水煤浆宽温耐硫变换换热器泄漏原因分析及应对措施

水煤浆宽温耐硫变换换热器泄漏原水煤浆宽温耐硫变换换热器泄漏原 因分析及应对措施因分析及应对措施 随着化工行业的大型化趋势 水煤浆气化配套宽温耐硫变 换工艺已经普遍应用与煤化工行业 由于该工艺使用时间较短 系统中存在这样或那样的问题 反映出来就是设备的泄漏停车 其中静止设备中换热器泄漏最经常遇到 原因有工艺方面的问 题 也有设备的先天不足 还有施工质量控制等方面的因素 本文的重点是对该类设备问题进行分析 并在工艺操作及设备 的制造安装方面来控制避免造成泄漏 1 对国内变换工艺设备泄漏情况调研 1 安徽某化肥单位出现变换两台废锅全部泄露 造成系统 停车 损失巨大 主要现象是高低压废热锅炉合成气泄露至蒸 汽侧 原因分析 1 设备泄漏原为设计结构没有无废锅进水防冲板结构 造成水流直接冲击换热管 2 设备操作温度高 液位控制过低 引起换热管气相部 分振动 3 另一方面就是管子质量可能存在质量问题 2 山东某水煤浆工艺煤化工单位蒸汽过热器甲醇合成产蒸 汽带水 原因分析 带液冷激造成泄漏 3 陕西某石化下属煤化工单位 2 蒸汽发生器 蒸汽发生 器 水冷却器泄露 原因分析 是折流板间距过大形成共振所 致 后增加一层支撑板进行加固后效果明显 综合分析 近年通过对多家该类工艺的使用状况的考察 耐硫变换中 主要是软水加热器 水冷却器 中低压废热锅炉的泄漏 具体 泄漏状况分析如下 1 设计进水冲刷换热管 造成 u 型弯处振动 从而引起 换热管与折流板磨损泄露 2 设备设计折流板间距过大 3 设备制造质量问题 4 变换工艺气冷却过程中存在凝液现象即微观气蚀造成 管子局部振动 应力传递到管头焊接处 造成裂纹泄漏 5 变换工艺气与换热介质温差较大 工艺气在此管程中 容易形成气液两相流 造成设备换热管振动 管头焊接接头疲 劳泄露 2 针对以上问题应对措施 2 1 设计结构方面 2 1 1 中低压废锅脱盐水进口已设计挡板 避免水流直接 冲刷造成的管程振动问题 2 1 2 软水加热器 水冷却器 中低压废热锅炉折流杆间 距选择适当的折流杆间距 2 1 3 中低压废锅脱盐水流向设计先预热 再与进口高温 变换气换热蒸发 整体受热较均匀 避免了设备膨胀不均匀问 题 该流程还最大程度减少设备内部蒸汽气流死区 2 1 4 气液两相流现象不能从根本上消除 因此只能从设 备结构方面考虑尽量分散该现象引起的应力集中 强度焊 强度 胀能消除过大的振动及抵消一部分应力 是比较理想的连接方 式 2 1 5 折流板管孔设计双面倒角 避免棱角与换热管划伤 2 2 设备制作方面 制造过程见证 流探伤查记录及查看 探伤情况 试压要求现场见证 2 2 1 入厂检验 设计现状 本批次换热设备换热管标准采用 gb13296 2007gb9948 2006 两标准 25 换热管 gb13296 2007 标准外 径偏差为 壁厚偏差为 gb9948 2006 标准外径偏差为 0 20mm 壁厚偏差为 监控要求 换热管应按相关标准逐项验收 精确测量内 外径及其公差范围 2 2 2 对接 设计现状 废热锅炉与水冷却器因管束较长 换热管需要 部分拼接 监控要求 需对拼接接头严格检查 对口错变量 0 30mm 坡口采用机械加工方法 且焊前清洗干净 通球试验合格 焊接接头 rt 级合格 对接后逐根液压试验 