认识特种设备：压力容器的分类与型式

前 言

压力容器一般泛指在工业生产中盛装用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程的气体或液体，并能承载一定压力的密闭设备。它被广泛用于石油 ，化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防等行业领域。

根据GBT 26929-2011《压力容器术语》所述，压力容器是指压力作用下盛装流体介质的密闭容器。

• 注:“密闭”是指以容器对外连接管口为界限的范围内能够形成一个独立的承压空间。

截至2023年年底，全国使用登记压力容器达533.92万台。下面回顾一下压力容器监管的沿袭，并介绍压力容器的分类与型式。

一、监管历程回顾

（一）2003年《特种设备安全监察条例》出台前

1.1955年成立国家锅炉检查总局，对蒸汽锅炉、压力容器和较大起重机械实施安全监察。

2.1966年，颁布试行第一个压力容器安全监察规程。

3.1982年国务院颁布《锅炉压力容器安全监察暂行条例》，对所有的承压锅炉和压力为一个表压以上的各种压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造实施安全监察。

4.根据[81]劳总锅字7号文件通知，修订后的《压力容器安全监察规程》自1982年4月1日起正式执行。该规程第3条规定了适用范围，即同时具备下列三个条件的容器： 
（1）最高工作压力（Pw）≥1公斤力／厘米2 （不包括液体静压力，下同）； 
^{（2）容积（Ｖ）≥25升，且ＰＷ×Ｖ≥200升.公斤力／厘米2； 
（3）介质为气体、液化气体和最高工作温度高于标准沸点（指在一个大气压下的沸点）的液体。} 

^{5.1999年6月25日国家质量技术监督局质技监局发布《压力容器安全技术监察规程》（锅发(1999)154号，2000年1月1日实施），调整了适用条件：}

^{(1)最高工作压力(PW)大于等于0.1MPa(不含液体静压力)；}

^{(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)大于等于0.025m³；}

^{(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。}

（二）2003年《特种设备安全监察条例》实施后

1.2003年6月1日起施行《特种设备安全监察条例》（国务院令第373号），压力容器安全监督管理正式纳入行政法规管理范畴。条例附则将压力容器含义进一步明确为“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”。

2.2004年1月1日国家质量监督检验检疫总局发布《关于公布特种设备目录的通知》（国质检锅〔2004〕31号），其中压力容器包括固定式压力容器、移动式压力容器、气瓶和氧舱及压力容器部件、压力容器材料6个类别29个品种。

（三）2009年《特种设备安全监察条例》修订后

1.中华人民共和国国务院第549号《国务院关于修改〈特种设备安全监察条例〉的决定》，2009年5月1日起施行。修订的条例规定对涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场(厂)内专用机动车辆的生产(含设计、制造、安装、改造、维修)、使用、检验检测实施安全监察。

2.2009年8月31日发布的TSG R004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》调整了适用条件和适用范围。

(一)最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压，不含液体静压力，下同）；

(二)设计压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L；

(三)盛装介质为气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。

（四）2014年《特种设备安全法》施行后

1.中华人民共和国主席令第4号《中华人民共和国特种设备安全法》，2014年1月1日起施行，压力容器继续列入“特种设备”安全监察范围之内。

2.2014年10月，质检总局发布修订《特种设备目录》的公告（2014年第114号）。为了更加清晰地明确压力容器范围，便于基层监管，对压力容器范围进行了修订，明确了固定式压力容器和移动式压力容器的最小容积和直径下限，取消了压力与容积乘积值限制。将固定式压力容器的分类方式调整为根据产品类别进行分类，使品种分类更加清晰（“高压容器”按分类方法分别纳入新目录中的“第三类压力容器”、“第二类压力容器”品种中）。移动式压力容器增加了管束式集装箱的新品种类型。在氧舱类别中，由于潜水钟、再压舱、高海拔试验舱等设备多为海下试验和训练所用，而且数量少，不属于涉及公众生命财产安全的设备，此次予以取消，氧舱类别中仅保留医用氧舱和高气压舱两个品种。

3.2016年修订后的TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》根据特种设备目录进一步调整了适用条件和范围。

(1)工作压力大于或者等于0.1MPa；

(2)容积大于或者等于0.03m³并且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm；

(3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。

TSG21明确工作压力不是设计压力；增加了最大几何尺寸的规定，要求大于等于150MM，删除了PV大于等于2.5Mpa.L的规定，增加了容积大于或者等于0.03m³的规定。

