板式換熱器泄漏情況分析

摘要：本文分析討論江蘇新化某生產裝置中板式換熱器泄漏原因，并提供了相應的改進方案和預防措施，以確保該生產裝置正常運行。

關鍵詞：板式換熱器； 泄漏； 腐蝕

引言

板式換熱器具有傳熱效率高、占地面積小、價格低廉等優點，在化工生產被廣泛使用[1]在裝置實際運行情況和檢修過程中，發現很多板式換熱器出現不同程度的泄漏情況，不僅造成了經濟損失，而且污染大氣、危害工人身體健康。本文主要根據常見板式換熱器的泄漏原因，并針對現場板式換熱器泄漏原因進行分析討論，提出解決改進方案。

1.板式換熱器常見的泄漏原因分析

板式換熱器應用越來越廣泛，針對常見的泄漏問題，分析其主要原因有：板片腐蝕穿透、板片有裂紋、板片變形大、夾緊螺栓緊固不均勻和密封墊片問題等，具體失效形式可能由如下情況造成：

1.1.由于水質不達標加上水處理設備運行不當，且冷熱介質溫差，易在板式換熱器板片表面形成積垢（碳化物、二氧化硅垢層），從而引起導熱不良、換熱效果降低，嚴重的將產生的局部點蝕穿孔泄漏；

1.2.在板式換熱器密封墊片槽底或板片封閉流道的角孔墊片外側等縫隙處，會造成介質的滯留，由于滯留介質的電化學不均勻性而導致在此處產生的縫隙腐蝕泄漏；

1.3.板式換熱器板片在制作壓制過程中會產生一定殘余內應力，若與介質中的一定濃度的鹵素離子（如氯離子等離子）或H2S長時間的接觸可能引起板片應力腐蝕開裂；

1.4.板式換熱器不銹鋼板片在焊接過程中造成晶間腐蝕；

1.5.板式換熱器板片選材不當或使用期過長，超過了允許使用壽命造成泄漏；

1.6.安裝或拆卸清洗的時候夾緊螺栓緊固不均勻，造成墊片、板片錯位而泄漏；

1.7.安裝墊片時，墊片上和墊片槽內有砂子、油污、鐵屑和焊劑等雜物，造成密封面破壞而泄漏；

2.板式換熱器泄漏情況實例分析

根據板式換熱器常見的泄漏原因，結合實際裝置中板式換熱器的泄漏情況（觀察泄漏處情況和查看泄漏板式換熱器壓力試驗結果）和使用工況進行討論，分析泄漏原因，提出改進建議。

2.1.使用工況介紹

本例裝置中為全焊型板式換熱器主要材質為不銹鋼316L，換熱面積為180㎡，用于精餾塔塔頂氣相冷凝，冷介質為工藝循環水，水溫8～20℃；熱介質為精餾塔塔頂氣相，介質特性為易燃、易爆、低腐蝕，碳鋼與不銹鋼耐受性良好，熱介質進口溫度120℃，操作狀態為連續精餾。

2.2.使用情況描述

該板式換熱器，在使用不久后，換熱效果明顯降低。并且發生內部泄漏，換熱器底板出現明顯的腐蝕，拆開后觀察泄漏處情況和觀察壓力試驗后泄漏處情況有如下幾個特點：

2.2.1.冷介質流程整體結垢嚴重，尤其是出口部位部分流道結垢堵死；

2.2.2.冷介質流程進口側和出口側經試壓后發現，進口端無泄露點，泄露點主要均集中存在于出口端，且泄露點分布于液體分界線以上部分；

2.2.3.焊接接頭（焊縫）處無泄漏，泄漏點集中分布于近焊縫端母材上成不規則點狀分布；

2.3.泄漏原因分析

2.3.1.板式換熱器結垢嚴重，因板式換熱器使用地點靠近沿海，地處鹽堿地，水質不達標，循環水中鹽分可能較高，可能含有超標的氯離子，鈣化鹽，污泥微顆粒等成分，而且系統中水處理不夠，由于熱介質進口溫度高，造成循環水在熱介質進口處迅速被加熱，屬于有利于結垢環境，經使用后迅速結垢使流道變小或者堵死流道，冷介質由于流道變小，通量減小，換熱面積減小，換熱效果也大大降低，出口管箱出現汽液混合，在一定時間內汽體無法排出，出現汽液兩腔，在分界液面上出現汽液混合腐蝕層；

2.3.2.由于板式換熱器使用的冷卻水水質較差，水中氯離子等含量較高，迫使不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能降低，容易發生點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕，進而造成板片腐蝕穿孔或板片有裂紋，最終造成該板式換熱器泄漏；

2.3.3.結合壓力試驗結果來看，冷介質進口（熱介質出口端）無泄漏點，而泄漏點主要集中在冷介質出口端（熱介質進口端），故判斷板式換熱器的選材、設備制造安裝焊縫質量和密封墊片問題不是造成泄漏的原因；

2.3.4.由于熱介質進口溫度高，成氣相進入，在與冷介質間壁換熱時，冷介質與板壁接觸部分存在氣蝕的物理條件，也不排除氣蝕原因造成的腐蝕。

綜上所述并結合造成板式換熱器泄漏常見原因，總結出造成該板式換熱器泄漏主要原因是由于水質不達標，導致板式換熱器出口側結垢嚴重，進而造成腐蝕泄漏。

2.4.改進方案

根據以上分析，可從以下幾個方面進行改進和預防。

2.4.1.由于水質不達標是造成板式換熱器發生泄漏的根本原因，故運行中需嚴把水質關，對進入系統的水質加強過濾（需定期清理過濾器）并進行水質化驗，控制相關離子的含量，合格后方可進入換熱系統；

2.4.2.裝置中是全焊型板式換熱器，結垢后清洗不便，可根據相關的工藝條件，部分符合工藝條件的可選擇可拆式板式換熱器替代，以方便清洗；然而可拆式板式換熱器最薄弱的環節就是密封墊片，所以墊片要選擇結構合理、質量可靠的密封墊片，并在安裝使用檢修過程中防治[2]；

2.4.3.對裝置中的每臺板式換熱器進行工況分析，對容易造成板式換熱器泄漏的工況進行優化調整或者選擇其他型式的換熱器替代（如管殼式換熱器或列管式換熱器等）；

2.4.4.針對每臺板式換熱器的不同工況，制定出不同的預防措施。

3.結束語：

經過改進之后，現場板式換熱器泄漏現象已大大降低，減少了檢修維護費用，降低了生產成本，確保裝置生產正常進行。隨著板式換熱器被廣泛應用于石油化工、食品、機械、冶金和船舶等領域，為了保證板式換熱器的正常運行，了解常見板式換熱器泄漏原因，制定有效的防治措施，顯得尤為重要。

參考文獻：

[1] 左愛武 肖駿 AS系統板式換熱器泄漏原因分析及對策[J].武鋼技術，2010，48（1）：43-44

[2] 王剛 板式換熱器泄漏原因分析和防護措施[J].內蒙古石油化工，2008，10：95-96