设备知识培训讲义（容器、换热器、管道、阀门）

设备知识培训讲义（容器、换热器、管道、阀门）

提纲:第1节压力容器管理基本知识

第2节石化厂换热器型号的表示方法

第3节高压换热器

第4节管壳式换热器经济性

第5节管道

第6节阀门的分类及用途

第7节阀门产品牌号的表示方法

附件A、腾龙PX项目设备主要用材

附件B、腾龙PX项目主要设备规格及制造商

第1节：压力容器管理基本知识

一、“压力容器安全技术监察规程”1999版的适用范围：

《压力容器安全技术监察规程》中明确规定：

1.《容规》适用于同时具备下列条件的压力容器：

（1）最高工作压力（Pw）（注1）大于等于O.IMpa（不含液体静压力，下同）；

（2）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m,且容积（V）（注2）大于等于

0.25m3；

（3）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。（注3）

2.下列压力容器在设计、制造、安装、使用管理与修理改造时要执行《容规》的规定：

（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0.25m3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）；

（8）橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具。

3.《容规》还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.《容规》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.《容规》不适用于下列压力容器：

（1）超高压容器。

⑵各类气瓶。

⑶非金属材料制造的压力容器。

（4）核压力容器、般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）。

⑸正常运行最高工作压力小于0.IMpa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.IMpa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

大于等于0.IMpa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）。

⑺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。

注1：

①承受内压的压力容器，其最高工作压力是指在正常使用过程中，顶部可能出现的最

高压力；

②承受外压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，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。

注2：P代表设计压力，PW代表最高工作压力，V代表容积。容积是指压力容器的几何容积,

即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，且不扣除内件体积的容积。多

腔压力容器（如换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热室、夹套容器等）按照类别

高的压力腔作为该容器的类别并按该类别进行使用管理。但应按照每个压力腔各自的类别

分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时，设计压力取本压力腔的设计

压力，容积取本压力腔的几何容积。

注3：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）大于

等于0.025m3,且最高工作压力大于等于0.IMpa时,也属于规程的适用范围.。

二、《容规》中有关压力容器的划分规定：

《容规》将适用范围内的压力容器划分为三类（压力容器的压力等级、品种、介质毒性

程度和易燃介质的划分见附件一）：

1.下列情况之一的，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lOMpa.m3）；

（注2）

（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

0.5Mpa.m3）；

（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0.2Mpa.m3）；

（6）高压、中压管壳式余热锅炉；（注4）

（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、水久气体运输（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（容积大于等于50m3）；

（11）低温液体储存容器（容积大于5m3）。

2.下列情况之一的，为第二类压力容器（第1条规定的除外）：

（1）中压容器；

（2）低压容器（公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（公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。

3.低压容器为第一类压力容器(第1条、第2条规定的除外

注4：包括用途属于压力容器并主要按压力容器标准、规范进行设计和制造的直接受火

焰加热的压力容器。

三、压力容器安装、使用管理与修理改造的规定：

1.从事压力容器安装的单位必须是已取得相应的制造资格的单位或者是经安装单位所在地

的省级安全监察机构批准的安装单位。从事压力容器安装监理的监理工程师应具备压力容

器专业知识，并通过国家安全监察机构认可的培训和考核，持证上岗。

2.下列压力容器在安装前，安装单位或使用单位应向压力容器使用登记所在地的安全监察

机构申报压力容器名称、数量、制造单位、使用单位、安装单位及安装地点办理报装手续:

