第41卷第10期州化工Vol. 41 No. 102013年5月Guangzhou Chemical IndustryMay.2013淺析空分換熱器泄漏的原因及處理方法王銀彪(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤化工公司,寧夏靈武750411)摘要:換熱器是化工行業(yè)廣泛應(yīng)用的設(shè)備,空分行業(yè)中換熱器多屬于列管式換熱器。此類換熱器發(fā)生泄漏時(shí)嚴(yán)重影響生產(chǎn),近期多次發(fā)生換熱器內(nèi)漏的情況,其中一臺(tái)換熱器突然發(fā)生大量泄漏,由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)沒(méi)有導(dǎo)致次生事故的發(fā)生。這給我們敲響了警鐘,由于故障出現(xiàn)的較有規(guī)律性,因此對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)查和分析,并提出了一些改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞:換熱器;列管式換熱器;空分;泄漏中圖分類號(hào):T0051.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):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換熱器是目前應(yīng)用最廣泛的設(shè)備。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)漏消除一段時(shí)間后又發(fā)生多次泄露,更換列管芯子后這一現(xiàn)象固,且能選用多種材料來(lái)制造,故適應(yīng)性較強(qiáng),尤其在大型裝得到解決。根據(jù)此現(xiàn)象我們進(jìn)行了分析,為以后設(shè)備安穩(wěn)運(yùn)行置和高溫、高壓中得到廣泛應(yīng)用。換熱器種類繁多,列管式在提出建議,避免類似事故的發(fā)生。空分裝置中應(yīng)用最廣泛。列管式換熱器主要有殼體、管束關(guān)板(花板)和頂蓋(封頭)等部件組成。列管式換熱器泄漏2泄露原因分析是我廠出現(xiàn)最頻繁的問(wèn)題之一,經(jīng)常導(dǎo)致整套裝置停車。換熱器一旦發(fā)生故障,不僅影響生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性,還常常直接威脅主2.1熱應(yīng)力過(guò)大機(jī)或其他設(shè)備的安全運(yùn)行,甚至引起嚴(yán)重的設(shè)備損害事故。多列管式換熱器在操作時(shí),由于冷、熱流體溫度不同,使殼年來(lái)廠里發(fā)生的各種換熱器故障中,管系泄漏所占比重最大。體和管壁的溫度互有差異。這種差異使殼體和管子的熱膨脹不表面式回?zé)釗Q熱器水側(cè)壓力大于汽側(cè)壓力,一旦管系泄漏,給同,當(dāng)兩者溫差較大時(shí)可能將管子扭彎,或使管子從花板上拉水就會(huì)沖入殼體,引起汽側(cè)滿水。水將有可能沿著管道倒灌入松,甚至毀壞整個(gè)換熱器。對(duì)此,就必須結(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的設(shè)備,造成高溫設(shè)備變形,機(jī)組振動(dòng),甚至葉片斷裂等事故。影響,采用各種補(bǔ)償?shù)姆椒?。換熱器在啟停過(guò)程中溫升率、溫這類由于換熱器泄漏而引起整套裝置停車和設(shè)備進(jìn)水的事故在降率超過(guò)規(guī)定,會(huì)使管子和管板受到較大的熱應(yīng)力,使管子和廠里發(fā)生過(guò)多起。如果汽側(cè)壓力大于水側(cè)壓力,氣體進(jìn)入水管管板相聯(lián)接的焊縫或脹接處發(fā)生損壞,引起端口泄漏:調(diào)峰時(shí)道造成氣阻發(fā)生,影響換熱引發(fā)爆炸事故發(fā)生。因此分析換熱負(fù)荷變化速度太快以及主機(jī)或換熱器故障而驟然停運(yùn)換熱器器泄漏原因,找出對(duì)策,以盡可能減少泄漏十分重要。時(shí),如果汽側(cè)停止供汽過(guò)快,或汽側(cè)停止供汽后,水側(cè)仍繼續(xù)進(jìn)人給水,因管子管壁薄,收縮快,管板厚,收縮慢,常導(dǎo)致1故障現(xiàn)象管子與管板的焊縫或脹接處損壞。