换热器泄漏的原因分析（共5篇）
1.换热器泄漏的原因分析 篇一
石化临氢装置是容易失效的装置之一[1,2],某1.0×106 t/a柴油加氢装置中的高压换热器E-1103出口部位存在泄漏问题,初步判断为腐蚀导致的泄漏。该换热器管道材料为0Cr18Ni10Ti,管程为加氢柴油,壳层为混氢油。自2004年4月起管程的实际操作温度低于设计温度(270 ℃),为查明换热器泄漏的真实原因,对其进行了分析,以便实施中采取相应的措施。
1 失效管道的特征及成分
1.1 特征
换热器失效的主要特征有:(1)腐蚀主要发生在管程的出口端,入口未发现腐蚀问题;(2)管板侧管头在长度为50~60 mm范围内,有明显冲刷腐蚀的痕迹,其中管口边缘最薄处如刀刃;(3)管口和管板焊接部位腐蚀严重,部分位置的焊肉完全脱落;(4)管道内壁有红色锈蚀产物附着,且有一定量蚀坑;(5)未发现微裂纹。
1.2 化学成分
失效换热器管的化学成分见表1。
注:标准值参照GB 222-1984。
由表1可知,换热器的材料符合标准,仅Cr含量略偏下。
1.3 厚度及硬度
管道外壁厚度见表2。结果显示,管道厚度分布均匀,平均厚度为1.95 mm,原始厚度为2 mm,可见管道仅发生了非常轻微的均匀腐蚀。
管道不同位置的硬度结果见表3。
失效管道的硬度平均值和正常管道接近,在正常硬度范围内。
2 失效管道的组织及腐蚀产物
2.1 金相
失效管道的正常位置和管口位置的金相见图1。其显微组织都为奥氏体,没有发现微裂纹或晶间腐蚀。管口位置经过打磨抛光后,仍可见腐蚀点坑。
2.2 形貌及产物
管口腐蚀点坑形貌见图2,其附近的腐蚀产物见表4。
表4显示,腐蚀产物中有很高含量的S,且含有一定量的Cl,表明腐蚀产物主要是以硫化物和氯化物为主。
3 失效原因分析
3.1 堆焊层剥离
本例管板焊接位置没有发现残留的腐蚀产物,部分位置焊肉不是被缓慢腐蚀减薄,而是整块剥离、脱落,腐蚀形貌符合堆焊层剥离类型的失效[3,4,5]。0Cr18Ni10Ti不锈钢在临氢环境中有发生堆焊层剥离的趋势,其原因有4点:
(1)管板在焊接时,母材中的碳向奥氏体钢堆焊层一侧迁移产生脱碳层,堆焊层一侧产生增碳层并以碳化物析出,导致母材和增碳层化学组织和成分出现显著差异,即形成催化区;
(2)母材和堆焊层会溶解大量的氢,由于溶解度和扩散速度不同,导致高浓度的氢聚集在堆焊层与母材界面;
(3)当温度下降时(如停工检修、工艺调整等),氢气来不及向外释放,致使裂纹长大,从而诱发堆焊层和母材的剥离,堆焊层上有裂纹存在;
(4)由于不锈钢堆焊层与母材间的热膨胀系数差别较大,在热应力作用下也可能加剧堆焊层与母材的剥离。
由腐蚀形貌可见,堆焊层的剥离主要发生在管程出口部分管板焊接部位,而在管程的入口位置没有发生剥离,均匀腐蚀造成的焊肉剥离不可能出现如此明显的界限。管程入口处的温度始终较高(约200 ℃),出口的温度随着工艺的调整而波动,且均低于150 ℃。因此,本体系主要是在出口位置发生堆焊层剥离。
3.2 H2S-NH3-HCl-H2O腐蚀
此类型腐蚀主要发生在管道内壁,因为加氢柴油中含有一定量的H2S,HCl和NH3等腐蚀介质。由于管程出口温度相对较低,会发生氯化铵的结晶,这样很容易形成腐蚀介质的沉积,腐蚀介质发生以下反应:
H2S+NH3→NH4HS (1)
HCl+NH3→NH4Cl (2)
