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容器--气路系统设备.ppt

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气路系统设备 -容器,沈阳透平机械有限公司,主要内容介绍:,一.容器的种类及我厂的应用情况介绍 二.设备的结构组成 三.换热,分离设备的简介。 四. 设备常见故障.故障分析及其消除方法。,容器的分类: 1,按生产工艺过程的作用原理可分为:反应容器、换热容器、分离容器、储存容器。具体划分如下: 反应容器:主要用于完成介质的物理、化学反应的容器,如反应器、反应釜、分解锅、分解塔、聚合釜、合成塔、变换炉,煤气发生器等。 换热设备:主要用于完成介质的热量交换的容器,如管壳式换热器,热交换器,余热锅炉,冷凝器等。 分离容器:主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的容器,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、气提塔、分汽缸、除氧器等。 储存容器:主要用于盛装生产用的原料、气体、液体、液化气体等的压力容器,如各种形式的储罐,2,按容器的设计压力(p)可分为:低压、中压、高压、超高压四个等级。 具体划分如下: 低压容器:0.1MPa≤p<1.6MPa 中压容器:1.6MPa≤p<10MPa 高压容器:10MPa≤p<100MPa 超高压容器:p≥10MPa,3.按压力等级、品种、介质性质划分为三类:符合下列条件之一的为第三类压力容器: 高压容器 中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质) 中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且PV乘积大于等于10 Mpa.m3) 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0.5 Mpa.m) 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0.2 Mpa.m3) 使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定下限大于等于540 Mpa)的材料制造的压力容器 球形储罐(容积大于等于50 m3),,符合下列条件之一的为第二类压力容器: 中压容器 低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质) 低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质) 除上述之外的低压容器为第一类压力容器。,我厂的应用情况介绍,我厂的压力容器主要是为压缩机配套的辅助设备,主要由换热、储存、分离设备组成 1,换热容器:尽量实现等温压缩,为压缩机配套级间气体冷却器,末级冷却器,冷凝器等 2,分离容器:由于压缩机入口不允许有游离液体存在,在压缩机入口处配套分离设备,保证压缩机正常运行 3,储存容器:我厂主要设计制造氨冷冻压缩机配套的中间氨储罐、液氨储罐等,二.设备的结构组成,气体冷却器 主要完成冷热流体的热量交换,降低压缩机人口 气体的温度,提高压缩机组的整体性能。 1.浮头式气体冷却器 2. U形管式气体冷却器 3.固定管板式气体冷却器 4.填料函式气体冷却器 5.穿片式气体冷却器 6.双金属复合管式气体冷却器 7.高效内翅片管式气体冷却器 8.冷凝器,1,浮头式换热器:主要由壳体、管束、管箱、壳盖等部件组成。其特点是管束可以抽出,便于清洗管间和管内;管束膨胀不受壳体约束,不会产生温差应力;管程可分成多程;能在较高的温度和压力条件下工作。适用与壳体与管束间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。