換熱器泄漏綜合分析與處理

段興梅 張一鈞

摘要：某煤化工公司數(shù)量換熱器數(shù)量多，規(guī)格型號多，以 板 式 換熱器和列管式換熱器數(shù)量最多，它們雖不屬于重點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備，但它運(yùn)行的好壞對系統(tǒng)的影響很大，常見換熱器內(nèi)漏引發(fā)裝置局部停工搶修，嚴(yán)重影響裝置長周期運(yùn)行。本文通過對公司眾多的換熱器產(chǎn)生故障現(xiàn)象分析，提出解決問題的方法，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

關(guān)鍵詞：換熱器；泄漏 ；原因分析 ；綜合處理

1.換熱器總體泄漏情況

某煤化工公司換熱器共計641臺，自2010年8月投入使用以來，已有70臺換熱器出現(xiàn)不同程度的泄漏。 針對換熱器泄漏情況做匯總?cè)缦拢?/p>

（1）氣化車間換熱器泄漏26臺，最為嚴(yán)重的是：黑水旁閃換熱器15臺；

（2）丙烯車間換熱器泄漏30臺，泄漏最為嚴(yán)重的是甲醇回收塔塔底第二冷卻器，已堵漏197根（共710根），堵管率為27.7%，目前已切出不再使用；板式換熱器泄漏10臺，主要用于汽液兩相介質(zhì)；

（3）合成車間換熱器泄漏7臺，泄漏最為嚴(yán)重的是汽提塔冷凝器，已堵漏236根（共計452根），堵管率為52.2%；

（4）聚合車間換熱器泄漏7臺，主要發(fā)生在機(jī)組段間冷卻器管束泄漏。

2.原因分析

2.1制造質(zhì)量問題

（1）換熱器角焊縫質(zhì)量差，存在氣孔、未焊透現(xiàn)象，問題較為普遍。

（2）換熱管本身有質(zhì)量問題，造成管束破裂，主要為U型管換熱器。

（3）密封面加工精度不高，沖刷造成密封面處泄漏。

（4）固定管板式換熱器端部管板存在大量裂紋。

（5）制造商產(chǎn)品質(zhì)量管控不嚴(yán)，換熱器投用前試壓的壓力不足。

2.2設(shè)計選型不當(dāng)

（1）由國處進(jìn)口的10臺板式換熱器，介質(zhì)為中壓飽和蒸汽及低壓蒸汽，由于凝液管線設(shè)計及板片間距過小等因素，導(dǎo)致凝液管線水擊，是引起板束泄漏的主要原因。由于工藝水中含有鐵銹、催化劑粉末、重油等成分，導(dǎo)致板片間結(jié)垢嚴(yán)重，影響換熱效率。

（2）設(shè)計院及廠家未考慮到工藝實(shí)際工況，選材不當(dāng)。材質(zhì)不能滿足換熱介質(zhì)、工藝環(huán)境（固含量高、酸性氣液、高溫高壓等）的使用要求或達(dá)到上限，換熱管出現(xiàn)腐蝕、磨損導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏。

2.3循環(huán)水水質(zhì)不合格

（1）氨氮、COD及腐蝕速率不合格，大量菌類、藻類使換熱器管板、角焊縫及管束堵塞，或垢下腐蝕，進(jìn)而加速角焊縫及過流件腐蝕減薄，造成泄漏，綜合統(tǒng)計分析由于循環(huán)水水質(zhì)原因引起泄漏的換熱器有11臺。

（2）2013年3月10日公司對第一循環(huán)水場水質(zhì)氨氮、COD含量和腐蝕速率進(jìn)行了分析，結(jié)果如下：

①1月份現(xiàn)場的監(jiān)測掛片：碳鋼及黃銅片上有許多粘泥（無硬垢），經(jīng)水沖洗后，掛片下方發(fā)現(xiàn)有少量的垢下腐蝕現(xiàn)象，經(jīng)測定都嚴(yán)重超標(biāo)。

②從水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出，第一循環(huán)水場的COD和濁度較高，粘泥較多，系統(tǒng)的微生物控制出現(xiàn)異常；

③系統(tǒng)在投加次氯酸鈉殺菌劑時，濁度、COD有明顯的升高，說明次氯酸鈉對系統(tǒng)的殺菌處理有一定的作用；

④從日?；?yàn)數(shù)據(jù)看出，總磷、鈣離子指標(biāo)含量較穩(wěn)定，無明顯忽高忽低情況出現(xiàn)（置換除外），系統(tǒng)無結(jié)垢傾向；

⑤一月份以來，濁度、粘泥、總鐵含量均有下降，粘泥最低降至5，濁度降至小于10，總鐵1-1.4，水質(zhì)呈現(xiàn)一定轉(zhuǎn)好跡象，但COD、氨氮含量趨于上升趨勢。

⑥2013年8月至2014年1月一循腐蝕速率監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示黃銅腐蝕速率超過控制指標(biāo)5-7倍，碳鋼腐蝕速率超過控制指標(biāo)2-4倍，不銹鋼腐蝕速率正常。