NH4HS和NH4Cl的沉淀物导致管道内壁堵塞,并引起严重的垢下腐蚀。当体系中有水存在时,NH4HS和NH4Cl发生水解,构成H2S-NH3-HCl-H2O类型的腐蚀。另一方面,由于管道内部流速较快,还会发生一定程度的冲刷腐蚀,而结晶会进一步加剧冲刷腐蚀。
3.3 冲刷腐蚀
此类型腐蚀主要发生在管口位置。当强腐蚀性的流体和管道内表面的金属发生相对运动时,一般在流体急剧改变方向时会对金属表面已经生成的腐蚀产物膜产生机械冲刷破坏作用,从而导致内表面发生严重的磨损腐蚀。本体系的管程内流体中还夹杂着铵盐的颗粒,进一步加剧了冲刷腐蚀的破坏性。流体在管口处压力突然释放,发生严重的冲刷腐蚀,导致管口厚度急剧减薄。管道的弯头外侧也有一定的减薄,切开管道可见明显的冲刷腐蚀。
4 建 议
加氢换热器出口的管板焊接位置发生严重腐蚀,是一种堆焊层剥离类型的失效行为。在靠近出口位置的管道内壁发生点蚀,是由于铵盐结晶导致的垢下腐蚀。失效管道的管口发生严重减薄现象是由于冲刷腐蚀导致。为了避免类似失效再次发生,建议如下:
(1)必须严格遵守工艺操作规程,最大限度地避免异常升降温和紧急停工,即便在正常情况下停工也应采取使氢尽量释放出去的停工方案减少氢残留量;
(2)严格控制工艺,尽量避免铵盐结晶;
(3)降低原料中的硫和氯含量,加强原料的脱硫和脱氯监控。
参考文献
[1]谈登来,魏安安,陆怡,等.制氢转化炉管材HP40Nb的失效分析[J].材料保护,2008,41(10):75~77.
[2]马波,高金吉,江志农.往复压缩机活塞杆断裂早期预警技术的研究[J].机械强度,2008(3):445~449.
[3]Moreira R M,Franco C V,Joia C J B M,et al.The Effectsof Temperature and Hydrodynamics on the CO2Corrosion of13Cr and 13Cr5Ni2Mo Stainless Steels in the Presence ofFree Acetic Acid[J].Corrosion Science,2004,46(12):2 987~3 003.
[4]程学群,李晓刚,杜翠薇.316L不锈钢在含Cl-高温醋酸溶液中的电化学行为[J].金属学报,2006,42:299.
2.循环水换热器泄漏故障分析和对策 篇二
1 设备简介
VE-1101冷冻单元换热器设备型号为NJN固定管板式换热器。管程介质为循环水(由深井水和部分海水淡化水混合加药剂制成),质量流量440000kg/h,设计压力1.0MPa,设计温度100℃,材质16Mn;壳程介质氟利昂,质量流量130316kg/h设计压力为2.0MPa,设计温度100℃,材质16MnR;换热管规格为19mm×2mm,根数1425材质10#钢。
2 故障概述
2003年5月,换热器出现了管程泄漏。拆检设备发现,管箱内积存有很多泥沙和小块石棉板等杂物。70%的管束被污物不同程度地堵塞。换热管管束与管板焊接处有明显磨蚀痕迹。为了了解换热管的实际情况,我们从换热器的不同部位投出三根换热管并多段纵向剖开以观察换热管内外部的情况,发现换热管外表面状况良好,而内表面有被冲刷磨蚀的痕迹,但没有穿孔和泄漏发生,可见管段部分并不是泄漏发生的地方。将投出换热管从两侧管板封堵,对换热器进行气密试验发现管子与管板焊接处存在较多微小泄漏点,临时将管板漏点补焊处理,整台设备继续使用。至2004年8月又出现了2次同类故障,更换一台新设备之后7个月再次发生泄漏,拆检情况与上述情况相同。