(1)第三类压力容器。

⑵容积大于等于10m3的压力容器。

⑶蒸球。

⑷成套生产装置中同时安装的各类压力容器。

⑸液化石油气储存容器。

(6)医用氧舱。

3.压力容器使用单位购买压力容器或进行压力容器工程招标时，应选择具有相应制造资格

的压力容器设计、制造(或组焊)单位。使用单位技术负责人(主管厂长、经理或总工程

师)，应对压力容器的安全管理负责，并指定具有压力容器专业知识，熟悉国家相关法规标

准的工程技术人员负责压力容器的安全管理工作。

4.使用压力容器单位的安全管理工作主要包括：

⑴贯彻执行本规程和有关的压力容器安全技术规范、规章。

⑵制定压力容器的安全管理规章制度。

⑶参加压力容器订购、设备进厂、安装验收及试车。

(4)检查压力容器的运行、维修和安全附件校验情况。

⑸压力容器的检验、修理、改造和报废等技术审查。

(6)编制压力容器的年度定期检验计划，并负责组织实施。

⑺向主管部门和当地安全监察机构报送当年压力容器数量和变动情况的统计报表，压

力容器定期检验计划的实施情况，存在的主要问题及处理情况等。

(8)压力容器事故的抢救、报告、协助调查和善后处理。

(9)检验、焊接和操作人员的安全技术培训管理。

⑩压力容器使用登记及技术资料的管理。

5.压力容器的使用单位，必须建立压力容器技术档案并由管理部门统一保管。

技术档案的内容应包括：

(1)压力容器档案卡。

⑵压力容器设计文件。

⑶压力容器制造、安装技术文件和资料。

(4)检验、检测记录，以及有关检验的技术文件和资料。

⑸修理方案，实际修理情况记录，以及有关技术文件和资料。

(6)压力容器技术改造的方案、图样、材料质量证明书、施工质量检验技术文件和资料。

⑺安全附件校验、修理和更换记录。

(8)有关事故的记录资料和处理报告。

6.压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前，应按《压力容器使用登记管理规则》的

要求，到安全监察机构或授权的部门逐台办理使用登记手续。

7.压力容器的使用单位，应在工艺操作规程和岗位操作规程中，明确提出压力容器安全操

作要求，其内容至少应包括：

(1)压力容器的操作工艺指标(含最高工作压力、最高或最低工作温度)。

⑵压力容器的岗位操作法(含开、停车的操作程序和注意事项)。

（3）压力容器运行中应重点检查的项目和部位，运行中可能出现的异常现象和防止措

施，以及紧急情况的处置和报告程序。

8.压力容器的操作人员应持证上岗。压力容器使用单位应对压力容器操作人员定期进行专

业培训与安全教育，培训考核工作由地、市级安全监察机构或授权的使用单位负责。

9.压力容器发生下列异常现象之一时，操作人员应立即采取紧急措施，并按规定的报告程

序，及时向有关部门报告。

⑴压力容器工作压力、介质温度或壁温超过规定值，采取措施仍不能得到有效控制。

⑵压力容器的主要受压元件发生裂缝、鼓包、变形、泄漏等危及安全的现象。

⑶安全附件失效。

（4）接管、紧固件损坏，难以保证安全运行。

⑸发生火灾等直接威胁到压力容器安全运行。

（6）过量充装。

⑺压力容器液位超过规定，采取措施仍不能得到有效控制。

（8）压力容器与管道发生严重振动，危及安全运行。

⑼其他异常情况。

10.压力容器内部有压力时，不得进行任何修理。对于特殊的生产工艺过程，需要带温带

压紧固螺栓时；或出现紧急泄漏需进行带压堵漏时，使用单位必须按设计规定制定有效的

操作要求和防护措施，作业人员应经专业培训并持证操作，并经使用单位技术负责人批准。

在实际操作时，使用单位安全部门应派人进行现场监督。

11.以水为介质产生蒸汽的压力容器，必须做好水质管理和监测，没有可靠的水处理措施,

不应投入运行。

12.从事压力容器修理和技术改造的单位必须是已取得相应的制造资格的单位或者是经省

级安全监察机构审查批准的单位。压力容器的重大的修理或改造方案应经原设讲单位或具

备相应资格的设计单位同意并报施工所在地的地、市级安全监察机构审查备案。修理或改

造单位应向使用单位提供修理或改造后的图样、施工质量证明文件等技术资料。压力容器

的重大修理是指主要受压元件的更换、矫形、挖补，和《容规》第51条规定的对接接头焊

