浅析空分换热器泄漏的原因及处理方法

第41卷第10期州化工Vol. 41 No. 102013年5月Guangzhou Chemical IndustryMay.2013浅析空分换热器泄漏的原因及处理方法王银彪(神华宁夏煤业集团煤化工公司,宁夏灵武750411)摘要:换热器是化工行业广泛应用的设备,空分行业中换热器多属于列管式换热器。此类换热器发生泄漏时严重影响生产,近期多次发生换热器内漏的情况,其中一台换热器突然发生大量泄漏,由于发现及时没有导致次生事故的发生。这给我们敲响了警钟,由于故障出现的较有规律性,因此对其进行了相关的调查和分析,并提出了一些改进建议。关键词:换热器;列管式换热器;空分;泄漏中图分类号:T0051.5文献标识码:B文章编号:1001-9677(2013)10-0191-03Causes and Treatment Methods of Air Separation Heat Exchanger LeakageWANG Yin-biaoCoal Chemical Industry Co., SNCC, Ningxia Lingwu 750411, China)Abstract The heat exchanger was a device widely used in the chemical industry, the tube heat exchanger in theseparation industry was mostly heat exchanger. The heat exchanger leakage seriously affected the production. Theexchanger leakage occurred many times recently, including a heat exchanger sudden leak, which was discovered in timeand did not lead to the occurrence of secondary accidents. It was a wake -up call. The investigation and analysis of thefailure, which happened more regularity, were carried out and some recommendations for the improvement were putKey words: heat exchanger; shell and tube heat exchanger; air separation; leakage换热器是目前应用最广泛的设备。由于设备结构紧凑、坚漏消除一段时间后又发生多次泄露,更换列管芯子后这一现象固,且能选用多种材料来制造,故适应性较强,尤其在大型装得到解决。根据此现象我们进行了分析,为以后设备安稳运行置和高温、高压中得到广泛应用。换热器种类繁多,列管式在提出建议,避免类似事故的发生。空分装置中应用最广泛。列管式换热器主要有壳体、管束关板(花板)和顶盖(封头)等部件组成。列管式换热器泄漏2泄露原因分析是我厂出现最频繁的问题之一,经常导致整套装置停车。换热器一旦发生故障,不仅影响生产的经济性,还常常直接威胁主2.1热应力过大机或其他设备的安全运行,甚至引起严重的设备损害事故。多列管式换热器在操作时,由于冷、热流体温度不同,使壳年来厂里发生的各种换热器故障中,管系泄漏所占比重最大。体和管壁的温度互有差异。这种差异使壳体和管子的热膨胀不表面式回热换热器水侧压力大于汽侧压力,一旦管系泄漏,给同,当两者温差较大时可能将管子扭弯,或使管子从花板上拉水就会冲入壳体,引起汽侧满水。