VE-1101换热器管束由1425根管子组成,L=7500mm,换热器管板与换热管采用强度胀加密封焊的连接形式。上半部806根是循环水流入通道,下半部619根是循环水流出通道。拆检发现管束中大部分管子被循环水中的污泥堵塞,不仅大大降低了换热效果,更造成了循环水以更大的流速通过没有堵塞的管子,加大了泥沙和杂物对管板以及管子内部的冲刷磨蚀,从而导致换热器发生泄漏。
3 原因分析
3.1 设备构造原因
从历次拆检情况分析,此设备的材质选择并无问题。表观看似乎是换热管与管板的焊接质量问题,但相同厂家同期制作了多台相类的设备,而其它设备并未出现此等情况,而由不同厂家制作的此台设备在使用中都出现了相同的泄漏情况,看来还存在其它因素。
从设备图纸中我们可以看到:VE-1101换热管的材质为10#钢,规格为Φ19×2,数量为1425根,换热面积为640m2;换热管的孔桥宽度为24mm,属于密排结构(一般为25mm)[1],换热器管板与换热管采用强度胀加密封焊的连接形式。
我们认为,通常换热管孔桥的密排会减少设备的体积和净重,从而节省安装空间和安装费用,这是一种非常经济的设计方案;但这种设备要求的使用工况较严格,管程、壳程的物料都要求非常洁净,而我厂的现实工况还不能达到。而这种设计也加大了设备的制作难度,较易形成管头焊缝叠加,造成应力集中,增加泄漏机率。
另外,采用Φ19×2的换热管,在冷却水含泥沙较多的情况下,也较易造成管内堵塞而使换热效果下降,从而影响装置的稳定运行。
3.2 泥沙的侵蚀
循环水系统粗滤器因隔离阀腐蚀生锈,不能有效隔离粗滤器,致使粗滤器不能定期拆检而得到清洗。直径较小的泥沙和杂物经破损滤网和循环水泵进入循环水系统。这一因素也造成了换热器的堵塞和管头焊缝的冲刷磨蚀;
综上所述,换热器的设计结构与实际工况的不相适应和循环水系统泥沙、杂物的冲刷磨蚀是造成换热器发生泄漏的主要原因。
4 改造对策
(1) 改变换热管的密排结构:将HE-1101换热管规格改为Φ25×2.5,孔桥宽度为普通型32mm[2]。如果设备本体尺寸不变,换热面积将减少至483m2,按原始设计要求640m2将不能满足生产需求。根据现场可安装空间实测,将换热器本体尺寸由DN1200mm扩大至1400mm,其它尺寸不变,从而换热面积变为700m2,完全能够满足生产的需求。
(2) 循环水系统改造。
(3)更换粗滤器滤网及其隔离阀。
(4)循环水换热器循环水管线关断阀前加装双联过滤器,并定期检查清洗以消除泥沙、杂物对管头焊缝的冲刷磨蚀。
(5)提高操作和维修要求:在换热器运行期间,定期检查和清洗换热器。长时间运行后管内会被污泥堵塞,增加水流阻力,降低换热效果。装置需要严格按照操作规程进行操作并及时进行保养。日常操作注意观察管程和壳程的温度及压差以及换热器循环水程气态(氟利昂)物质的含量,根据上述现象可以推测换热器管程是否出现堵塞或泄漏,如出现问题应及时检修。
5 结 语
经过两年的运行观察表明,换热器VE-1101运行效果良好,达到了降低维修费用,保证装置长周期稳定运行的目的,为今后类似换热器的维护改造提供了有益的经验。
摘要：对金牛化工EVCM厂冷冻单元循环水换热器运行以来出现的几次故障进行了总结分析,提出具体对策并进行了相应改造,实施效果良好,可供今后类似换热器的改造与维修进行参考。
关键词：固定管板式换热器,泄漏,分析,对策
参考文献
[1]库潘(美).换热器设计手册[M].北京:中国石化出版社,2004.
