煉油化工生產裝置中換熱器的腐蝕分析與防護

張彬 趙剛

摘 要：本文分析了煉油化工生產裝置中換熱器設備發生腐蝕泄漏故障的原因，并針對換熱器設備在生產裝置實際運行過程中存在的問題進行了綜合分析，最后提出了防止換熱器設備發生腐蝕的預防措施，以保證煉油化工生產裝置中換熱器設備的長周期、平穩、安全運行。

關鍵詞：腐蝕；換熱器；結垢；煉油化工

前言

換熱器設備是煉油化工生產裝置中極為重要的一種靜設備，在煉油化工重大設備中占有非常大的比例，將近占到整個煉油化工生產裝置工藝設備總質量的四成左右。換熱器設備的運行狀態直接關系到煉油化工生產裝置能否安全、平穩、長周期運行，而產生結垢和發生腐蝕是影響換熱器設備安全運行的重要因素。產生結垢現象會降低換熱器的冷熱交換效率，增加生產裝置的能源消耗量，而換熱器設備內部管束表面發生結垢以后，還會發生垢下腐蝕現象，引起發生泄漏現象。腐蝕會致換熱器設備內部管束產生穿孔，發生泄漏故障，使得換熱器內兩種冷熱交換介質相互污染混合在一起，影響煉油化工裝置的生產質量，并造成污染問題。因此，強化換熱器設備的防腐蝕措施是保證煉油化工生產裝置安全、平穩、長周期運行和實現節能降耗的重要措施。

1 換熱器設備產生結垢和腐蝕的原因分析

換熱器設備的結垢與腐蝕根據工作介質不同，在管束的內表面與外表面均會產生結垢或腐蝕。煉油化工生產裝置中換熱器設備所接觸的工作介質主要是油、油氣、水等三種介質。根據各煉油化工生產裝置換熱器設備嚴重的腐蝕問題，雖然對于流通介質為水的一側，可以通過水質穩定進行預防處理；輕油或油氣一側通過工藝防腐蝕措施加以解決。但是在生產中由于工藝操作條件的波動仍會導致換熱器設備局部在苛刻條件下發生結垢與腐蝕。具體原因如下所述。

1）煉油化工生產裝置工藝流程存在先天性的設計缺陷問題，例如：換熱器設備位置高，系統中工藝管線過長；換熱器設備串聯，而進出口管徑太細等設計缺陷因素，會造成冷介質管道內循環水流速低流量小，水中的懸浮物沉積會導致管道內產生垢下腐蝕。油或油氣熱一側介質溫度較高，冷熱溫差較大，會加速換熱器設備管束腐蝕；而且隨著生產裝置改建或者擴建，冷卻循環水系統的改造進度跟不上設備更新換代速度。

2）在煉油化工生產裝置中，由于換熱器設備處于老舊裝置中經過多次檢維修或者年久失修，設備長期沒有進行更新換代，多年長周期運行，以致產生嚴重結垢與發生泄漏故障。

3）在運行操作上對換熱器設備重視程度不夠，在生產操作過程中一般只重視換熱器的出水口溫度，而沒有考慮到循環水的流速，進水側閥門開度調整比較頻繁，有時閥門開度太小，造成冷卻循環水流量小流速過低，加劇了換熱器設備內部管束被雜質的堵塞、結垢與腐蝕現象的產生。

4）換熱器設備制造質量差。換熱器設備在制造過程中，材料材質存在抗腐蝕不強的問題。

5）換熱器設備檢修標準低。進行檢維修的施工作業人員素質低，對焊接工藝過程、堵漏、安裝和試壓等關鍵環節把關不嚴，沒有一套完整的質量保證措施，以致經常出現剛剛維修過的換熱器設備再次出現內部管束泄漏的情況。

6）冷卻循環水清洗預膜工藝控制差，造成換熱器設備腐蝕。冷卻循環水在清洗預膜期間，循環水處于酸性狀態，水的平均PH值一般處于2.5～5.5左右，這樣一旦清洗預膜工藝控制差，清洗或預膜完成，一旦沒有及時進行排水，酸性水停留在系統管道內的時間過長，非常容易對系統中的換熱器設備產生腐蝕，最終引起泄漏。

