分子篩純化系統蒸汽加熱器內漏故障排查與處理

李佳濤

分子篩純化系統蒸汽加熱器內漏故障排查與處理

李佳濤

（本鋼板材股份有限公司氧氣廠，遼寧本溪117002）

本鋼氧氣廠7#35000 m3/h空分設備于2015年3月發生了一起分子篩蒸汽加熱器內部泄漏故障。故障發現及時，果斷停機后，對漏點進行了排查和處理，避免了次生事故的發生。為制氧機組開車復產贏得了時間，節約了檢修時間和成本。

蒸汽加熱器；內部泄漏；故障；排查；封堵

1 前言

本鋼板材公司氧氣廠7#35000 m3/h制氧機（以下簡稱7#機）于2015年3月23日發生一起分子篩蒸汽加熱器內漏故障，無法維持正常生產需要停機處理。停機后，經過對分子篩蒸汽加熱器一系列的漏點排查和處理工作，最終故障處理完畢并且效果較好，機組恢復了正常生產。

2 故障判斷

3月23日10時30分，機組空分操作人員在監控計算機畫面時，發現分子篩蒸汽加熱器污氮氣體中含水在不斷升高，在線儀表顯示由1.6×10-6(平時該點正常數值為2×10-6左右)快速升至10×10-6，之后變為壞值（該分析儀表的最大量程為10×10-6）。機組人員立即將有關情況上報車間有關領導和廠調，同時立即通知化驗人員使用便攜式露點分析儀就地進行分析測量，校對在線儀表之前的數值準確與否。經過化驗人員現場檢測，污氮含水已經達到1000×10-6以上。由于當時該機組的一臺再生的分子篩吸附器正處于吹冷階段，暫時沒有影響正常生產，為了進一步驗證蒸汽加熱器內部是否泄漏，繼續對其污氮含水采取了在線和現場檢測兩種手段進行露點分析，但一直沒有好轉的跡象。在此期間，經過廠內有關領導和有關工藝技術人員的分析和判斷，蒸汽加熱器出現內漏情況，并且蒸汽漏入污氮側的量值偏大，加之其他兩臺備用制氧機組正處于冷備狀態，因此決定立即停機對蒸汽加熱器進行查漏和檢修處理，14時30分7#機停機。

3 工藝流程與設備功能

3.1 分子篩蒸汽加熱器生產工藝流程簡介

在空分制氧生產中空氣純化系統是非常重要組成部分，該系統一旦出現問題將會直接威脅正常生產。分子篩純化器是空氣純化系統的主要設備，共兩支，切換使用，分子篩被填充其中，用于吸附空氣中雜質，如水分、二氧化碳以及乙炔等碳氫化合物。經過一定的生產周期后，其中一支分子篩吸附雜質達到飽和狀態后需要進行高溫低壓解吸，脫去分子篩所吸附的雜質以恢復其吸附功能。蒸汽加熱器是提供解吸分子篩所需高溫氣體的換熱設備，利用蒸汽熱源對來自空分系統低壓板翅式換熱器的污氮氣體進行加熱，污氮溫度升至170℃左右，然后進入分子篩吸附器對分子篩進行解析處理。分子篩蒸汽加熱器工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 分子篩蒸汽加熱器工藝流程簡圖

3.2 工藝參數（表1）

表1 工藝參數

3.3 分子篩蒸汽加熱器功能介紹

分子篩蒸汽加熱器是一個換熱設備，兩種介質即污氮氣體和飽和蒸汽在其內部進行熱交換，加熱器殼體內部的管束稱為管側，其中流通飽和蒸汽；殼體與管束之間的空間稱為殼側，其中流通需要加熱的污氮氣體，蒸汽加熱后的污氮氣體用于分子篩純化系統內分子篩或分子篩及氧化鋁解吸再生。

3.4 分子篩蒸汽加熱器設備參數（表2）

表2 蒸汽加熱器設計技術參數及特性表

3.5 分子篩蒸汽加熱器技術要求和結構特點

（1）換熱管與管板的連接：內部管板采用強度脹，外觀板采用強度焊。

（2）設備制造完畢，按照相關要求進行整體氦檢查漏，并以1.63 MPa壓力對管束、以0.39 MPa壓力對殼體進行水壓試驗，設備出廠前加裝封板，并充裝0.03 MPa壓力的氮氣封存。