3.换热器泄漏的原因分析 篇三
管壳式换热器是工业部门广泛应用的通用工艺设备, 也是供热系统的主要设备, 换热器的先进性、合理性和运转的可靠性将直接影响整个系统的安全有效运行。管壳式换热器由于处在受压状态, 再加介质对其腐蚀性、温差应力引起的热胀冷缩等, 其管板焊接接头极易产生裂纹而泄漏, 导致换热器失效。
焊接工艺因要求低, 制造工艺相对比较简便, 并有较好的紧密性而被广泛应用。目前在压力容器制造单位, 管壳式换热器管与板之间的连接通常便采用焊接法。但在实际生产和使用管壳式换热器过程中, 管板焊接接头常会出现裂纹和泄漏, 尤其是介质为循环水、水和有机物混和物的碳钢换热器。经现场观察和分析, 认为主要是管板焊接接头焊接存在质量问题, 而水和有机物混合物有较强的腐蚀性也是一因素。我单位是一家主要生产换热器、冷凝器等化工产品兼有D级压力容器设计、制造的公司, 以往在实际生产和使用中常发现有很多自制管壳式换热器发生泄漏, 直接增加了生产成本和售后维修成本, 给公司带来较大的经济损失, 后经分析与改进并采取相应防范措施, 该问题得到了解决, 并取得较好的效果。
1 管板焊接接头常见质量问题分析
管板焊接接头结构如图1所示。
通过实践分析, 管板管子焊缝出现渗漏、拉断等质量问题的原因主要有以下几种: (1) 换热管管头距离t1伸出太长。换热管与管板焊接时, 换热管管头伸出管板的长度t1应控制在3~4 mm。实际应用时, 当管板正面受高温高压蒸汽等介质的强烈冲刷或热流密度非常高时, 会产生很大的温差应力, 伸出管头过长, 管头得不到正常冷却, 在高温高压及温差应力共同作用下产生管端裂纹, 并逐渐延伸至管板焊接接头和管板中去, 使管板焊接接头产生裂纹而泄漏。 (2) 换热管与管板孔之间间隙t2过大。一般换热管与管板是先胀接后再通过焊接连接的, 如胀接工艺不到位, 管子外壁与管板孔之间存在一定的间隙, 换热器运行时, 间隙内的水容易过冷或沸腾, 长期下去会在该间隙内造成水垢沉淀, 水垢传热性能差, 造成管板焊接接接头在运行时的热量不能被及时带走, 温差应力分布不均匀, 管端焊缝就会在高温高压下形成裂纹, 并逐渐发展成管板裂纹。因此换热管与管板孔之间的间隙是形成管板焊接接头裂纹的隐患之一, 必须尽可能降低其间隙, 控制管板钻孔精度。 (3) 存在焊接缺陷。换热管与管板的连接部位在制造过程中经常会出现碳钢换热管管端和管板孔清理不净, 存在毛刺、铁屑、锈斑、油污等或管头清理后较长时间未加以组装又生锈, 管板加工后长时间放置造成管板表面及管板孔内表面生锈、组装时又不清除, 从而导致焊缝缺陷增多。采用焊条电弧焊时, 一般制造单位为追求生产效率基本上都是一道焊缝盖面, 一则t3值太小, 二则管子管板焊对焊工的操作技能要求比较高, 焊缝质量不高, 极易产生裂纹、夹渣、气孔、焊渣流淌及凸出于换热管内壁形成焊瘤等缺陷, 焊接残余应力和应力集中现象很明显, 长此以往, 水侧的高温氧化物腐蚀穿漏焊缝, 泄漏现象就显现出来了。实际制造时, 应选择线能量稍大的焊条电弧焊或管板自动CO2气保焊施焊, 或采用手工钨极氩弧焊打底焊条电弧焊盖面的组合焊。因管板焊接接头是强度结构焊, 结构应力分布不均匀, 再加上换热管比较长在高温高压蒸汽冲击下必然产生强烈的震动, 故施焊后的焊缝厚度t3不易太薄, 否则易导致焊缝处裂开而泄漏。 (4) 受交变应力作用。换热器使用过程中频繁的加压、卸压 (经常开机或关机) , 都会产生交变应力, 管板焊接接头本身就是高应力集中的部位, 长期使用会产生细微的裂纹 (或细微裂纹扩展) 等缺陷, 并在裂纹的尖端形成高度的应力集中, 最终导致裂开而失效。 (5) 操作人员操作不当。由于操作人员疏忽, 给水自动调节阀或温控阀失灵, 给水设备故障, 不能及时调整循环水给水量, 导致换热器缺水运行, 产生过大的热应力, 拉裂管板焊缝;或给汽自动调节阀或温控阀失灵, 造成给汽量太充足, 换热器管程超温超压运行, 产生过大的热应力和拉伸应力, 导致管板焊缝撕裂。 (6) 除了以上几种情况外, 由于管板焊接接头在运行中受载是比较特殊的, 它除了受管程和壳程压力差外, 还有管板变形, 特别是固定管板式还有温差应力。另外管板焊接接头本身是一个厚度差异很大的角焊缝, 应力相当集中, 再加管板为密集开孔, 焊接时热影响区大, 应力集中点多, 微裂纹产生可能性大, 并在实际使用中还要承受管程和壳程压力波动和温度变化, 极易产生泄漏。
2 工艺及防治措施
针对以上几种情况, 只有采取合理工艺, 才能有效防止管壳式热交器管板焊接接头的泄漏和拉断。
(1) 在制作及加工工艺上加以改进, 管板加工时间应在换热器组装前, 管板管孔直径加工不能有太大的误差, 根据常用换热管规格允许偏差如表1所示。
单位:mm
管板孔坡口及孔内凹槽尺寸加工到位, 换热管端去除毛刺、油锈水等杂物, 打磨后露出金属光泽应立即组装, 并检查管头伸出长度在3~4 mm内, 不合格的要及时更换。
(2) 换热管与管板连接应采用胀焊并用 (先胀接后再加以焊接) 方法, 胀接工艺一定要到位, 胀接连接时, 连接部位的换热管和管板孔表面应清理干净, 管孔表面不应有影响紧密性的缺陷, 如毛刺、铁屑、贯通的纵向或螺旋状刻痕等, 管孔表面粗糙度不应大于12.5μm。其胀接长度不应伸出管板面 (壳程侧) , 换热管的胀接部分与非胀接部分应圆滑过渡, 不应有急剧的棱角, 使孔内壁和内凹槽与换热管管壁之间紧密贴合。
(3) 焊接连接时, 连接部位的换热管和管板孔表面应清理干净, 不应留有影响焊接连接质量的毛刺、铁屑、锈斑、油污等。焊渣及凸出于换热管内壁的焊瘤均应清除。对焊缝缺陷的返修, 应清除缺陷后焊补, 并使焊缝达到设计图样要求。换热管与管板焊接接头是强度焊, 施焊前应按要求作焊接工艺评定 (PQR) , 并编制相应的焊接作业指导书 (WPS) 。应将管板焊口尽量放在平位置进行焊接, 施焊前再用钢丝刷清理、压缩空气吹净焊口等方法使金属光泽;由持证熟练技术焊工施焊, 严格按WPS要求选择合理的焊接工艺参数。在焊接过程中, 要控制好焊接速度, 避免焊接缺陷, 使每根焊条焊完整个管的焊缝后在四孔中间三角区引弧和熄弧, 焊缝表面采用着色检验或试压方法检查, 有经验也可直接用肉眼检查。对漏点和裂纹一定要打磨后进行补焊, 并且使完成后的焊口尺寸达到设计图样要求。
(4) 选择合适的焊接方法。采用氩弧焊打底焊条电弧焊盖面焊接方法。氩弧焊焊接方法热量集中, 电弧挺度好, 熔池小, 打底层焊道焊缝质量容易得到控制, 再用焊条电弧焊方法盖面, 正好克服氩弧焊熔深浅、焊道薄的缺点, 保证管板焊接接头的强度, 避免在使用过程中因换热管强烈震动而产生裂纹。
(5) 收集多年来用户单位的反馈信息, 编制一套换热器产品使用说明书, 提高操作人员的素质及操作技能, 保证换热器的安全运行。自此套说明书推广使用以来, 换热器的维修率大大下降, 得到用户单位的肯定。其内容包括:换热器简介及性能特点、表示方法及类型;换热器的管路系统安装示意图及其控制元件的调试与使用;换热器配件型号、数量及维护保养和运行须知;换热器的常见故障与对策;换热器的安装及环境要求;换热器操作人员的培训。
3 结语
上述措施的运用有效提高了管板焊接接头的质量, 近几年来我公司制造的管壳式换热器在使用中没有出现管板泄漏事故, 大大节省了维修费用, 减少了生产损失, 提高了经济效益。