2.4操作及維護(hù)保養(yǎng)不到位

（1）冷熱介質(zhì)投用順序不當(dāng)，溫差應(yīng)力大，造成換熱器損壞引起泄漏。

（2）裝置跳車或緊急動或啟停車時，來不及停用蒸汽，造成換熱器管束高溫引起泄漏；投用時操作不規(guī)范造成水擊等引起管束泄漏；

（3）日常維護(hù)保養(yǎng)不到位，介質(zhì)酸堿性控制不好，加劇了材質(zhì)腐蝕。

（4）因擔(dān)心停工影響生產(chǎn)而不能及時檢修，長期帶病運(yùn)行，造成換熱器泄漏或泄漏問題加劇。

3.措施及建議

3.1為確保換熱器的制造質(zhì)量，擇優(yōu)選擇供應(yīng)商，嚴(yán)格過程質(zhì)量監(jiān)控。選擇經(jīng)評選為合格供應(yīng)商名錄中的企業(yè)，將普遍出現(xiàn)投用前泄漏的制造廠商列為黑名單；采購大型機(jī)組配套的換熱器時，要對該換熱器生產(chǎn)廠家進(jìn)行考察，選擇誠信且業(yè)績好的制造企業(yè)；加強(qiáng)制造過程質(zhì)量的控制，制定監(jiān)造標(biāo)準(zhǔn)，大批量換熱器采購在項(xiàng)目制造階段安排專人至廠家監(jiān)造，按照標(biāo)準(zhǔn)對材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、焊接質(zhì)量、機(jī)加工質(zhì)量、試驗(yàn)過程等進(jìn)行監(jiān)檢，檢驗(yàn)合格后方可出廠發(fā)貨；制定質(zhì)量驗(yàn)收入庫標(biāo)準(zhǔn)，投用前做好試壓記錄。

3.2廠家選材不能只考慮設(shè)計最高溫度，還需考慮工藝波動產(chǎn)生的最高溫度

選材方面建議材質(zhì)升級；廠家選材需經(jīng)項(xiàng)目部設(shè)備專業(yè)同意方可進(jìn)行采購管束、加工制造。如：使用鉻鉬合金鋼代替20#碳鋼管；管程為高壓飽和蒸汽介質(zhì)時，換熱管材質(zhì)要選擇耐熱合金鋼，如15CrMo等；換熱管出現(xiàn)酸性腐蝕的換熱器管材質(zhì)可考慮試用石墨；氣化車間黑水旁閃換熱器易沖刷磨損，做好更換螺旋式換熱器的論證和技術(shù)交流。

3.3對于設(shè)計不合理的，由技術(shù)管理部門共同提出合理型式

如：介質(zhì)不清潔或?yàn)閮上嗟慕橘|(zhì)時，不要選用板殼式換熱器，建議選用便于清洗、檢修的管殼式換熱器；裝置中由于工藝介質(zhì)原因造成較難清洗和堵管報廢率較高的U型管式換熱器，建議選用固定管板式或浮頭式換熱器；U型管式代替溫差大的列管式換熱器，確保管束及管板受熱影響不變形、開裂。

3.4各單位加強(qiáng)對水處理單位的監(jiān)管，督促其提高設(shè)備運(yùn)行管理水平，保證水質(zhì)合格。做好掛片監(jiān)測和日?；?yàn)、分析工作，要考慮掛片監(jiān)測位置與循環(huán)水實(shí)際工作環(huán)境是否一致，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和參考性，對水質(zhì)出現(xiàn)問題嚴(yán)肅考核；投加次氯酸鈉殺菌劑，改善濁度及COD，加強(qiáng)對水質(zhì)氨氮、濁度、粘泥、總鐵含量、腐蝕速率等關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)控，做好多方監(jiān)督。

3.5認(rèn)真貫徹“泄漏就是事故”的理念，切實(shí)做好日常檢查、維護(hù)保養(yǎng)

加強(qiáng)對關(guān)鍵及易發(fā)生泄漏換熱器的巡檢力度，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。對于出現(xiàn)問題的換熱器因影響生產(chǎn)不能切出檢修的，制定特護(hù)方案及滾動檢修計劃方案。

3.6修訂換熱器投運(yùn)方案，完善換熱器操作規(guī)程，規(guī)范投運(yùn)操作方法，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)，專題培訓(xùn)，提高操作水平

嚴(yán)格按照投運(yùn)方案和操作規(guī)程控制管殼層壓差、溫差、閥門開度，嚴(yán)格執(zhí)行先冷后熱的介質(zhì)投用順序；對于使用蒸汽加熱的換熱器需考慮疏水效果，避免水擊；改善換熱器操作工況，入口增設(shè)過濾器等，降低固含量，減少沖刷。

通過上述處理措施，換熱器內(nèi)漏顯著減少，運(yùn)行可靠性增強(qiáng)，提高了運(yùn)轉(zhuǎn)率，對裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。