（3）分子篩蒸汽加熱器宏觀結構和內部管束如圖2、圖3所示。

圖2 分子篩蒸汽加熱器外部結構圖

圖3 分子篩蒸汽加熱器內部管束布管示意圖

4 故障漏點查找與處理

4.1 蒸汽加熱器漏點查找過程

4.1.1 蒸汽加熱器管束整體抽出進行宏觀檢查

首先將蒸汽加熱器的頂部螺栓松開，將管束從殼體中整體吊裝出來，水平放置在地面。查看外觀有無明顯的漏點或損壞之處，由于管束外側帶有密集的圓形翅片，最終沒有發現宏觀上的漏點。

4.1.2 對蒸汽加熱器內部管束進行充水打壓查漏試驗

首先在蒸汽加熱器的蒸汽入口管道N1和冷凝水排水管道N2的法蘭分別加裝盲板，并在入口管道處盲板上加裝一個DN25閥門及管段，用以充水和打壓使用。在管束的冷凝水出口側的下封頭上部加裝一個DN15的閥門及管段，用于充水時排空管束內的殘余空氣。然后對管束內整體充水，進行靜壓查漏試驗，當水充滿后發現靠近管束下部封頭距離約一米的長度附近有水滴滲出現象，經過半小時后滲水情況又消失，之后再沒有出現類似情況。經過分析可能是管束內部壓力不足，需要提高外部試驗壓力。將DN25閥門與氮氣氣瓶相連后開始打壓，將管束內部的壓力升至1.0 MPa（管側設計壓力為1.1 MPa,試壓壓力1.63 MPa），沒有發現管束有水滲漏現象。此項工作又重復進行一次，依然沒有發現漏點。經過分析，采取上述水壓加氣壓的試驗方法沒有查到漏點的原因有可能是：（1）管束漏點是比較短小的裂紋或極細小的銹蝕點，管束內微小的雜質填充到裂紋或銹蝕點，形成堵塞致使水無法從裂紋中漏出。（2）各個管束進水多少不均造成泄漏管束內部產生“氣堵”現象，致使水無法到達泄漏點。

4.1.3 蒸汽加熱器管束通入蒸汽查漏

當時發現蒸汽加熱器出現異常情況時，該設備正處于未投用階段，即加熱器管側通入蒸汽，殼側沒有流通需要加熱的污氮。因此，決定在現場就近接了一路DN25蒸汽管并與蒸汽加熱器下部的蒸汽冷凝水排水管N2對接，模擬設備運行時的狀態，通入壓力為0.75 MPa的蒸汽（即正常生產時的蒸汽壓力），使蒸汽加熱器保持在熱狀態下運行并進行一段時間的保壓，查看泄漏情況。經過反復檢查和確認，沒有發現蒸汽加熱器的泄漏點。

4.1.4 采用蒸汽加熱器管側充水和殼側充氣的方法進行查漏

（1）為了進一步保證加強加熱氣體中含水數據檢測的準確性，利用此次檢修機會，在污氮出口管道管道上新增設了一個露點分析點，并與原有蒸汽加熱器露點分析點切換檢測，起到驗證數據是否準確的作用。

（2）將蒸汽加熱器管束的蒸汽入口管道側上封頭切割取下，把蒸汽加熱器管束吊回殼體內并將管束的上部和下部螺栓緊固，同時向管束內部充滿水，在蒸汽加熱器下部氣側（殼側）排水管接入一股壓力氮氣（就近取用膨脹機室內的密封氮氣），對冷卻器殼側充壓至0.15 MPa，但由于污氮進出口的兩個閥門存在不嚴情況，造成充入的氮氣漏入到管道系統中，無法保壓。