参考文献
[1]GB151—1999管壳式换热器[S]
[2]李祉川.化工机械手册[M].北京:化学工业出版社, 1991
4.换热器泄漏的原因分析 篇四
广东大唐国际潮州发电有限责任公司#1、#2 机组为600 MW机组, 锅炉型号为HG-1900/25.4-YM4, 是一次中间再热、超临界压力变压运行、带内置式再循环泵启动系统的本生直流锅炉, 单炉膛、固态排渣、全悬吊结构布置。
#1、# 2 锅炉平均排烟温度为137 ℃ , 大于设计温度125 ℃。这样的温度使电除尘除尘效率无法达到最佳值, 烟气的高含尘量对脱硫系统影响较大, 对烟囱的腐蚀也很大;同时, 排烟温度高对整个机组的经济性影响较大。因此, 潮州发电公司2013年11月、5月分别对#1、#2炉增加了烟气深度冷却装置。具体方案为:在空气预热器出口至电除尘入口共布置4台烟气冷却器, 每台冷却器由6组换热元件组成, 每组换热元件自上而下共计8根管。烟气冷却器取水方案:烟气冷却器水侧串联在6号和7 号低加之间, 即从7 号低加出口取全部凝结水, 80.2 ℃ (THA) , 水量1 427t/h, 分别进入电除尘前4台烟气冷却器, 加热到96.6 ℃后汇入#6低加出口。
潮州发电公司#1、#2炉烟气深度冷却装置设计参数如下:
(1) 处理烟气量≤3 180 000m3/h;
(2) 电除尘出口粉尘浓度≤30mg/Nm3;
(3) 水流量:1 280m3/h;
(4) 烟气降温幅度:最大45℃;
(5) 本体阻力≤650Pa。
1 烟气深度冷却装置泄漏情况
泄漏情况如图1所示。
1.1 #2炉泄漏情况
#2 冷却器的泄漏模块为靠近进口喇叭处, 从烟道底部可以较明显地看到在换热模块的背风侧壳体底部存在大量积灰。#4 冷却器烟道的泄漏模块处在迎风面的第一层模块上, 站在烟道内已经可以明显看到在迎风面上4号烟道最下层换热模块已全部被积灰所覆盖。
对比迎风面上未发生泄漏的换热模块可发现, 其上管排较为干净, 并没有太多灰分的积累。同时, 在现场使用测厚仪测量假管得到管厚约为3.2mm。
2015年2月, 为进一步确认换热管泄漏具体位置, 以便提供更合理的解决方案, 对泄漏烟道底板进行切割、检查, 以进一步确定泄漏原因。#2、#4冷却器泄漏, 并且漏点较为严重。漏点位置均为冷却器最下层最下面一根管自电除尘侧向空预器侧数第3根管。
1.2 #1炉泄漏情况
#1、#2、#3、#4 冷却器均泄漏, 其中#2、#3 冷却器漏点较为严重, 漏点位置均为冷却器最下层最下面一根管自电除尘侧向空预器侧数第3根管。
2 原因分析
综合#1、#2炉烟气深度冷却换热装置泄漏的实际情况, 可以得出换热模块泄漏的原因为以下两点:
(1) 为使得换热模块及壳体上尽可能少产生积灰, 在换热模块的壳体设计中, 对壳体底板与水平面设置了一个小角度的溜角, 方便壳体上的积灰溜走, 从而避免壳体积灰。但是由于该溜角的存在, 壳体底板与模块底部之间形成了一个平均高度为350mm左右的缝隙, 同时由于烟气的自然沉降, 大颗粒灰处于整个风场的下部, 而由于壳体底板与换热模块间的缝隙风阻远小于换热模块间的风阻, 在锅炉运行过程中, 大量烟气携带大颗粒灰进入该缝隙, 形成了一个“烟气走廊”, 反复冲刷模块底部几层的换热管, 最终造成了换热管泄漏。
(2) #1、#2炉烟气深度冷却装置入口烟道导流板形式采用了“网格式”的结构方式, 在烟道下部和侧部会形成较为紊乱的气场涡流现象, 对于换热管的冲刷影响也比较明显。
3 解决措施