,,2.U形管式气体冷却器:主要由壳体、管束、管箱等组成。其特点是管束可以自由伸缩,避免造成温差应力,管束可以抽出清洗管间;适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。适用压力范围大,,3.固定管板式气体冷却器: 主要由壳体、管束、管箱等组成。其特点是结构简单、紧凑;管束不能抽出清洗和检查。适用于壳程介质清洁、不易结垢、温差不大,,4.填料函式气体冷却器:主要由壳体、管束、管箱、填料函和填料压盖等组成。其特点是管束自由伸缩,避免造成温差应力;管束可以抽出,便于清洗管间和管内;填料函处有泄露能及时发现,检修方便。但壳程设计压力不宜高于2.5MPa,且不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒介质,,5.穿片式气体冷却器:主要由壳体、管束、水箱、分离器等组成。其特点是单位体积的换热面积大,传热性能好,流动阻力小,分离器布置在冷却器壳体内部,减少设备数量;管束可以抽出,进行清洗和检修。主要应用在DH压缩机组和其他空压机和氮压机组上,,6.双金属复合管式气体冷却器 主要由壳体、管束、水箱、分离器等组成。其特点是换热管可以根据介质的需要采用不同材质制造。单位体积的换热面积大,流动阻力小,分离器布置在冷却器壳体内部,减少设备数量;管束可以抽出,进行清洗和检修。主要应用在流量较大的空压机和氮压机组上,,7.高效内翅片管式气体冷却器 主要由壳体、管束、管箱等组成。其特点是换热管采用高效内翅片管,传热效率高,体积小。但不宜处理腐蚀性大或脏的气体,气体压力不宜超过1.6MPa,,分离器 主要用于分离气体温度降低后析出的冷凝液,避免将冷凝液带入下级压缩机中。 1.卧式沉降式分离器 2.丝网除沫分离器 3.油气分离器,1.卧式沉降式分离器 主要由壳体、封头、栅板、脱水包等组成。适用于处理石油气中有烃类冷凝时的分离,,2.丝网除沫分离器:主要由壳体、封头、除沫器和支架等组成。适用于处理湿空气、合成气,氨气中冷凝液的分离.,,3.油气分离器:主要由壳体、上下封头、支架等部件组成。用于浮环密封内浮环泄露出来的油气的分离。结构见油系统图,4.出气消声器 用于降噪消声。主要由消声腔体、锥筒、接管、法兰、支座等件组成 结构由油站设计。,储罐 主要用于储存、盛装气体、液体、液化气体。由壳体、封头、接管等组成。,,三.换热,分离设备的工艺计算简介,1.我厂在1990年与西安交通大学合作成功开发出:气体冷却器优化设计综合软件包(其中包括CRDX,CXFN等程序) 2. 1997年我厂与西安交通大学合作先后开发出:VK型气体冷却器热力计算方法、小型高效换热器的开发 3.1998年我厂与西安交通大学合作开发出:折流杆换热器选型系列型谱及导流筒阻力损失计算程序 4.1999年引进瑞士“Calorifer-传热计算软件”,实现国产化大空分项目冷却器的工艺计算 5.2000年我厂与西安交通大学合作实验测定单双排孔波纹内翅片管对流换热的数值 6. 2003年我厂与西安交通大学合作开发出双金属复合管冷却器三维数值模拟软件. 引进压缩机的同时引进了MCL、BCL、DH、SVK型换热器的设计、制造说明这些软件的成功引进极大的增强了我厂容器的设计、制造水平。,换热器的介绍,1.间壁式换热器一般情况下要求将热流体的热量传递给冷流体,而不允许有两种流体相互混合。在换热器中用固体壁将两种流体隔开,行成间壁式换热器。我厂的全部换热器都属于此种类 2.混合式换热器允许有两种流体相互混合,依靠直接接触交换热量,因 为不需要固体间壁,所以节约大量的金属材料。我厂闪蒸罐属于此种类型 3.回热式(或蓄热式)换热器冷热流体交替与固体壁接触,热流体与固体壁接触时,固体壁吸收热量,另一个时间冷流体与同一固体壁接触,吸收热量,从而将热流体的热量传递给冷流体。如锅炉内的再生式空气预热器和燃气轮机的空气预热器等,各种间壁式换热器的比较: 每种换热器都有自己的优缺点,在选择换热器类型时应考虑的因数很多,例如材料、压强、温度、温度差、压强降、结垢腐蚀情况、流动状态、传热效果、检修、操作等。