TSG21 1.4.1、1.4.2涉及的七类设备统一划分为I类容器，不需要制造监检，不需要办理使用登记手续，在设计使用年限内不需要定期检验，不需要安装告知。

二、压力容器的分类与型式

（一）按介质危害特征，结合设计压力和容积划分为I、II、III类压力容器

这种划分的第I、II、III类压力容器等同于特种设备目录品种中的第一、二、三类压力容器，目录中的超高压容器划分为第III类压力容器。

▼ 压力容器分类图—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）

▼ 压力容器分类图—第二组介质

（除第一组以外的化学介质。如毒性程度为中度、轻度危害的介质，包括水蒸气、氮气等）

（二）按压力等级划分

压力容器的设计压力(p)划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：

1.低压(代号 L)，0.1MPa≤p＜1.6MPa；

2.中压(代号 M)，1.6MPa≤p＜10.0MPa；

3.高压(代号 H)，10.0MPa≤p＜100.0MPa；

4.超高压(代号 U)，p≥100.0MPa。

（三）按用途划分

压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理，划分为反应容器、换热容器、分离容器和储存容器。

1.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，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。

▼ 反应釜

▼ 聚合釜

2.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，例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等【螺杆式制冷机组中都装有冷凝器、蒸发器】。

▼ 热交换器

▼ 蒸发器、冷凝器

3.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，例如各种分离器、过滤器、集油器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。

▼ 油气分离器

▼ 分汽缸

▼ 除氧器（电站锅炉配套）

4.储存压力容器（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。

▼ 卧罐

▼ 立罐

▼ 球罐

（四）按安装方式划分

1.固定式压力容器，是指安装在固定位置使用的压力容器(注1)。

注 1：对于为了某一特定用途、仅在装置或者场区内部搬动、使用的压力容器，以及可移动式空气压缩机的储气罐等按照固定式压力容器进行监督管理；过程装置中作为工艺设备的按压力容器设计制造的余热锅炉依据本规程进行监督管理。

2.移动式压力容器，是指由压力容器罐体或者钢制无缝瓶式压力容器(以下简称瓶式容器)与走行装置或者框架采用永久性连接组成的罐式或者瓶式运输装备，包括铁路罐车、汽车罐车、长管拖车、罐式集装箱和管束式集装箱等。

要注意一些特殊情况==>这是固定式压力容器改成移动式压力容器使用吗？

▼ 铁路罐车

▼ 汽车罐车

▼ 长管拖车

▼ 罐式集装箱

▼ 管束集装箱

（五）按壳体几何形状划分

有圆筒形容器、球形容器、箱形容器、锥形容器和特定形式的压力容器等，其中特定形式的压力容器有非焊接瓶式容器、储气井、快开门式压力容器等。

1.非焊接瓶式容器，是指采用高强度无缝钢管（公称直径大于500mm）旋压而成的压力容器，如用以组装长管拖车、管束式集装箱的容器。

2.储气井，是指竖向置于地下、用于储存压缩气体的井式管状设备。

3.快开门式压力容器，是指进出容器通道的端盖或者封头与主体间带有相互嵌套的快速密封锁紧装置的压力容器，但是用螺栓(例如活节螺栓)连接的不属于快开门式压力容器。快开门式压力容器不在简单压力容器范围内。某些氧舱会采用快开门的结构。

▼ 锥形容器

▼ 储气井

▼ 快开门式压力容器

（六）按照适用TSG 21范围来划分

1.只需要满足TSG 21总则、材料、设计、制造要求的压力容器

（1）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、铝制板翅式热交换器、过程装置中冷箱内的压力容器；

（2）盛装第二组介质的无壳体的套管热交换器；

（3）超高压管式反应器。

• 深冷装置：是指能够达到极低温度的装置，通常温度范围在-150℃以下，甚至接近绝对零度（-273.15℃）。深冷装置在工业和科学研究中有着广泛的应用，主要用于气体的液化和分离、材料处理等领域。‌深冷装置中常见的非独立压力容器一般有膨胀罐（也称为液态膨胀器）、液气相分离器等。

  ▼ 深冷装置工作原理图

• 直燃型吸收式制冷装置：以燃气、燃油为能源，通过其直接燃烧产生高温烟气作为加热源，利用吸收式制冷循环的原理来进行制冷的空调装置，一般由冷媒蒸发器、吸收器、浓缩器和冷凝器四部分组成。其中：（1） 冷媒蒸发器是一个内设传热管排、被抽成具有一定真空度的密闭容器。其作用是在低压下蒸发滴入蒸发器中的冷媒（水），吸收进入传热管排内制冷水的热量，将其温度从12℃降至7℃后，向用户提供制冷用冰水。（2） 吸收器是蒸发的冷媒蒸汽被喷入的具有强吸湿性的溴化锂浓溶液吸收，使冷媒蒸发器内的真空度保持恒定，从而保证向用户连续提供冰水。（3） 浓缩器是吸收冷媒后的溴化锂稀溶液，通过溴化锂溶液泵，以直接燃烧燃料的方式加热溴化锂溶液，获得溴化锂浓溶液。（4） 冷凝器是将溴化锂溶液浓缩器蒸发出来的冷媒蒸汽冷凝成液体，再滴入蒸发器完成冷媒循环。