试验压力 符合设计要求 2 2 3 换热管弯制 监控要求 换热管弯管前按设计数据一次性切好换热管 避免穿管 后再次用砂轮机修磨 弯制过程采用冷弯 弯段换热管圆度偏差 弯管段及相邻直段按设计要求固溶处理 2 2 4 管板堆焊过程 设计现状 设备为了节约成本均采用堆焊管板 监控要求 基材堆焊表面加工后堆焊层进行 pt 级合格 堆焊层表面应平整 平面度公差 1mm 堆焊层均匀过渡层和表 层最小厚度 3mm 焊条或焊带符合设计要求 2 2 5 管孔加工 设计现状 换热器规格常规设计为 25mm 管孔孔径均为 符合 gb 151 1999 要求 管孔与管板垂直度一般为 0 15mm 管 孔粗糙度要求为 6 3micro m 监控要求 加强测量管孔孔径公差 要求制造单位逐孔测 量 保证孔径在规定公差范围 保证粗糙度 2 2 6 孔桥宽度 监控要求 抽查每个管板出钻侧孔桥宽度 96 数据符合 gb 151 规定 2 2 7 折流板 管孔孔径均为符合 gb 151 1999 要求 管孔中心距偏差 0 3mm 允许 4 相邻两孔偏差 0 5mm 要求双侧倒角加工 钻孔后应去除管孔周边毛刺 同时折流板一并钻孔 确保每根换热管所通过的管板与 折流板上的管孔在同一中心线上 2 2 7 管束穿管过程 监控要求 管板管孔内 换热管管头清理干净 无油污 铁销 灰 尘 除去槽边毛刺 不允许有影响胀接紧密性的杂质存在 穿管过程不允许使用硬质强制穿管 2 2 8 涨焊顺序 建议采用先焊后胀工艺 如采用先胀后焊工艺 在焊第二 道时 15mm 不胀的长度内密封空气受热膨胀 会把空气柱中 的氮 水蒸气等带入熔池 形成析出型气孔 部分浮在上表层 而又外观未显现的 皮下气孔 在使用一段时间后显露出来 而造 成泄漏 2 2 9 管头焊接 设计现状 设备换热管与管板焊接采用两道焊 第一道完 成 3 5 壳程以 0 2mpa 含氨 1 空气进行气密性试验 第二道 起弧位置与第一道错开 180 监控要求 焊道工作量控制符合 3 2 设计值 中间壳程气密性试验方法有效性见证 二道起弧位置控制 管板倒角深度到位 换热管角焊缝焊高符合设计图纸 2 2 10 胀接方式 设计现状 全部换热器换热管与管板连接方式均为强度焊 贴胀 各台换热器管头焊接 h 值见表四 符合大于 1 4 t 强度 焊要求 监控要求 管孔开槽宽度 3mm 槽间距为 6mm 深度 0 5mm 符合 设计图 胀接深度 压力严格控制 参考制造单位施工工艺 2 2 11 管束尾部支撑 设计现状 靠近弯管段折流板 a b c 之和不大于无支撑跨 距数据 1850mm 弯管部位可设置扁钢条装配作为附加支撑 监控要求 附加支撑组装点焊不得与换热管焊接 同时焊 接牢固防止造成换热管磨损 2 3 设备安装方面 在运输 安装过程中 采用的吊装工 具几乎都是钢丝绳 很容易将管束的防腐层破坏及划痕 这也 会造成腐蚀的产生 2 4 操作注意事项 开车时保证废锅液位至 50 导气要 缓慢 控制好升压 升温速率 操作中要控制好热负荷 入口 变换气温度 蒸汽压力 锅炉给水的压力 温度及排污量以免 影响液位过低发生干烧 要定期排污 控制好锅炉水指标并及 时加药 废锅泻压时由于系统刚停 废锅内锅炉水温度还较高 在泄压时应缓慢 应保证废锅有液位 控制好降压降温速率 逐渐将废锅压力降下 总之在宽