列管式换热器具有结构坚固,可在高温、高压下操作及材料范围广泛的特点,因此列管式换热器仍然是使用最普遍的。当温度和压强都不很高,处理量又不大,或处理腐蚀性流体而要求贵重金属时,就应该选择新型换热器,如板式,螺旋板式。要视具体情况综合考虑。,强化换热途径强化换热途径就是指提高冷、热流体的传热速率。从传热速率方程Q=KS△tm中可以看出,增大传热系数K、传热面积S、和平均温差△tm就可以提高传热速率Q,从换热器的设计生产操作中也是从这三个方面考虑的,1.增大换热面积S 增大换热面积不应该靠加大设备的尺寸才实现,而从设备的机构考虑,提高其紧凑性,既单位面积内提供较大的换热面积。改进传热面的结构如螺纹管、波纹管代替光滑管,采用翅片管式换热器。 2.增加平均温差△tm 平均温差的大小决定与两个流体的温度条件,一般由生产工艺条件规定,可变范围有限。当换热器中两侧流体均变温时,可采用逆流操作得到较大的平均温度差 3.增大传热系数K 要提高K值就必须减小热阻。 (1)通过加大流速,增强流体湍流程度,减小层流厚度来实现 (2)防止结垢和及时清除垢层,减小热阻,分离器的介绍,沉降分离是依靠某种力的作用,利用分散物质与分散介质的密度差异,使之发生相对运动而分离的过程。按用来实现这种过程的作用力的不同可以分为:重力沉降和离心沉降 我厂的分离器主要有卧式沉降式分离器、立式破沫网式分离器 、旋流板式分离器、立式波纹板式分离器、组合式汽水分离片、组合式矩形破沫网式分离器 分离器几种,主要通过临界速度计算出分离器的大小,设备安装、故障,消除方法,安装和试车的基本要求 1.安装换热器时,两端应留有足够的空间满足拆装和维修的需要。 2.最小距离为管束的长度再加1米。 3.在压力容器的活动支座的基础面上应预埋滑动板。滑动板必须保持平整光滑。活动支座的位置见总图所示。 4.活动支座的地脚螺栓应装有两个锁紧的螺母,螺母与底板间应留有1~3mm的间隙。见总图所示。 5.压力容器在安装前应进行检查、清扫。可用洁净、干燥的空气或氮气对其内部进行吹扫,去除铁削、杂质等。对严禁与油污接触的腔体,应进行脱脂处理(如氧压机中与氧气接触的表面),合格指标为125mg/m2.,可抽出管束的气体冷却器在抽管束时应注意保护密封面和折流板,不得碰撞。移动和起吊管束时,应将管束放置在专用的支承结构上,以避免损伤换热管。管束检查、清扫完成后,应慢慢将管束装入壳体内,不得损伤换热管。对有密封结构的应检查密封面是否合格。 6.安装前一般应对压力容器进行水压试验,当图样有要求时,还应进行气密性试验.试验压力与试验温度按图样规定.试验要求和方法按GB151《管壳式换热器》、GB150《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》的规定 7.应在不受力的状态下连接管线,避免用火烤、锤击等方法强力装配。 8.拧紧螺栓时应均匀用力,按图所示的顺序进行,并应涂抹适当的螺纹润滑剂,以免损伤螺纹。 9.有安全附件的设备,应将安全附件安装齐全。安全阀开启压力的调整见本手册“油系统设备”中的相关章节;爆破片的安装见附图2.1.2所示。 10.试车前应查阅说明书,确定是否有特殊要求。 11.应开启容器上的放气口,使流体充满设备。对气体冷却器应先通入冷流体,待冷流体充满后在通入热流体;停车时,应先关闭热流体,然后在关闭冷流体。避免容器温差太大。 12.当介质为蒸汽时,开车前应排空残液,以免形成水击:有腐蚀性的介质,停车后应将残存的介质排净,以免腐蚀容器。 13.开车或停车过程中,应缓慢升温及降温,避免造成温差过大和热冲击。,压力容器经常出现的问题及处理方法 1.换热器经过一段时间的运行后,会出现出气温度提高的现象 产生的原因及处理方法: a、换热面结垢,影响传热效率。应根据介质的性质采用有效的除垢方法,定期进行管内外部的清洗。 b、壳内密封处泄露,气流短路。