2 換熱器設備的腐蝕防護措施分析

常見的換熱器結垢方式通常有四種：生物結垢、化學反應結垢、顆粒結垢和晶體結垢。 生物結垢是換熱器設備主要的結垢方式：循環冷卻水中存在的微生物是導致換熱器冷熱交換效率下降的主要成因。換熱器中流通冷卻循環水的一側有助于微生物及細菌的生長，致使在換熱器表面形成結垢沉淀物，成為影響換熱器冷熱交換效率的阻力。換熱器設備的防腐蝕措施一般有以下幾種。

1）進行技術改造和設備更新。一是加大換熱器設備更新改造力度，以滿足換熱器設備長周期安全高效運行要求。對于運行多年的換熱器設備，由于其已處于使用后期階段，到了該更新改造的時候，必須對換熱器設備進行更新換代，不然換熱器設備將成為制約生產裝置安全、穩定、長周期運行的一個重大隱患因素。二是通過工藝技術改造措施，改善換熱器設備的操作環境。盡量提高冷卻循環水的流速，使其流速不超出設計范圍，盡可能使換熱器中的循環冷卻水溫度不超過設計溫度，這樣以利于減少雜質、污物等的沉積和水處理藥劑的分解、積垢，減緩垢下腐蝕情況，提高換熱器的冷熱交換效率。例如，通過增大冷卻循環水一側進出口管徑，增加冷卻循環水流速，改變工藝操作流程等辦法，來減緩換熱器設備腐蝕速度，延長換熱器的使用周期。

2） 針對換熱器設備冷卻循環水側與油氣側的腐蝕問題，通常采用在換熱器管束表面噴涂TH901或者TH847等防腐涂層的辦法延緩腐蝕。對關鍵的換熱器設備，為了防止腐蝕可以采取更換新型蝶簧墊片、進行材質升級、更新改造和防腐蝕處理等手段，例如某年石化公司在大修期間，對十余臺主要換熱器設備更換增加新型蝶簧墊片，大大降低了換熱器設備管箱墊片的泄漏率，保證了裝置長周期生產運行。

3）冷卻循環水系統實施清洗和預膜措施。由于冷卻循環水存在雜質、臟物等情況，使換熱器管束時常發生堵塞情況，產生結垢層腐蝕現象。某年石化公司生產在裝置停工檢修時，對檢修的換熱器設備采用高壓射流進行沖洗，同時平時又根據生產需要對裝置中需要維修的換熱器設備進行沖洗。對水處理系統進行了清洗預膜，從目前情況來看，清洗預膜效果一般，不是很理想，換熱器及系統內管線銹垢、粘泥沒有完全清理干凈，僅僅過了幾個月就發現存在結垢嚴重現象。

4）強化水處理藥劑的管理，選用最優的水穩劑配方。可以請有關技術專家到現場取粘泥垢樣進行化驗分析，研制開發新型水穩劑配方，并逐步不斷完善進行更新改進。建議供水車間根據新型水穩劑配方，調整工藝操作，摸索出最優的工藝操作方案，制定冷卻循環水場操作規程，不斷提高冷卻循環水的質量。

5）對換熱器設備定期進行監測，調整運行操作狀態。對所有換熱器設備每年進行多次的水質化驗分析與普查監測，根據監測結果分析數據，對清洗剝離劑進行完善，對換熱器設備冷卻循環水側的流速及熱介質溫度在設計范圍內進行相應的調整，保持在適合的溫度和流速范圍內。

6）對換熱器設備制造、檢修質量差方面，建立質量保證體系，加強監督檢查。針對換熱器設備制造要嚴把質量關，尤其是材質檢查，必須滿足防腐蝕要求。針對換熱器設備的檢修過程，要嚴格檢查檢修程序，嚴控關鍵工序的質量關，實行層層嚴格監督把關，杜絕出現一切質量問題，高標準實現設備檢修。

結束語

通過對換熱器設備采取防腐蝕措施，加強設備的技措改造，提高水質運行操作工藝，改進水穩劑消除循環水內的污物雜質，增強換熱器設備的熱交換效率，延長換熱器設備的使用經濟壽命，有效地防止換熱器設備的泄漏故障的發生率，減少因換熱器設備泄漏故障引起的生產裝置非計劃停工問題，提高了生產裝置的能源利用效率和經濟效益。

參考文獻：

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