水将有可能沿着管道倒灌入松,甚至毁坏整个换热器。对此,就必须结构上考虑热膨胀的设备,造成高温设备变形,机组振动,甚至叶片断裂等事故。影响,采用各种补偿的方法。换热器在启停过程中温升率、温这类由于换热器泄漏而引起整套装置停车和设备进水的事故在降率超过规定,会使管子和管板受到较大的热应力,使管子和厂里发生过多起。如果汽侧压力大于水侧压力,气体进入水管管板相联接的焊缝或胀接处发生损坏,引起端口泄漏:调峰时道造成气阻发生,影响换热引发爆炸事故发生。因此分析换热负荷变化速度太快以及主机或换热器故障而骤然停运换热器器泄漏原因,找出对策,以尽可能减少泄漏十分重要。时,如果汽侧停止供汽过快,或汽側停止供汽后,水侧仍继续进人给水,因管子管壁薄,收缩快,管板厚,收缩慢,常导致1故障现象管子与管板的焊缝或胀接处损坏。增压压缩机是空分生产的必要设备,我厂安装使用增压压22堵管工艺不当缩机设备共3台:2台RBZ-45-7和1台RZ-35-7,所用换一般常用锥形塞焊接堵管1),打入锥形塞时用力要适度;热器都属于列管式换热器。设备投用以来状态一直比较平稳,捶击力量太大,引起管孔变形,影响邻近管子与管板连处,会但近期却多次发生换热器内漏的情况。利用停车机会对换热器造成损坏而使之出现新的泄漏。焊接过程中,如预热、焊缝位进行检修,发现换热器列管腐蚀严重,大量列管泄露。通过堵置及尺寸不合适,会造成邻近管子与管板连接处的损坏。采用作者简介:王银彪(1983-),男,本科,助理工程师。192广化工013年5月其他堵管方法,如胀管堵管、爆炸堵管等,如工艺不当,也会温升率、温降率不超过规定,水侧要有安全阀防止超压,检修引起邻近管口的泄漏,因此应遵循严格的堵管工艺。上要有正确的堵管工艺。管壁至少应在2.0mm以上以提高抗23冲刷侵蚀冲刷能力。组装前要对每根管子探伤、水压试验等检验;管束当气体的流动速度较高且气流中含有大的水滴时,管子外应热处理、无直观缺陷;管板管孔应保持一定的粗糙度、公差壁受气、水两相流冲刷,变薄,发生穿孔或受给水压力而鼓和同心度,管孔倒角或倒圆应光滑无毛刺。流体在管程或管程中的流速,不仅影响对流传热系数的数根管子发生损坏泄漏时,水从泄漏处以极大的速度冲出会将邻值,而且影响污垢热阻,从而影响总传热系数的大小。特别对近的管子或隔板冲刷破坏,开车未及时排水造成。还有就是受于含有泥沙等较易沉积颗粒的流体,流速过低甚至可能导致管到气体或液体的直接冲击。因防冲板材料和固定方式不合理,路赌塞,严重影响设备的使用。但增加流速又会使压力损失显在运行中破碎或脱落,失去防冲刷保护作用。防冲板面积不够著增大。因此,选择适宜的流速十分重要。限制给水流速,停大,高速气流运动撞击防冲板以外的管束;壳体与管束间的距用一列换热器或换热器堵管数量较多时,都会使管内流速明显离太小,使人口处的气流速度很高。增大,这时应让一部分给水经旁路进入或降低机组负荷;控制应力腐蚀破裂是指拉应力和特定腐蚀介质的共同作用而引给水含氧量小7P/L,控制给水pH值在9.2~96起的金属或合金的破裂。其特征是,大部分表面上并未遭破消除应力,应力可以有各种来源,如外加应力、残余应坏,只有一部分细裂纹穿透金属或合金内部。应力腐蚀破裂能力、焊接应力以及腐蚀产物产生的应力。材料选择时,使机组在常用的设计应力范围之内产生,因此后果严重。引起应力腐变成为无铜系统,这对整个机组的防腐和汽水晶质控制都有蚀破裂的重要因素有温度、溶液成分、金属或合金的成分、应利;要有完善的放空气系统,在管道连接上一般建议不采用逐力和金属结构。入口管端的侵蚀损坏只发生在碳钢换热器中,级串联的方式,以防不凝结气体在压力较低的换热器中积聚;是一种侵蚀和腐蚀共同作用的损坏过程:其机理是管壁金属在保证放空气系统的正常工作,在启动时,水侧、汽侧应排净空表面形成的氧化膜被高紊流度的给水破坏并带走,金属材料不气,给水水质要合格;出厂时要有良好的防腐措施,防止贮运断损失。