▼ 直燃型吸收式制冷装置示意图及工作原理介绍

• 铝制板翅式热交换器：是一种间壁式换热器，材料是铝和铝合金，通常由隔板、翅片、封条、导流片和封头等组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心。

▼ 板翅式换热器结构图

• 过程装置中冷箱内的压力容器：过程装置是指实现过程工业的硬件手段，包括单元过程设备(如塔、换热器、反应器和储罐等)与单元过程机器(如压缩机、泵、分离机等)。其中，冷箱是进行低温分离的主要设备之一，主要由两部分组成：一是巨大的钢壳保温箱，二是内部核心铝制板翅式换热器。

▼ 冷箱结构及工作原理

• 无壳体套管热交换器：是一种高效热交换设备，由内外两个管道构成，分别用于热传导介质与被换热介质的流通，实现热量交换。其独特之处在于无外壳设计，直接嵌入设备内部，既节省空间又提升热效率，降低能耗。此热交换器具有显著优势：体积小巧、结构简单，换热高效且速度快，可靠性高，适应特殊工况如高温、高压、高粘度环境。

▼ 无壳体套管热交换器

• 超高压管式反应器：设计压力p≥100.0MPa的管式反应器。管式反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。这种反应器可以很长，如丙烯二聚的反应器管长以公里计。反应器的结构可以是单管，也可以是多管并联；可以是空管，如管式裂解炉，也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管，以进行多相催化反应，如列管式固定床反应器。

▼ 管式反应器概述

2.只需要满足TSG 21总则、设计、制造要求的压力容器

（1）移动式空气压缩机的储气罐；

（2）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者气压给水(泡沫)压力罐；

（3）水处理设备中的离子交换或者过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱；

（4）蓄能器承压壳体。

• 移动式空气压缩机：以柴油机或电动为驱动，带动螺杆压缩机转子的转动而将空气等其他压缩具备一定压力的设备，应用比较广泛；一般配备有空气储罐、油分离器等压力容器（按照固定式压力容器进行监督管理）。要引起注意的是，如果油分离器达到TSG21技术参数，就应办理使用登记。

  ▼ 移动式空气压缩机

• 水力自动补气气压给水(无塔上水)装置：是一款用于供水的设备，采用气压供水，利用密封罐体，使局部增压达到供水目的供水设备。具体工作顺序是由水泵将水通过逆止回阀压入罐内气体受到压缩，压力逐渐增大。水力自动补气气压给水无塔上水装置中的气压罐，主要由压力容器、空气室、进出口管道、压力表等部件组成，它的作用是通过增加储气量，维持给水管网内部的压力稳定性，使水泵按照规定的压力自动开启或关闭。

▼ 水力自动补气气压给水(无塔上水)装置

• 消防装置中的气体或者气压给水(泡沫)压力罐：存储消防水或者泡沫灭火剂，一般外壳喷涂红色。

▼ 给水(泡沫)压力罐

• 水处理设备：是指用于对水进行过滤净化处理的设备，通过一定的物理或化学手段将水中的杂质去除，以达到生活或工业用水的需求。‌根据用途需要，会配备离子交换或者过滤用压力容器。

▼ 水处理设备

• 热水锅炉用膨胀水箱：常用型式为囊式气压罐或隔膜气压罐，在供热系统中容纳系统水的膨胀量，同时还起到定压作用和为系统补水的作用。

▼ 膨胀水箱

• 蓄能器：是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。

▼ 蓄能器

3.需要满足TSG 21所有要求、但按照TSG 08要求无需使用登记的压力容器：简单压力容器

简单压力容器（统一划分为第I类压力容器），是指那些结构设计相对简单、使用条件较为温和且危险性较低的压力容器。它主要用于盛装气体或液体，并能在一定压力下保持密闭状态。

• 结构简单：简单压力容器的结构设计相对简单，由筒体和平盖、凸形封头（不包括球冠型封头），或者由两个凸形封头组成。没有复杂的部件和附加装置，这使得其制造和维护成本相对较低。

• 工艺特点：采用壁薄结构，筒体、封头和接管等主要受压元件的材料为碳素钢、奥氏体不锈钢或者Q345R；制造过程中不直接受火焰加热，一般组批生产。

• 设计压力：小于或等于1.6MPa。

• 设计温度：大于或等于-20℃，且最高工作温度小于或等于150℃。

• 容积：小于或等于1.0m³。

• 工作压力与容积的乘积：小于或等于1.0MPa·m³。

• 介质要求：通常用于存储或输送空气、氮气、二氧化碳、惰性气体、医用蒸馏水蒸发而成的水蒸气或者上述气（汽）体的混合气体等无害介质；且允许介质中含有不足以改变介质特性的油等其他成分，但其闪点或燃点均应高于容器的最高工作温度30℃以上，且不影响与材料的相容性。

▼ 简单压力容器

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