缝的焊补。压力容器的重大改造是指改变主要受压元件的结构或改变压力容器运行参数、

盛装介质或用途等。压力容器经修理或改造后，必须保证其结构和强度满足安全使用要求。

13.压力容器检验、修理人员在进入压力容器内部进行工作前，使用单位必须按《在用压

力容器检验规程》的要求，做好准备和清理工作。达不到要求时，严禁人员进入。

14.采用焊接方法对压力容器进行修理或改造时，一般应采用挖补或更换，不应采用贴补

或补焊方法，且应符合以下要求：

（1）压力容器的挖补、更换筒节及焊后热处理等技术要求，应参照相应制造技术规范,

制订施工方案及适合使用的技术要求。焊接工艺应经焊接技术负责人批准。

⑵缺陷清除后，一般均应进行表面无损检测，确认缺陷已完全消除。完成焊接工作

后，应再做无损检测，确认修补部位符合质量要求。

（3）母材焊补的修补部位，必须磨平。焊接缺陷清除后的修补长度应满足要求。

（4）有热处理要求的，应在焊补后重新进行热处理。

⑸主要受压元件焊补深度大于1/2壁厚的压力容器，还应进行耐压试验。

15.改变移动式压力容器的使用条件（介质、温度、压力、用途）时，由使用单位提出申

请，经省级或国家安全监察机构同意后，由具有资质的制造单位更换安全附件，重新涂漆

和标志；经具有资格的检验单位进行内、外部检验并出具检验报告后，由使用单位重新办

理使用证。

16.移动式压力容器的装卸单位应向省级安全监察机构办理充装安全注册，经批准后，方

可从事充装作业。

四、压力容器的定期检验规定：

1.压力容器定期检验单位及检验人员应取得省级或国家监察机构的资格认可和经资格鉴定

考核合格并接受当地安全监察机构监督，严格按照批准与授权的检验范围从事检验工作。

检验单位及检验人员应对压力容器定期检验的结果负责。

2.压力容器的使用单位及其主管部门，必须及时安排压力容器的定期检验工作，并将压力

容器年度检验计划报当地安全监察机构及检验单位。安全监察机构负责监督检查，检验单

位应负责完成检验任务。

3.在用压力容器，按照《在用压力容器检验规程》《压力容器使用登记管理规则》的规定，

进行定期检验、评定安全状况和办理注册登记。

4.压力容器的定期检验分为：

（1）外部检查：是指在用压力容器运行中的定期在线检查，每年至少一次。外部检查

可由检验单位有资格的压力容器检验员进行，也可由经安全监察机构认可的使用单位压力

容器专业人员进行。

⑵内外部检验：是指在用压力容器停机时的检验。内外部检验应由检验单位有资格

的压力容器检验员进行。其检验周期分为：

①安全状况等级为1、2级的，一般每6年一次；

②安全、等级为3级的，一般每3-6年一次。

⑶耐压试验：是指压力容器停机检验时，所进行的超过最高工作压力的液压试验或

气压试验。对固定式压力容器，每两次内外部检验期间内，至少进行一次耐压试验，对移

动式压力容器，每6年至少进行一次耐压试验。

外部检查和内外部检验内容及安全状况等级的规定，按《在用压力容器检验规程》执

行。

5.投用后首次内外部检验周期一般为3年。以后的内外部检验周期，由检验单位根据前次

内外部检验情况与使用单位协商确定后报当地安全监察机构备案。有下列情况之一的压力

容器，内外部检验周期应适当缩短：

（1）介质对压力容器材料的腐蚀情况不明或介质对材料的腐蚀速率大于0.25mm/年，以

及设计者所确定的腐蚀数据与实际不符的。

⑵材料表面质量差或内部有缺陷、材料焊接性能不好、制造时曾多次返修的。

⑶使用条件恶劣或介质中硫化氢及硫元素含量较高的（一般指大于100mg/L时）。

（4）使用已超过20年，经技术鉴定后或由检验员确认按正常检验周期不能保证安全使

用的。

⑸停止使用时间超过两年的。

（6）经缺陷安全评定合格后继续使用的。

⑺经常改变使用介质的（如印染机）。

（8）搪玻璃设备。

⑼球形储罐（使用。be540Mpa材料制造的，投用一年后应开罐检验）。

⑩介质为液化石油气且有氢鼓包应力腐蚀倾向的，每年或根据需要进行内外部检验。

（11）采用"亚钱法"造纸工艺，且无防腐措施的蒸球每年至少一次或根据实际情况需

要缩短内外部检验周期。

6.安全状况等级为1、2级的压力容器有下列情况之一时，内外部检验周期可以适当延长:

（1）非金属衬里层完好的，其检验周期可延长，但不超过9年。

⑵介质对材料腐蚀速率低于0.1mm/年（实测数据）、有可靠的耐腐蚀金属衬里（复合

钢板）或热喷涂金属（铝粉或不锈钢粉）涂层的压力容器，通过一至二次内外部检验确认

腐蚀轻微或衬里完好的，检验周期可延长，但不超过12年。

⑶装有触媒的反应容器以及装有充填物的大型压力容器，其检验周期根据设计图样

和实际使用情况由使用单位、设计单位和检验单位协商确定，报当地安全监察机构备案。

7.有下列情况之一的压力容器，内外部检验合格后应进行耐压试验：

（1）用焊接方法修理改造，更换主要受压元件的。

⑵改变使用条件，且超过原设计参数并经强度校核合格的。

⑶需要更换衬里的（重新更换衬里前）。

（4）停止使用两年后重新复用的。

⑸使用单位从外单位拆来新安装的或本单位内部移装的。

（6）使用单位对压力容器的安全性能有怀疑的。

8.在用压力容器的耐压（气密性）试验除应符合《容规》第四章中耐压试验的有关规定外,

还应满足下列要求：

（1）在液压试验完毕后，其试验用液体的处置，以及对内表面的专门技术处理，应在

使用单位的管理制度中予以规定。

⑵盛装易燃介质的在用压力容器，在气压或气密性试验前，必须进行彻底的蒸汽清

洗和置换并取样分析合格，否则严禁用空气作为试验介质。

9.低温液体（绝热）压力容器定期检验项目至少应包括：

⑴用户使用情况调查：

①运行记录（包括使用频率和工况、有无异常情况发生等）；

②日蒸发率变化情况，外壳体有无结霜、昌直等情况发生。

⑵外部检验及外壳体结构检查和腐蚀情况检验。

⑶压力表、安全阀、液面计、内胆爆破片装置的检验与校验。

（4）管路系统和阀门的检验。

（5）必要时，利用合适的介质进行内胆气压试验。

10.设计图样注明无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器，由使用单位提出申请，地、

市级安全监察机构审查同意后报省级安全监察机构备案。因情况特殊不能按期进行内外部

检验或耐压试验的压力容器，由使用单位提出申请并经使用单位技术负责人批准，征得原

设计单位和检验单位同意，报使用单位上级主管部门审批，向发放《压力容器使用证》的

安全监察机构备案后，方可推迟或免除。对无法进行内外部检验和耐压试验或不能按期进

行内外部检验和耐压试验的压力容器，均应制定可靠的监护和抢险措施，如因监护措施不

落实出现问题，应由使用单位负责。

11.大型关键性在用压力容器，经定期检验，发现大量难于修复的超标缺陷。使用单位因

生产急需，确需通过缺陷安全评定来判定能否监控使用到下一检验周期或设备更新时，应

按如下程序和要求办理：

⑴压力容器使用单位向国家安全监察机构提出书面申请，事先应经使用单位主管部

门和所在地的省级安全监察机构同意。申请时应说明原因，同时应递交该设备的检验报告。

⑵在用压力容器缺陷安全评定采用国家安全评定监察机构逐项批准的方式。压力容

器使用单位应与经国家安全监察机构批准的具有相应检验资格的评定签订在用压力容器缺

陷安全评定合同。

⑶承担在用压力容器缺陷安全评定的单位，必须根据缺陷的性质、缺陷产生的原因，

以及缺陷的发展预测给出明确的评定结论，说明对安全使用的影响。包括：使用条件、监

控使用措施和使用期限，使用期限不应超过一个检验周期。

（4）承担在用压力容器缺陷安全评定的单位必须对缺陷的检验结果、缺陷评定结论和

压力容器继续使用的安全性能负责并承担相应的责任。评定的报告和结论，须经评定单位

技术负责人审查和法人代表批准，主送在用压力容器的使用单位，同时报送使用单位的主

管部门和国家及省、市安全监察机构。

⑸使用单位持评定报告和结论，提出监控使用措施和限定使用条件，按规定到所在

地安全监察机构办理监控使用手续。

五、压力容器的压力等级、品种、介质毒性程度和易燃介质的划分：

1.按压力容器的设计压力（p）分为低压、中压、高压、超高压四个压力等级，具体划分

如下：

（1）低压（代号L）0.lMpaWpV1.6Mpa；

（2）中压（代号M）1.6Mpa^p<10Mpa；

（3）高压（代号H）10MpaWpV100Mpa；

（4）超高压（代号U）p>100Mpa；

2.按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、换热压力容器、分离

压力容器、储存压力容器。具体划分如下：

⑴反应压力容器（代号R）：主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，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；

⑵换热压力容器（代号E）：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、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等；

⑶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）：主要是用于储存、盛装气体、液体、

液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐.

在一种压力容器中，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。

3.介质毒性程度的分级和易燃介质的划分如下：

（1）压力容器中化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照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（I级）最高容许浓度<0.1mg/m3

②高度危害（II级）最高容许浓度0.1〜V1.0mg/m3

③中度危害（III级）最高容许浓度1.0〜<10mg/m3

④轻度危害（W级）最高容许浓度210mg/m3

举例：

・毒性：

—I级:氟化物、汞

——II级：C12、H2S、甲醛、CO、CS2、苯

--III级：甲醇、甲苯、二甲苯、硫酸

——IV级：NaOH、丙酮、NH3、溶剂汽油

•易燃介质：

——气体甲类：H2、H2S、丙烯、丙烷、甲烷

乙类：CO、NH3

——液体甲A类：LNG、LPG、

甲B类：汽油、苯、二甲苯、乙醇、石脑油、原油

乙A类：煤油

乙B类：轻柴油（-35）

丙A类：重柴油、甲醛

丙B类：腊油、渣油、润滑油

（2）压力容器中的介质为混合物质时，应以介质的组分并按上述毒性程度或易燃介质的

划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门提供介质毒性程度或是否属

于易燃介质的依据，无法提供依据时，按毒性危害程度或爆炸危险程度最高的介质确定。

第2节石化厂换热器结构型式

标准换热器根据其结构形式可分为三大类：空冷式换热器、板式换热器、管式换热器

一、空冷式换热器

1.各部结构形式

气流部分：鼓风式空冷器（水平式、斜顶式）；引风式空冷器；

管束型式：丝堵式管箱的管束、可卸盖板式管箱的管束、可卸帽式管箱的管束、集合

管式管箱的管束；

风机传动形式：V带传动；齿轮箱减速器传动；电动机直接传动；悬挂式V带传动，电

动机轴向上；悬挂式V带传动，电动机轴向下，百叶窗型式：手动调节百叶窗；自动调节

百叶窗

2.各部形式与代号

管束型式与代号:

表1

管束型式代号管箱型式代号翅片管型式代号

鼓风式水平管束GP丝堵式管箱SL型翅片管L

斜顶管束X可卸盖板式管箱K1双L型翅片管LL

引风式水平管束YP可卸帽盖式管箱K2滚花型翅片管KL

集合管式管箱J双金属轧制翅片管DR

镶嵌型翅片管G

3.管束型号表示方法:

管程数

翅化比/翅化管型式

设计压力MPa,管箱型式

管束基管换热面积M2

管排数

管束公称尺寸：长X宽m

管束型式

4.风机型号表示方法:

□

电动机功

风机传动方式

叶片数

叶片型式

叶轮直径X10XI0mm

风量调节方式

通风方式

5.构架型号表示方法:

风箱型式

风机直径X10mm/台数

构架公称尺寸长X宽（对斜顶

式构架为长X宽X斜边长）m,

开（闭）型式

架型式构

6.百叶窗型式表示方法:

公称尺寸，长X宽，m

调节方式

7.空冷器型号的表示方法:

二、板式换热器：

1.常用的板片波纹形式代号:

表2

序号波纹形式代号

1人字形波纹R

2水平平直波纹P

3球形波纹Q

4斜波纹X

5竖直波纹S

2.常用的框架形式代号:

表3

序号框架形式代号

1双支撑框架式I

2带中间隔板双支撑框架式II

3带中间隔板三支撑框架式m

4悬臂式IV

5顶杆式V

6带中间隔板顶杆式VI

7活动压紧板落地式vm

3.板式换热器型号的表示方法:

框架结构形式代号

____________垫片材料代号

___________________换热器换热面积

---------------------------设计压力

__________________________________单板公称换热面积

_________________________________________板片波纹形式代号

________________________________________________板式换热器代号

三、管式换热器：

本表示方法适用于卧式和立式换热器。

XXXDN—PT/PS—A—LN/D—NT/NS（或H）

采用碳素钢、低合金钢冷拔钢管,

其管束分为I、n类，一级管束

L采用较高级、高级冷拔钢管，二

级采用普通冷拔钢管。

管/壳程数，单壳程时，只写Nt。

LN-换热管公称长度（m）,d-换热管外径（mm）,

当采用Al、Cu、Ti换热管时，应在LN/d后面加材

料符号，如：LN/DCu。

公称换热面积（m?）。

管/壳程设计压力（MPa）,压力相等时，只写PT。

公称直径（mm）,对于釜式重拂器用分数表示，分子为管箱内直径,

分母为园筒内直径。

第..个字母代表前端管箱型式

第二个字母代表壳体型式

第三个字母代表后端结构型式

TEMA/GB结构形式：另见——

第3节高压换热器

高压加氢换热器一般用在反应器出口位置，以反应器产物和混氢原料为主进行换热。

因此要求高温高压。当前使用的高压换热器基本上有两种形式，一种是法兰式、一种是螺

纹锁紧环形式。

一、法兰换热器的结构形式及优缺点

1.平垫结构：

管箱法兰及管箱侧法兰之间的管板两侧用金属平垫。

优点:结构简单，便于制造。当法兰与垫片热膨胀系数不同时，较为有利，尤其是在大

直径的条件下。

缺点：垫片对轴向回弹补偿很小，一旦主螺栓与法兰有一定的温差时，当法兰的热膨

胀大于主螺栓时，主螺栓的伸长超过它自己的弹性变形长度时，并且又处于工艺降温过程

的条件下，就要发生泄漏。

采用的对策：缩短主螺栓长度改变密封效果，即尽量采用栽丝螺栓，但这样对于检修

拆卸有较大的难度。

2.八角垫结构（图9-6）

由于平垫的回弹较小，为了解决这个问题采用八角垫形式，目前广泛采用，但当换热

器的直径较大时，也发现了泄漏问题。

八角垫材料往往与法兰的材料线膨胀系数不同，当温度比较高，直径大，因有较大的

膨胀差值，很有可能泄漏。而且经常发现八角垫密封面上有皱褶变形，法兰密封面槽上有

压痕。这就是检修时必须重新修复密封面，更换八角垫。

图9-6活动管板换热器

3.Q形结构（图9-7）

工厂生产中，如果外漏将产生较大的损害，对环境和人员带来很大的危险，所以人们

采用C环结构。

优点：密封可靠，不容易发生泄漏，这种结构有较大回弹补偿，当主螺栓被拉伸较长时,

超出弹性变形而不能补偿时C形可以张合，有比较大的补偿能力，使用安全可靠。

缺点：拆卸很麻烦，检修时首先将。形密封圈沿中心线割开，回装时重新修理破口后

焊接。一个C环不能多次使用，否则会降低C环的可靠性。

图9-7。环换热器

二、螺纹锁紧环换热器

1.结构及部件的相互关系

它有一个完整的外壳，即管程及壳程用同一个筒体，筒体的一端焊有封头，另一端有

螺纹承压环及一个压盖组成紧贴在密封盘上，密封盘周边有金属垫密封与外界隔离开，防

止外漏。管束放入筒体内，管束上的管板与筒体的内台阶有垫片，将管程及壳程分开。管

板相邻管箱侧的部分紧贴内套筒，内套筒的另一端顶压螺栓，顶压螺栓设置在卡环上，卡

环放在管箱内壁的沟槽内，卡环设计成几个分瓣，便于安装，拧紧卡环上的顶压螺栓，通

过内套筒，将力传给管板处的垫片，使其压紧。卡环的一侧设置一个压环，它的另一侧贴

靠密封盘，压环有两个作用，一是限制压盖的位置，防止在运输过程中损坏密封盘，另一

个作用是传递螺纹承压环上内圈螺栓的压紧力。工艺操作中若发现管板侧垫片泄漏，可以

直接上紧内圈螺栓，随时可以排除内漏，在螺纹环上的内外圈螺栓上紧时，首先压紧内压

杆，内压杆比较长，压缩后起弹簧作用，可以补偿垫片回弹的不足。内套筒用隔板从中间

分成两个半圆筒，其中的一个半圆筒用半圆盖封闭，使管箱的进口和出口完全分开，为了

防止短路，在另一个半圆筒内设置一个密封机构，固定在管箱的进口上，防止内套筒与筒

体之间的环形间隙产生短路。

2.主要部件的作用

密封机构可防止进出口短路，内套筒可传递压紧力，使管板垫片被压紧，另一个作用