(1) 由于现场灰块的积累量较大, 甚至大量飞灰结块积累在换热管排内部, 无法彻底清理干净。采用高压水枪冲洗换热管排间的积灰块, 在将换热管排间的积灰清理干净后再进行水压试验。
(2) 将#1~#4冷却器最下面一层最下面一根管在联箱处进行堵管处理, 防止已磨损的管路再一次发生泄漏。
(3) 针对换热模块与壳体底板之间的“烟气走廊”, 在换热模块底部加设一块3mm的薄板 (为增强薄板强度, 使其不致发生扭曲, 在板上焊接小角钢) , 并在薄板两端加焊两块强度较大的厚板, 用以支撑换热模块下方的薄板, 最终将整个换热模块下部隔绝成两个独立的箱体结构, 使烟气无法从换热模块与壳体底板之间通过。具体施工方案如图2所示。
(4) 割除烟道导流板下部两层横向均流板, 避免烟气涡流的形成。具体施工方案如图3所示。
4 结论
(1) 通过对烟气深度冷却装置换热元件泄漏原因的分析可以看出, 原始设计存在严重的问题, 这是导致烟气深度冷却装置换热元件泄漏的直接原因。
(2) 通过改变烟道内部流场设计, 消除换热元件与壳体底板之间的“烟气走廊”, 避免了烟气涡流的形成, 彻底解决了烟气深度冷却装置泄漏的问题。
摘要：分析了广东大唐潮州电厂600 MW超临界锅炉烟气深度冷却装置换热元件泄漏的原因;同时结合实际情况, 对造成烟气深度冷却装置泄漏的原因采取了相应对策, 彻底处理了泄漏点, 提高了设备运行的可靠性。
5.换热器泄漏的原因分析 篇五
1 冷却换热器泄漏对循环水系统的危害
冷却器泄漏严重将污染循环水。循环水是可利用资源, 一旦被污染, 又得不到及时处理, 水质将发生变化, 将给循环水系统造成较大的危害。泄漏时间越长, 对循环水系统的危害就越严重, 同时泄漏介质及其变性物质将分解形成生物黏泥, 生物黏泥附着的地方很容易发生垢下腐蚀和点蚀, 造成其他水冷器的泄漏。随之而来的是循环水系统要用大量新鲜水置换, 造成水资源的严重浪费[1]。
因此, 做好循环水系统的管理, 尽早发现物料泄漏征兆, 尽快找出漏点并及时将泄漏的冷却器从系统中隔离出来, 是保证循环水质的一个重要手段, 以此达到节能减排的目的。
2 查找漏点方法的比较
装置发生泄漏后, 首先应找出泄漏的冷却器, 及时从系统中隔离出来, 因此查漏的手段是否健全、快速、有效是关键[2]。
一般查找漏点方法有pH值监测、油含量监测、COD监测、黏泥监测箱存集气体监测等方法, 都需要大量的人员及时自检自查, 带有严重的滞后性。这些监测手段需要复杂的操作, 费用也高, 却不能及时发现泄漏点位置, 不利于检修维护, 而且加大了维修成本和检修维护工作量。
冷却换热器泄漏预警发射器安装简单, 只需安装在换热器水介质出口管上, 占地面积小, 投资成本低, 使用和操作十分方便。冷却换热器泄漏预警发射器发生堵塞时, 可关闭进口球阀, 打开排污阀, 排除预警器内部污水, 然后打开尾部盖板, 抽出过滤网进行人工清洗;也可以打开球阀、排污阀利用循环水压力进行清洗。检修维护极其方便, 省工省时, 灵敏度高, 它还有防爆、防冻等措施, 故安全性能好, 最重要的是能准确无误、快速地判断出漏点的位置。
3 泄漏预警发射器的结构原理和用途
冷却换热器泄漏预警发射器由三部分组成 (图1) 。第一部分是特制油水分离仓, 分离后的油水在瞬时各自返回到冷却器出水口管道里再回到循环水系统。第二部分是无线信号发射器及信号接收器, 信号发射器安装在后仓上部, 信号接收器安装在控制室内。工作中冷却器、换热器处于预警系统监视之下, 瞬时泄漏、瞬时报警, 集机械、电子为一体。第三部分是防冻壳体, 外部是防冻壳, 里层是10 cm防冻层。