增壓壓縮機(jī)是空分生產(chǎn)的必要設(shè)備,我廠安裝使用增壓壓22堵管工藝不當(dāng)縮機(jī)設(shè)備共3臺(tái):2臺(tái)RBZ-45-7和1臺(tái)RZ-35-7,所用換一般常用錐形塞焊接堵管1),打入錐形塞時(shí)用力要適度;熱器都屬于列管式換熱器。設(shè)備投用以來(lái)狀態(tài)一直比較平穩(wěn),捶擊力量太大,引起管孔變形,影響鄰近管子與管板連處,會(huì)但近期卻多次發(fā)生換熱器內(nèi)漏的情況。利用停車機(jī)會(huì)對(duì)換熱器造成損壞而使之出現(xiàn)新的泄漏。焊接過(guò)程中,如預(yù)熱、焊縫位進(jìn)行檢修,發(fā)現(xiàn)換熱器列管腐蝕嚴(yán)重,大量列管泄露。通過(guò)堵置及尺寸不合適,會(huì)造成鄰近管子與管板連接處的損壞。采用作者簡(jiǎn)介:王銀彪(1983-),男,本科,助理工程師。192廣化工013年5月其他堵管方法,如脹管堵管、爆炸堵管等,如工藝不當(dāng),也會(huì)溫升率、溫降率不超過(guò)規(guī)定,水側(cè)要有安全閥防止超壓,檢修引起鄰近管口的泄漏,因此應(yīng)遵循嚴(yán)格的堵管工藝。上要有正確的堵管工藝。管壁至少應(yīng)在2.0mm以上以提高抗23沖刷侵蝕沖刷能力。組裝前要對(duì)每根管子探傷、水壓試驗(yàn)等檢驗(yàn);管束當(dāng)氣體的流動(dòng)速度較高且氣流中含有大的水滴時(shí),管子外應(yīng)熱處理、無(wú)直觀缺陷;管板管孔應(yīng)保持一定的粗糙度、公差壁受氣、水兩相流沖刷,變薄,發(fā)生穿孔或受給水壓力而鼓和同心度,管孔倒角或倒圓應(yīng)光滑無(wú)毛刺。流體在管程或管程中的流速,不僅影響對(duì)流傳熱系數(shù)的數(shù)根管子發(fā)生損壞泄漏時(shí),水從泄漏處以極大的速度沖出會(huì)將鄰值,而且影響污垢熱阻,從而影響總傳熱系數(shù)的大小。特別對(duì)近的管子或隔板沖刷破壞,開(kāi)車未及時(shí)排水造成。還有就是受于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體,流速過(guò)低甚至可能導(dǎo)致管到氣體或液體的直接沖擊。因防沖板材料和固定方式不合理,路賭塞,嚴(yán)重影響設(shè)備的使用。但增加流速又會(huì)使壓力損失顯在運(yùn)行中破碎或脫落,失去防沖刷保護(hù)作用。防沖板面積不夠著增大。因此,選擇適宜的流速十分重要。限制給水流速,停大,高速氣流運(yùn)動(dòng)撞擊防沖板以外的管束;殼體與管束間的距用一列換熱器或換熱器堵管數(shù)量較多時(shí),都會(huì)使管內(nèi)流速明顯離太小,使人口處的氣流速度很高。增大,這時(shí)應(yīng)讓一部分給水經(jīng)旁路進(jìn)入或降低機(jī)組負(fù)荷;控制應(yīng)力腐蝕破裂是指拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引給水含氧量小7P/L,控制給水pH值在9.2~96起的金屬或合金的破裂。其特征是,大部分表面上并未遭破消除應(yīng)力,應(yīng)力可以有各種來(lái)源,如外加應(yīng)力、殘余應(yīng)壞,只有一部分細(xì)裂紋穿透金屬或合金內(nèi)部。應(yīng)力腐蝕破裂能力、焊接應(yīng)力以及腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生的應(yīng)力。材料選擇時(shí),使機(jī)組在常用的設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍之內(nèi)產(chǎn)生,因此后果嚴(yán)重。引起應(yīng)力腐變成為無(wú)銅系統(tǒng),這對(duì)整個(gè)機(jī)組的防腐和汽水晶質(zhì)控制都有蝕破裂的重要因素有溫度、溶液成分、金屬或合金的成分、應(yīng)利;要有完善的放空氣系統(tǒng),在管道連接上一般建議不采用逐力和金屬結(jié)構(gòu)。入口管端的侵蝕損壞只發(fā)生在碳鋼換熱器中,級(jí)串聯(lián)的方式,以防不凝結(jié)氣體在壓力較低的換熱器中積聚;是一種侵蝕和腐蝕共同作用的損壞過(guò)程:其機(jī)理是管壁金屬在保證放空氣系統(tǒng)的正常工作,在啟動(dòng)時(shí),水側(cè)、汽側(cè)應(yīng)排凈空表面形成的氧化膜被高紊流度的給水破壞并帶走,金屬材料不氣,給水水質(zhì)要合格;出廠時(shí)要有良好的防腐措施,防止貯運(yùn)斷損失。