最终导致管子的破损。有时损坏面可以扩大到管端焊过程中的腐蚀,对碳钢管换热器,通常对汽侧和水侧均采取充甚至管板:给水pH值低(小于9.6)、含氧量高(大于氮防腐的办法;换热器停用时,通常根据停用时间的长短,分7μg/L)、温度低(小于260℃)、紊流度大的情况下,容易发别采用充水、充汽或充氮的防腐措施,在水侧适当调节水的生侵蚀。pH值,以起保护作用。气体入口处水汽含量很高,气体流速很大,温度高,会直进行预防性堵管。建议在堵一部分管的同时在管板上开一定接冲刷列管。一旦气体急速冷却时,管头局部壁温比较高,冷大小的旁路孔,以降低给水流速,减轻腐蚀,此方法在国内外多却水就会在管头缝隙内猛烈蒸发,时间长了就会形成列管变薄家电厂采用过,证明可以适当延长换热器寿命,减少泄漏次数。产生走漏。关于Cl腐蚀问题,能够采取降低循环水中Cl-浓度,削2.4管子振动磨损弱CI腐蚀。关于入口高温气体冲刷列管,能够在人口处加防冲板,这样能够防止气体直接的冲刷列管,就不会产生因温渡管子振动损坏的机理一般有:(1)由于振动而使管子或过高,冷却水快速蒸发的现象。为了防止冷却器因列管走漏后管子与管板连接处的应力超过材料的疲劳持久极限,使管子疲会腐蚀管板,能够将管板由复合板改成不锈钢板。劳断裂;(2)振动的管子在支撑隔板的管孔中与隔板金属发生摩擦,使管壁变薄,最后导致破裂;(3)当振动幅度较大时,4建议在跨度的中间位置相邻的管子会相互摩擦,使管子磨损或疲劳断裂在换热器中,哪一种流体流经管程,哪一种流经壳程,可2.5腐蚀考虑下列几点作为选择的一般原则:(1)不洁净或易于分解结垢的物料应当流经易于清洗的当低压换热器的管材为铜,铜管常因泄漏严重而被迫更侧。对于直管管束,上述物料一般应走管内,但当管束可以拆换。pH值85-88时,铜的腐蚀率最低而碳钢要求p值出清洗时,也可以走管外不小于9.5。锅炉给水pH值过高,导致了铜管的腐蚀。影响碳(2)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体应当走管钢管束腐蚀的主要因素有:含氧量和给水pH值:当给水中的内,因为管内截面积通常比管问的截面积小,而且易于采用多溶解氧过高或pH值过低,会使管子的内壁受到腐蚀,故给水管程以增大流速。溶解氧的浓度不得超过7μg/L,pH值维持在9.3~9.6之间(3)具有腐蚀性的物料应走管内,这样可以用普通材料制如果壳侧有氧气存在,将会引起管束外壁的氧腐蚀。铜沉积造壳体,仅仅管子,管板和封头要采用耐蚀材料。会引起点腐蚀,形成点蚀坑。温度影响碳钢表面Fe3O4氧化膜的形成:一般认为在260℃以上时,Fe3O4氧化膜比较稳定(4)压力高的物料走管内,这样外壳可以不承受高压。(5)温度很高或很低的物料应走管内以减少热量的散失。低于这个温度时,FeQO4氧化膜的保护程度取决于给水的pH当然,如果为了更好的散热,也可以让高温的物料走壳程。值和其他环境因素。当管子和管板之间存在着间隙,循环水中Cl浓度较高(6)蒸汽一般通入壳程,因为这样便于排出冷凝液,而且很容易在间隙处产生C2。一旦间隙处汇集的CL2多了,从而容素汽较清洁,其对流传热系数又与流速关系小。易在管子外表构成点坑或缝隙腐蚀。(7)粘度大的流体,一般在壳程空间流过,因在设有挡板的壳程中流动时,流道截面和流向都在不断改变,在低Re数3处理方法下(Re大于100)即可达到喘流,有利于提高管外流体的对流传热系数。