面布置如图所示。图双机抬吊滑移法图双机抬吊递送法第99页/共118页图7.3.2-1 双机抬吊滑移法图7.3.2-2 双机抬吊递送法第100页/共118页 （2）递送法 双机抬吊的递送法，是由单机吊装的滑行法演变而来的，如图所示。 双机抬吊递送法中的两台起重机，其中一台为主机起吊设备，另一台为副机起吊设备配合主机起钩。随着主机的起吊，副机要行走和回转，将设备递送到基础上就位。 双机抬吊的滑行法中，若再增加一台起重机递送