使管程的进出口隔开。密封盘可传递螺纹承压环的压紧力，压紧垫片起密封作用。内压杆

传递螺栓压紧力，并有回弹能力。螺纹承压环与压盖一起承受全部内压载荷及垫片压紧力。

3.设备使用中应该注意的几点要求

(1)螺纹环上的内圈螺栓的使用时机非常重要，只有当温度达到最高同时发现有内漏时才

能上紧它。

(2)开工时需要将管程部位的观察孔丝堵打开，以观察是否有外漏。

(3)检修回装时，注意更换管束两侧的密封条，防止发生壳程短路。

(4)检修拆卸换热器时，要注意不要损伤到大螺纹，紧固内外螺栓时严格按图纸要求的上

紧力进行，为防止上紧不到位可参照定位来增加力矩。

第4节管壳式换热器经济性

管壳式换热器操作适应性广,坚固耐用,可处理壳程压力30MPa、管程压力65MPa

以下以及温度为-196〜+600C的物料,采用特殊设计或材

料,其操作范围还可扩大。

1管壳式换热器基本类型

(1)固定管板式换热器结构简单紧凑，往往是管板兼法兰。适用于管、壳程温差不大或管、

壳程温差大,但压力不高,壳程介质干净或虽结垢,但通过化学清洗能清除的场合。

(2)浮头式换热器管束一端的管板可以自由浮动,不受温差应力的困扰,其结构复杂，内浮

头密封困难,锻件多，造价高。维修时可只更换管束，适用于管、壳程温差大但工作压力不超

过10MPa的工况,缺点是需要抽出管束。

(3)U形管式换热器管束可自由伸缩，只有1块管板，密封面少，可抽芯维修更换。适用场

合为管、壳程温差大，高温，高压。壳程需抽芯清洗，管内介质干净或虽会结垢，但通过化学

清洗能清除。

(4)填函式换热器管束可自由伸缩,壳程和管程都可以拆开清洗，结构简单，适用管、壳程

温差大工况。耐压、耐温及密封能力差,工作压力不超过4OMPa,不宜处理易挥发、易燃、

易爆、有毒及贵重介质。

(5)釜式重沸器壳体上部作为蒸汽空间,相当于1块理论塔盘,热源由浮头或U形管束提供,

适用场合为管壳程温差大,压力不受限制,塔底空间较小,汽化率30%〜80%,重沸器工艺介质

的液相作为产品或分离要求高,但安装空间受限制。用作蒸汽发生器时,对蒸汽品质要求不

高。

2、换热管

换热管是管壳式换热器的传热元件,采用高效传热元件是改进换热器传热性能最直接有效的

方法。国内已使用的换热管有以下几种。

(1)螺纹管螺纹管也称低翅片管,用光管轧制而成,适用于管外热阻为管内热阻1.5倍以上

的单相流及渣油、蜡油等粘度大,腐蚀易结垢物料的换热。(2)T形翅片管用于管外沸腾时,

可有效降低物料泡核点,沸腾给热系数提高1.6~3.3倍,是蒸发器、重沸器的理想用管。

(3)表面多孔管该管为光管表面形成1层多孔性金属敷层，该敷层上密布的小孔能形成很

多汽化中心,强化沸腾传热。

(4)螺旋槽纹管可强化管内物流间的传热,物料在管内靠近管壁部分流体顺槽旋流,另一部

分流体呈轴向涡流,前•种流动有利于减薄边界层,后一种流动分离边界层并增强流体扰动,

传热系数提高1.3~1.7倍,但阻力降增加1.7〜2.5倍。

(5)波纹管为挤压成形的不锈钢薄壁波纹管,管内、外都有强化传热的作用,但波纹管换热

器承压能力不高,管心距大排管少,壳程短路不易控制。

3管壳式换热器特殊结构

(D双壳程结构在换热器管束中间设置纵向隔板,隔板与壳体内壁用密封片阻挡物流内漏,

形成双壳程。适用场合:①管程流量大壳程流量小时，采用此结构流速可提高倍，给热系数

提高1.2〜1.倍。②冷热物流温度交叉时,单壳程换热器需要台以上才能实现传热,用1台双

壳程换热器不仅可以实现传热,而且可得到较大传热温差。

(2)螺旋折流板换热器螺旋折流板可防止死区和返混,压降较小。物流通过这种结构换热器

时温度存在明显的径向变化，故不适用于有高热效率要求的场合。

(3)双管板结构在普通结构的管板处增加个管板,形成的双管板结构用于收集泄漏介质,防

止两程介质混合。

(4)高温高压密封结构

①金属环垫(八角垫或椭圆垫)。该结构加工简单,密封可靠，但对于大直径、高压加氢换热器

金属耗量大、金属垫难以加工且密封不可靠。此种结构适用于压力为6-9MPa直径小于1

000mm的工况。

②螺纹锁紧环结构。同钢垫圈密封结构相比，其优点为密封可靠性好,金属耗量较少。但机加

工件较多,结构复杂,设计计算繁琐,造价昂贵,不能准确排除管壳程间介质内漏,拆卸检修比

较复杂。结构见图lo

I.管箱光体2.固定然检3.管箱孟，垫片乐板

5.固定环6.媒纹锁紧环7.压紫环8管程型片

9.三合环3.内法与II.管程开口接管12.赛区装置

13.管板14.传热管IS.壳体16.光程开口接管

17.克程垫片”,分程隔板19.内部固定螺栓2U.内套筒

图1螺纹锁紧环结构

③密封盖板封焊型这种结构具有螺纹锁紧环结构所具备的许多优点，不同的是,它的管箱部