最終導(dǎo)致管子的破損。有時(shí)損壞面可以擴(kuò)大到管端焊過(guò)程中的腐蝕,對(duì)碳鋼管換熱器,通常對(duì)汽側(cè)和水側(cè)均采取充甚至管板:給水pH值低(小于9.6)、含氧量高(大于氮防腐的辦法;換熱器停用時(shí),通常根據(jù)停用時(shí)間的長(zhǎng)短,分7μg/L)、溫度低(小于260℃)、紊流度大的情況下,容易發(fā)別采用充水、充汽或充氮的防腐措施,在水側(cè)適當(dāng)調(diào)節(jié)水的生侵蝕。pH值,以起保護(hù)作用。氣體入口處水汽含量很高,氣體流速很大,溫度高,會(huì)直進(jìn)行預(yù)防性堵管。建議在堵一部分管的同時(shí)在管板上開(kāi)一定接沖刷列管。一旦氣體急速冷卻時(shí),管頭局部壁溫比較高,冷大小的旁路孔,以降低給水流速,減輕腐蝕,此方法在國(guó)內(nèi)外多卻水就會(huì)在管頭縫隙內(nèi)猛烈蒸發(fā),時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)形成列管變薄家電廠采用過(guò),證明可以適當(dāng)延長(zhǎng)換熱器壽命,減少泄漏次數(shù)。產(chǎn)生走漏。關(guān)于Cl腐蝕問(wèn)題,能夠采取降低循環(huán)水中Cl-濃度,削2.4管子振動(dòng)磨損弱CI腐蝕。關(guān)于入口高溫氣體沖刷列管,能夠在人口處加防沖板,這樣能夠防止氣體直接的沖刷列管,就不會(huì)產(chǎn)生因溫渡管子振動(dòng)損壞的機(jī)理一般有:(1)由于振動(dòng)而使管子或過(guò)高,冷卻水快速蒸發(fā)的現(xiàn)象。為了防止冷卻器因列管走漏后管子與管板連接處的應(yīng)力超過(guò)材料的疲勞持久極限,使管子疲會(huì)腐蝕管板,能夠?qū)⒐馨逵蓮?fù)合板改成不銹鋼板。勞斷裂;(2)振動(dòng)的管子在支撐隔板的管孔中與隔板金屬發(fā)生摩擦,使管壁變薄,最后導(dǎo)致破裂;(3)當(dāng)振動(dòng)幅度較大時(shí),4建議在跨度的中間位置相鄰的管子會(huì)相互摩擦,使管子磨損或疲勞斷裂在換熱器中,哪一種流體流經(jīng)管程,哪一種流經(jīng)殼程,可2.5腐蝕考慮下列幾點(diǎn)作為選擇的一般原則:(1)不潔凈或易于分解結(jié)垢的物料應(yīng)當(dāng)流經(jīng)易于清洗的當(dāng)?shù)蛪簱Q熱器的管材為銅,銅管常因泄漏嚴(yán)重而被迫更側(cè)。對(duì)于直管管束,上述物料一般應(yīng)走管內(nèi),但當(dāng)管束可以拆換。pH值85-88時(shí),銅的腐蝕率最低而碳鋼要求p值出清洗時(shí),也可以走管外不小于9.5。鍋爐給水pH值過(guò)高,導(dǎo)致了銅管的腐蝕。影響碳(2)需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體應(yīng)當(dāng)走管鋼管束腐蝕的主要因素有:含氧量和給水pH值:當(dāng)給水中的內(nèi),因?yàn)楣軆?nèi)截面積通常比管問(wèn)的截面積小,而且易于采用多溶解氧過(guò)高或pH值過(guò)低,會(huì)使管子的內(nèi)壁受到腐蝕,故給水管程以增大流速。溶解氧的濃度不得超過(guò)7μg/L,pH值維持在9.3~9.6之間(3)具有腐蝕性的物料應(yīng)走管內(nèi),這樣可以用普通材料制如果殼側(cè)有氧氣存在,將會(huì)引起管束外壁的氧腐蝕。銅沉積造殼體,僅僅管子,管板和封頭要采用耐蝕材料。會(huì)引起點(diǎn)腐蝕,形成點(diǎn)蝕坑。溫度影響碳鋼表面Fe3O4氧化膜的形成:一般認(rèn)為在260℃以上時(shí),Fe3O4氧化膜比較穩(wěn)定(4)壓力高的物料走管內(nèi),這樣外殼可以不承受高壓。(5)溫度很高或很低的物料應(yīng)走管內(nèi)以減少熱量的散失。低于這個(gè)溫度時(shí),FeQO4氧化膜的保護(hù)程度取決于給水的pH當(dāng)然,如果為了更好的散熱,也可以讓高溫的物料走殼程。值和其他環(huán)境因素。當(dāng)管子和管板之間存在著間隙,循環(huán)水中Cl濃度較高(6)蒸汽一般通入殼程,因?yàn)檫@樣便于排出冷凝液,而且很容易在間隙處產(chǎn)生C2。