（3）在污氮進出口管道法蘭處增設盲板完畢之后，開始對蒸汽加熱器殼側進行充壓，壓力嚴格控制在0.20 MPa～0.30 MPa范圍內（殼側試驗壓力為0.39 MPa），一般情況控制在0.25 MPa以下。當殼側壓力達到0.2 MPa時，發現一根內部管束支管有氣泡持續不斷向上冒出，判斷此管束有漏點，經過反復檢查和確認，沒有發現其他管束有水泡冒出現象。

4.2 漏點處理方法

4.2.1 封堵泄漏管束

3月27日10時開始封堵泄漏的管束，決定采用合適規格的螺栓插入上下端面的泄漏支管內部并把螺栓的螺帽與管束的上下端面焊接在一起，完全堵死該泄漏的支管。

4.2.2 處理漏點完畢后再次檢查確認有無其他漏點

上述堵漏處理完畢之后焊接蒸汽加熱器下部的封頭，在蒸汽加熱器的上部封頭開口處向各個管束內部充水，打開查漏氣源，再次重復查漏操作，一方面是堵死該泄漏支管后查看有無其他支管泄漏，另一方面查看堵漏支管的焊接質量如何，還有無氣泡冒出。經過全面認真的檢查，最終確認沒有發現其他漏點，焊接蒸汽加熱器上封頭，拆卸污氮進出口管道所加盲板并恢復連接法蘭，同時拆除查漏氮氣氣源管，為開機復產做準備。

4.2.3 蒸汽加熱器檢驗合格

修復完畢的7#機分子篩蒸汽加熱器，經過當地壓力容器檢驗部門檢測和鑒定合格，確定可以投入生產使用。

4.3 故障處理效果驗證

3月27日14時45分啟動7#機空壓機進行復產，分子篩吸附器程序投入運行之后，蒸汽加熱器污氮含水分析表也相繼投運，起初該點含水量現場就地測量為20×10-6左右，可以滿足生產需要，機組人員加強監控并制定了相應保產預案。機組的產量指標趨于正常，蒸汽加熱器污氮含水指標也逐步下降至10×10-6以下，并最終恢復至故障發生前的正常數值即2×10-6左右。

經過設備復產后考核有關工藝參數，驗證了此次蒸汽加熱器泄漏故障的檢查處理效果較好，之前所采取的查漏方法非常合理有效，漏點處理到位，滿足了工藝生產的需要，消除了生產隱患。

5 經驗總結

5.1 在處理此次蒸汽加熱器泄漏故障過程中，我們充分發揮了各專業技術人員的聰明才智，集思廣益，并且及時與設備廠家聯系，咨詢處理此類問題的解決方法，為最終故障的妥善處理和機組的及時復產奠定了良好的基礎。

5.2在分子篩蒸汽加熱器查漏工作中，由于我們的經驗不夠豐富，排查和施工方法還需進一步優化，加快組織故障排查和處理，爭取更多的開機復產時間。但通過此次蒸汽加熱器內漏故障的排查和處理，為今后處理類似問題積累了寶貴的經驗。

5.3 日常生產過程中要特別關注制氧生產系統關鍵設備的運行狀態，做好設備的評估檢測工作，并提前制定檢查和處理類似故障的一些方案和預案，以備不時之需。

[1]蘇禮勇.22000 m3/h空分設備分子篩純化系統蒸汽加熱器泄漏分析和處理[J].深冷技術，2014（4）：67-69.

Search and Treatment of Leakage in the Steam Heater of M olecular Sieve Purification System

LI Jiatao

(Oxygen Generation Plant of BenGang Plates Co.,Ltd.,Benxi,Liaoning 117002,China)

An accident of leakage in the molecular sieve steam heater of the No.7 35000 m3/h air separation plant at Benxi Steel happened in March 2015.As the accident was discovered in time,the oxygen generating unit was immediately shut down and leaking points were searched and treated promptly,preventing more serious secondary accidents from happening.The timely treatment of the accident had gained precious time for the oxygen making unit resuming production and saved maintenance time and cost.

steam heater;internal leakage;malfunction;search;plug

TB657.7

B

1006-6764(2015)09-0029-04

2015－05－29

2015－07－09

李佳濤（1978－），男，2002年畢業于遼寧科技大學制冷與低溫技術專業，制氧工程師，現從事制氧生產技術管理工作。