分密封是靠在盖板外周上施行密封焊来实现。

④Q环密封结构。1种新型高压换热器密封结构,其优点是主螺栓预紧载荷和操作载荷较小，

减小了设备法兰与主螺栓的尺寸和质量;拆卸检修方便、密封可靠;制造简单,造价低以及直

径、压力、温度适用范围广。其结构见图2。

70°

图2。环密的结构

(5)Hairpin一Multitube多套管、Doublepipe套管式:结构紧凑，流体近似纯逆流；Hai

rpin-Multitube多套管国外应用较早，尺寸已大型化。(本PX装置的4台多套管换热器数

量较少、尺寸小一0100-200,采购有些困难，或将改成普通管壳式)

4、3种换热器综合性能对比

3种换热器综合对比见发1,表中紧凑性是换热器总传热面积与其体积的比值,该值越大

占地面积越小。经济性是指单位传热面积的金属耗量,该值越小造价越低。价格比指相同工

况和材料卜的相对价格比,并以固定管板作为基数。表中换热器采用公称压力2.5MPa,60

00mm管长作对比。

表13种换热器综合性能对比

紧凑性/m-m1经济性/kg・m'

换热器-

DNDNDNDNDNDN价格比

类型

40U8001200400EOU12(H)

固定管板式47556U4432311.0

U形管式324547SU4U371.1*1.25

浮头式37454K64484<J1.2*1.5

在同等条件卜，固定管板式换热器结构最紧凑，U形管式和浮头式换热器相当。固定管板式

换热器最经济，浮头式换热器较差。若工况允许，选择换热器的次序为固定管板式、U形管式、

浮头式。

5结语

20世纪管壳式换热器的发展取得了巨大进步，但制约管壳式换热器安全长周期使用的

关键问题仍有待于进一步研究：

①长周期运行中的腐蚀与防腐以及防腐材料的研究。

②传热与流体力学更深层次的研究及其软件开发。

③强化传热技术与传热元件的研究开发,减少结垢、易于清洗、具有很高的传热流体力

学性能和抗振性能是研究方向。

④简单可靠的高温高压密封技术研究与开发。

⑤研究更为可靠的制造方法,以有效保证换热管与管板连接的质量。

第5节管道

一、管道概述：

1.压力管道与压力容器的区别：

相同方面：

(1)均承受内压；

(2)在材料的使用方面；

(3)在焊接方面等；

不同方面：

(1)受载不同：内压往往不是主要载荷一一环向(周向)应力不一定最大；

(2)现场制造量大：焊接为主，施工验收量大；

(3)支承类型复杂，设计和施工要求高；

(4)高温管道现场安装预紧(冷紧)；

(5)允许割管进行破坏性分析；

(6)布置复杂，量大面广(一个石化企业I〜HI类管道200〜300km)；

(7)事故隐患大于压力容器；

(8)内部状况难以探明，管理难度更大；

(9)容易用错材料(如某石化炼油厂抽查Cr5Mo管线材质分析后，1229点中发现与原

设计不符的管线(碳钢)达147米之多)。

2.压力管道的安全状况

石化企业静设备安全主要为压力容器与压力管道的安全问题。

(1)管理制度、技术标准、技术规范尚未完善；

(2)企业和社会重视程度远不及压力容器；

(3)在用压力管道大多数未按特种设备设计和施工，管件质量差，焊接超标缺陷多；

(4)炼制高硫原油后管道腐蚀加剧，检测、监测跟不上；

(5)即使GC1类管道也难达到每6年检测一次；

(6)大多数压力管道无任何技术档案资料

3.压力管道安全监察

国家：

(1).原劳动部锅炉压力容器安全监察局成立压力管道安全监察处；

(2).国家质量技术监督局锅炉压力容器安全监察局压力管道和特种设备安全监察

处；

(3).国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局压力管道安全监察处。

地方政府：

省(市)质量技术监督局锅炉压力容器安全监察处。

企业：

安全监察处/设备处(机动处)

安全监察科/设备科(机动科)

检验检测：压力容器检测站为主

《压力管道安全管理与监察规定》1996.7.1实施

4.压力管道的法规、标准

(1)GB50316-2000《工业金属管道设计规范》一一压力管道设计国家标准

(2)压力管道施工验收规范：

GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》

GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》

SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》

SH3505-1999《石油化工施工安全技术规程》

(3)压力管道维护检修规程是行业性的(SHS01005-92工业管道维护检修规程)