换热器制造上应有足够厚度的管板,有良好的管孔加工堆焊、管子胀接、焊接工艺外,运行上要使换热器在启停时的(下转第227页)第41卷第10期姜忠峰等:城建院校水文与水资源工程人才培养模式初探业基础课程、专业课程)学时为2036学时,公共基础课占课术能力、教学水平提高,同时依托科研设施、经费改善本科教内总学时的40.0%。专业基础课占课内总学时的215%,专业学的状况。实施本科生导师制,将学生纳入老师承担的科研项课占课内总学时的225%,专业限选课程为158学时,占课内目中,为学生提供实践机会,培养学生将所学理论知识与实践总学时的6.5%,专业任选课程为131学时,占课内总学时的结合,并尝试解决实际问题。同时,将学生毕业设计(论文)5.3%。公共选修课108学时,占课内总学时的44%选题与教师的科研项目结合起来,既为科研项目注入新的活力,又能提高毕业设计(论文)的质量,还培养了学生的实践3保障体系能力。3.1师资保障4结语河南城建学院本科专业公共基础课由教务处统一协调师资力量雄厚教学经验丰富的基础教学部包括数理系、外语系、法河南城建学院突出城建特色,将本校水文与水资源工程专律系、艺术系、体育教学部等部门完成;专业基础课根据专业业定位为水资源利用与保护和水文地质与水资源勘探两个方归口由专业系部(教研室)承担;专业课、专业选修课由教研向,确立了以培养高级应用型专业人才的课程体系和培养模室专业课老师承担。目前水文与水资源工程教研室拥有专职在式。需要指出的是,经济社会不断发展,社会对水文与水资源岗教师11人,其中副高以上职称5人,讲师5人,专职实验员工程应用型人才的需求也会发生变化,因此应及时分析人才培1人,具有博土学位6人,硕土学位4人,学士学位1人,40岁养过程中出现的问题,总结经验和教训,适时优化教学体系和以下老师8位,教学团队年龄结构、学历结构和职称结构合改善课程设置,不断引进先进仪器,开放实验设备,拓展实习理,人员精干、业务优良、工作高效。同时,学校出台政策积实训范围和场地,加强产学研结合,提高实践教学效果。努力极鼓励教师在职或脱产进修,不断提高个人业务素质和教学水为国家建设输送宽基础强能力高素质的应用型人才。平。师资力量能够保证理论教学任务完成。参考文献3.2实践教学[1]周训.水文与水资源工程专业本科培养方案修订的若干思考[J]学校积极筹措800余万元建设水文与水资源工程综合实验中国地质教育,2005(1):56-58.室,同时依托河南省高校实验教学示范中心、河南城建学院分[2]宋松柏康艳我国水文与水资源工程专业教育的现状分析与思考析测试中心保证实验教学顺利开展。学校与河南省白龟山水库[J].中国地质教育2011(3):6873管理局、平顶山水文水资源局、平顶山市气象局、平顶山市供3]姜忠峰乌梁素海综合需水分析及生态系统健康评价D]呼和浩水公司、黄河花园口,夹河滩水文站等单位签订合作协议,将特:内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,2011以上单位做为校外实习实训基地,结合生产安排实习。[4]郭纯青周蕊,代俊峰水文与水资源工程专业应用型人才培养与3.3以科研促教学教学改革-以桂林理工大学水文与水资源工程专业为例[J].当代教育理论与实践,2012,4(11):83-85积极鼓励教师申请科研课题,开展科学研究,以科研促进教学内容及时更新,促进教学方法和手段的改进,促进教师学(上接第192页)参考文献[4]朱桂平发电厂化学设备系统运行操作与维护[K]检修及化学监[1]陆美娟张浩勤化工原理(上册)[M]北京:化学工业出版社督技术实用手册,2001:300-3302006:l73-1795]王小辉.列管式换热器泄漏分析及处理[J宁夏机械,2090(3)[2]聂清德化工设备设计[M]化学工业出版社,2002:60-10079-81[3]侯文顺化工设计概论(第二版)[M]化学工业出版社,5:37-49