冷却换热器泄漏预警发射器的使用和操作十分简单, 只需将预警发射器的法兰与冷却器的出水管的侧面法兰连接即可, 设备处于水平位置, 连接时采样口与冷却器出水管为逆流方向, 球阀与排污阀在下方, 冷却换热器投用10 min左右打开预警发射器的进水阀、排污阀, 2 min后关闭排污阀, 然后打开人工采样阀 (也可作为辅助检查判断冷却器是否泄漏) , 排除内部空气, 再关闭采样阀, 最后投用信号预警发射器, 开启信号接收器。
安装冷却换热器泄漏预警发射器能够克服很多缺陷。一旦冷却器发生油及有机物泄漏, 报警浓度值满足10～100 mg/L以上时, 预警发射器瞬时发出信号, 信号接收器瞬时报警, 为检修工作提供了充足的时间, 不影响生产及水质, 安全可靠。
冷却换热器泄漏预警发射器主要用于石油化工系统的冷却器、换热器及其他有机、无机溶液设备, 一旦发生泄漏能及时预警。冷却换热器泄漏预警发射器的主要特点是结构组成简单、适应范围广、安全性能好、使用维护方便、灵敏度高、可操作性强和简单易懂。它还具有防爆、防冻等功能。
4 应用效果
锦西石化分公司在常减压装置的水冷器上安装了泄漏预警发射器, 使用效果良好。
蒸馏车间共有水冷器57台, 现已安装3台, 并制定了水冷器泄漏预警监测台账, 如表1所示。可以借助记录了解水冷器的使用状况, 腐蚀速率、泄漏次数等可作为参考依据。由于投用的较少, 记录不多, 以后54台若全部投用, 台账将更加完善, 便于更好地管理。
当冷却换热器发生泄漏时, 按照以往的经验只能1台接1台地试漏, 甚至甩掉整个水冷系统, 换热效果变差, 使油温过高, 影响装置的正常生产, 而且污染循环水和油品, 带来了很大的检修成本和工作量。水冷器安装泄漏预警发射器不仅消除了人工查漏的弊端, 而且还能准确无误地判断出泄漏的水冷器, 避免了油品混合的污染, 也避免了水质污染后进入整个循环水系统, 大大缩减了检修工作量, 提高了工作效率, 水质得到了及时的治理。
在生产期间减一线后冷器发生泄漏, 当班工作人员及时发现了冷却换热器泄漏预警发射器报警信号, 迅速联系技术人员, 准确无误地甩掉了泄漏的换热器, 及时处理了险情, 保障了水质的安全, 节省了大量新水的置换工作, 也保障了装置的安全生产, 为企业节省了大量的费用。
福建炼化2006年7月安装了32台, 武汉石化2006年5月安装了29台, 岳阳长炼2006年4月安装了20台, 洛阳石化2006年7月安装了28台, 兰州炼化2007年5月安装了38台, 扬子石化2008年7月安装了17台, 泰州石化2009年12月安装了4台。这些装置均运行正常, 效果良好。
5 结论
安装冷却换热器泄漏预警发射器不仅节约了监测成本, 还为单位的生产提供了准确的数据, 消除了人工查漏的弊端。
一旦水冷器发生泄漏, 冷却换热器泄漏预警发射器及时报警, 工作人员能够及时发现漏点并及时处理, 避免了油品混合的污染;及时处理换热器泄漏部位, 避免长时间污染后进入大罐, 污染整个油罐系统;也避免了泄漏后造成水质的大面积、长期的污染, 从而减少水资源浪费, 有利于节能减排, 社会效益和经济效益显著。
摘要：针对冷却换热器泄漏对循环水造成的危害和环境的污染, 着重介绍了几种查找漏点的手段, 特别是冷却换热器泄漏预警发射器的用途和结构原理。通过查找漏点手段之间的对比, 阐述了冷却换热器泄漏预警发射器在炼厂常减压装置冷却换热器上节能减排的应用效果。安装该装置后, 不仅节约了监测成本, 还为生产单位提供了准确的数据, 消除了人工查漏的弊端。
关键词：常减压装置,冷却换热器,泄漏预警,节能减排
参考文献
[1]李文欣.循环水系统介质泄漏及节水减排的有效措施[J].现代商贸工业, 2007 (4) :175.