(4)压力管道检验规范：在用工业管道定期检验规程

(5)管件标准不统一，行业分割

5.压力管道范畴(定义)一一《规定》

什么是压力管道？

(1)压力管道是一种承压的设备，除可导致本身爆破外，还会因介质泄漏引起爆炸、

火灾、中毒等恶性事故。世界上主要的经济发达国家(如美国、日本、德国)都把压力管

道与锅炉压力容器并列为特种设备，实行国家安全监察。

(2)压力管道是从安全角度讲的，是沿袭压力容器的叫法。它指的是那些在生产、生

活中使用的输送可能引起燃烧、爆炸或中毒等危险性介质的管道。如输送原油、燃气、各

类工艺物料、有毒气体、有害气体等介质的管道。

(3)为便于对我国压力管道的管理，将压力管道按其用途划分为企业、事业单位所属

的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道的工业管道；城市或乡镇

范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道的公用管道；产地、储存库、使用单

位间的用于输送商品介质的长输管道，具体讲就是：

a.跨越地市输送商品介质的管道；

b.跨越省、自治区、直辖市输送商品介质的管道。

(4)压力管道的设计、制造、安装、使用、检验和修理改造单位必须执行原劳动部颁

发的《压力管道安全管理与监察规定》。

压力管道的设计、制造、安装、使用、检验和修理改造单位的企业主管部门应负责所

属企业的压力管道安全管理工作。

国家级锅炉压力容器安全监察机构负责全国压力管道安全监察工作。县级以上监察部

门主管锅炉压力容器安全监察的机构负责本行政区域内的压力管道安全监察工作。

实施安全管理与安全监察的压力管道的范围

具备下列条件之一的管道及附属设施，无论直径大小、由何种材料制成，都实施安全

管理与安全监察：

(1)输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质

的管道。

主要理由是：这些极度危害介质的毒性强，最高允许浓度低于0.这种极度危

害介质即使有微量的泄漏，其对人体的危害也将是极大的。人体接触或吸入这些极度危害

介质后，易发生急性中毒，后果严重；发生慢性中毒后，即使是脱离接触，病情也将继续

发展或不能治愈。

所以对输送这些极度危害介质的管道不管他们的压力是多少，都属于本规定的监察范

围。

GB5044标准中例举的这些极度危害的介质有：汞、苯、碑化氢、氯乙烯、对硫磷、八氟

异丁烯、氯甲醛、氟化氢等。

(2)输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规

定的火灾危险性为甲、乙类介质的管道。

这是从输送介质造成人身伤亡事故和财产损失角度考虑的。

①按GB50160标准的规定，介质的火灾危险性分类如下：

a.可燃气体的火灾危险性分类

表1.1可燃气体的火灾危险性分类(GB50160)

类别可燃气体与空气混合物的爆炸下限

甲<10%(体积)

乙210%(体积)

表1.2甲乙类火灾危险性可燃气体举例(GB50160)

类别可燃气体

乙快、环氧乙烷、氢气、合成气、硫化氢、乙烯、氟化氢、丙烯、丁烯、丁二烯、反

甲丁烯、顺丁烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丙二烯、环丙烷、甲胺、环丁烷、甲醛、

氯甲烷、异丁烷

乙一氧化碳、溟甲烷

b.液化烧、可燃液体的火灾危险性分类

表1.3液化烧、可燃液体的火灾危险性分类(GB50160)

类别名称特征

A液化烽15C时的蒸气压力＞0.IMPa的烧类液体及其它类似的液体

甲

B可燃液体甲A以外，闪点〈28℃

乙A可燃液体闪点228℃至445℃

B闪点＞45℃至＜60℃

表L4火灾危险性液化短、可燃液体举例(GB50160)

类别名称

液化甲烷、液化天然气、液化氯甲烷、液化顺丁烯乙、液化乙烯、液化乙烷、

液化反丁烯乙、液化环丙烷、液化丙烯、液化丙烷、液化环丁烷、液化新戊烷、

A液化丁烯、液化丁烷、液化氯乙烯、液化环氧乙烷、液化丁二烯、液化异丁烷、

液化石油气

甲异戊二烯、异戊烷、汽油、戊烷、二硫化碳、异巳烷、巳烷、石油酸、异庚烷、

环巳烷、辛烷、异辛烷、苯、庚烷、石脑油、原油、甲苯、乙苯、邻二甲苯、

B间对二甲苯、异丁醇、乙醛、环氧、丙烷、甲酸、甲脂、乙胺、二乙胺、丙酮、

丁醛、二氯甲烷、三乙胺、醋酸乙烯、甲乙酮、丙烯晴、醋酸乙酯、醋酸异丙

酯、二氯乙烯、甲醇、乙醇、异丙醇、醋酸丙酯、丙醇、醋酸异丁酯、醋酸异

戊酯、甲酸戊酯

丙苯、环氧氯丙烷、苯乙烯、喷气燃料、煤油、丁醇、氯苯、乙二胺、戊醇、

A

乙环己酮、冰醋酸、异戊醇

B一35号轻柴油、环戊烷、硅酸乙酯、氯乙醇、丁醇、氯丙醇

GB50160标准只涉及到与石油化工有关的火灾危险性为甲、乙类的介质。还有另外一些

属于火灾危险性为甲、乙类的介质，如氧化剂、燃气和生产过程中的物料等在GB50160标

准中是没有的。因此，还需要引用GHJ1