一旦間隙處匯集的CL2多了,從而容素汽較清潔,其對(duì)流傳熱系數(shù)又與流速關(guān)系小。易在管子外表構(gòu)成點(diǎn)坑或縫隙腐蝕。(7)粘度大的流體,一般在殼程空間流過(guò),因在設(shè)有擋板的殼程中流動(dòng)時(shí),流道截面和流向都在不斷改變,在低Re數(shù)3處理方法下(Re大于100)即可達(dá)到喘流,有利于提高管外流體的對(duì)流傳熱系數(shù)。換熱器制造上應(yīng)有足夠厚度的管板,有良好的管孔加工堆焊、管子脹接、焊接工藝外,運(yùn)行上要使換熱器在啟停時(shí)的(下轉(zhuǎn)第227頁(yè))第41卷第10期姜忠峰等:城建院校水文與水資源工程人才培養(yǎng)模式初探業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程)學(xué)時(shí)為2036學(xué)時(shí),公共基礎(chǔ)課占課術(shù)能力、教學(xué)水平提高,同時(shí)依托科研設(shè)施、經(jīng)費(fèi)改善本科教內(nèi)總學(xué)時(shí)的40.0%。專業(yè)基礎(chǔ)課占課內(nèi)總學(xué)時(shí)的215%,專業(yè)學(xué)的狀況。實(shí)施本科生導(dǎo)師制,將學(xué)生納入老師承擔(dān)的科研項(xiàng)課占課內(nèi)總學(xué)時(shí)的225%,專業(yè)限選課程為158學(xué)時(shí),占課內(nèi)目中,為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì),培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐總學(xué)時(shí)的6.5%,專業(yè)任選課程為131學(xué)時(shí),占課內(nèi)總學(xué)時(shí)的結(jié)合,并嘗試解決實(shí)際問(wèn)題。同時(shí),將學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)5.3%。公共選修課108學(xué)時(shí),占課內(nèi)總學(xué)時(shí)的44%選題與教師的科研項(xiàng)目結(jié)合起來(lái),既為科研項(xiàng)目注入新的活力,又能提高畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的質(zhì)量,還培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐3保障體系能力。3.1師資保障4結(jié)語(yǔ)河南城建學(xué)院本科專業(yè)公共基礎(chǔ)課由教務(wù)處統(tǒng)一協(xié)調(diào)師資力量雄厚教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的基礎(chǔ)教學(xué)部包括數(shù)理系、外語(yǔ)系、法河南城建學(xué)院突出城建特色,將本校水文與水資源工程專律系、藝術(shù)系、體育教學(xué)部等部門(mén)完成;專業(yè)基礎(chǔ)課根據(jù)專業(yè)業(yè)定位為水資源利用與保護(hù)和水文地質(zhì)與水資源勘探兩個(gè)方歸口由專業(yè)系部(教研室)承擔(dān);專業(yè)課、專業(yè)選修課由教研向,確立了以培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型專業(yè)人才的課程體系和培養(yǎng)模室專業(yè)課老師承擔(dān)。目前水文與水資源工程教研室擁有專職在式。需要指出的是,經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展,社會(huì)對(duì)水文與水資源崗教師11人,其中副高以上職稱5人,講師5人,專職實(shí)驗(yàn)員工程應(yīng)用型人才的需求也會(huì)發(fā)生變化,因此應(yīng)及時(shí)分析人才培1人,具有博土學(xué)位6人,碩土學(xué)位4人,學(xué)士學(xué)位1人,40歲養(yǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),適時(shí)優(yōu)化教學(xué)體系和以下老師8位,教學(xué)團(tuán)隊(duì)年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)合改善課程設(shè)置,不斷引進(jìn)先進(jìn)儀器,開(kāi)放實(shí)驗(yàn)設(shè)備,拓展實(shí)習(xí)理,人員精干、業(yè)務(wù)優(yōu)良、工作高效。