应将管束抽出,检查密封件安装是否正确,密封件的性能是否可靠。若密封件失效,应及时更换。 c、冷却水短路。应检查水箱密封填料安装是否正确,材质性能是否可靠。(同上) d 、机组出气温度过高,使得进入冷却器内的温度超过设计值,冷却能力不够造成。 e、冷却水压力过低,流量不足。 f、进水温度、压力、污垢系数等与协议不符。 g、气体总流量超过设计值。 h、检查校验冷却器出口测温元件的准确性。,法兰连接处发生泄露 产生的原因及处理方法: 密封面变形、损伤。应根据变形损伤程度,采用研磨或车削后研磨的方法加以修复。 垫片变形、失效。应更换垫片。 管子和管板的连接接头处开焊或开胀,连接失效。造成的原因: (1)、接头因高温应力松弛而失效; (2)、接头在高温高压下因腐蚀而破坏; (3)、管束在流体冲击下产生振动,使接头疲劳破坏; (4)、制造工艺不合理,接头中焊接残余应力过大,在操作中引起应力腐蚀和疲劳破坏; (5)、操作不当,温度波动,引起疲劳破坏。 发生此情况时,有条件应对连接接头处进行补焊和补胀;无条件或损坏严重者应将管子堵死,但应控制管子数量,不得超过管子总数的2%,且不得超过10根。,d、由于运输或个别冷却管管材自身内部存在缺陷等原因,在压力试验时破裂,造成法兰处泄露。处理方法:有条件应更换换热管,无条件,应将管子堵死,但应控制管子数量,不得超过管子总数的2%,且不得超过10根。 e、固件连接失效。检查安装是否正确,螺栓的把紧度应均衡,把紧时应按顺序进行或重新更换紧固件。 3.3.4.3.现场拆装后,进行水压试验时出现渗漏 产生的原因及处理方法:同2. 3.3.4.4管束振动 产生的原因及处理方法: a、频繁的开、停车。应控制开、停的次数。 b、阻力过大,气流受阻。应经常清洗管束,保证管内流体流通畅通。 c.冷凝的液体没有及时排放。应增设疏水器或液位控制装置,定期排放液体。 d.气体流量突然增大。运行应平稳,避免工况变化太大的情况发生。 3.3.4.5.冷凝液排放时,有气体夹带排出。 产生的原因及处理方法: a.液位排放控制的不准或疏水器失效。应调整控制系统,使液体在正常液位下进行排放,排放后并保持有一定的液位,将气体封住。,b.人为造成。手动排放时应注意液位计指示。 3.3.4.6.分离器分离效果不好 产生的原因及处理方法: a.分离元件破损,如丝网损坏,造成气体短路,有一定量的气体没有经过分离器。应对分离器进行检查,更换丝网. b.工况变化。流量发生变化或相对湿度发生变化,运行不稳定。使冷凝水量增大或通过分离器的流速、压力、温度等改变造成。应保证运行平稳。 c.应将分离出来的冷凝液及时排放。当液位太高,气流通过时会将已分离出来的液体重新带走,造成气体内带水。 3.3.5 现场检验的基本内容 3.3.5.1进出气、进出水方向是否与图样一致。。 3.3.5.2应开启放气口,使流体充满设备。 3.3.5.3安全装置是否齐全,安装是否正确。 3.3.5.4设备安装是否平稳,牢固。 3.3.5.5安装前一般应进行压力试验,当图样有气密性要求时,还应进行气密性试验。 3.3.5.6现场开车或停车过程中,应缓慢升温和降温,避免造成温差过大和热冲击。开车时应先通入冷却水,再通入热流体,停车时应先停热流体,再停冷却水 3.3.5.7运行前应进行清洗。 3.3.5.8停车时应将液体排放干净。,3.3.5.9检查容器表面是否有变形、鼓包、泄露等异常现象。 3.3.5.10水质是否满足要求。 3.3.6 我厂应提供给用户的文件 3.3.6.1产品质量证明书 监检报告 产品合格证 产品技术特性表 主要受压元件一览表 焊接试板性能检验报告 无损检验报告 热处理检验报告 尺寸检验报告 耐压试验报告 3.3.6.2竣工图样。(竣工图样上应有设计单位资格印章) 3.3.6.3产品铭牌的拓印件 3.3.6.4使用说明书 3.3.6.5高压容器和第三类中压反应容器和储存容器,应提供强度计算书,
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