同時(shí),學(xué)校出臺(tái)政策積實(shí)訓(xùn)范圍和場(chǎng)地,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,提高實(shí)踐教學(xué)效果。努力極鼓勵(lì)教師在職或脫產(chǎn)進(jìn)修,不斷提高個(gè)人業(yè)務(wù)素質(zhì)和教學(xué)水為國(guó)家建設(shè)輸送寬基礎(chǔ)強(qiáng)能力高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。平。師資力量能夠保證理論教學(xué)任務(wù)完成。參考文獻(xiàn)3.2實(shí)踐教學(xué)[1]周訓(xùn).水文與水資源工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案修訂的若干思考[J]學(xué)校積極籌措800余萬(wàn)元建設(shè)水文與水資源工程綜合實(shí)驗(yàn)中國(guó)地質(zhì)教育,2005(1):56-58.室,同時(shí)依托河南省高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、河南城建學(xué)院分[2]宋松柏康艷我國(guó)水文與水資源工程專業(yè)教育的現(xiàn)狀分析與思考析測(cè)試中心保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展。學(xué)校與河南省白龜山水庫(kù)[J].中國(guó)地質(zhì)教育2011(3):6873管理局、平頂山水文水資源局、平頂山市氣象局、平頂山市供3]姜忠峰烏梁素海綜合需水分析及生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)D]呼和浩水公司、黃河花園口,夾河灘水文站等單位簽訂合作協(xié)議,將特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院,2011以上單位做為校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地,結(jié)合生產(chǎn)安排實(shí)習(xí)。[4]郭純青周蕊,代俊峰水文與水資源工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)與3.3以科研促教學(xué)教學(xué)改革-以桂林理工大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)為例[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐,2012,4(11):83-85積極鼓勵(lì)教師申請(qǐng)科研課題,開(kāi)展科學(xué)研究,以科研促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容及時(shí)更新,促進(jìn)教學(xué)方法和手段的改進(jìn),促進(jìn)教師學(xué)(上接第192頁(yè))參考文獻(xiàn)[4]朱桂平發(fā)電廠化學(xué)設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行操作與維護(hù)[K]檢修及化學(xué)監(jiān)[1]陸美娟張浩勤化工原理(上冊(cè))[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社督技術(shù)實(shí)用手冊(cè),2001:300-3302006:l73-1795]王小輝.列管式換熱器泄漏分析及處理[J寧夏機(jī)械,2090(3)[2]聶清德化工設(shè)備設(shè)計(jì)[M]化學(xué)工業(yè)出版社,2002:60-10079-81[3]侯文順化工設(shè)計(jì)概論(第二版)[M]化學(xué)工業(yè)出版社,5:37-49