焦炉气预热器膨胀节爆裂原因分析及处理措施
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３ 原 因分 析
１ 设备情 况
首先 对膨 胀节 的厚 度进行 了校核计 算 ，该 膨
胀节 的厚 度 能够 满 足 甲醇 生 产 工 艺 条 件 下 的 要
焦炉气 预 热器是 １台气气 换热 器 ，其作 用是 用５ ４ ０℃ 的高 温转 化气将 从 干法脱 硫工 序过 来 的
焦炉 气配 蒸汽 从 ４ ０ ０℃ 以下加 热 至 ５ ２ ０℃送 预热
接后 于 ６月 １日投入 运 行 。６月 ９ 日设 备 在 运行 中又一 次 出现 膨胀 节爆 裂 。停 车 后检 查发 现 ，该 膨胀 节 又从下 部排 污 口的另 一侧 往上 环 向撕裂 约
２ ４ ０ ０ ｍ ｍ。连续 ２次发 生 的膨胀 节爆 裂泄 漏 ，严
热器 于 ２ ０ ０ ８年 ６月 投 入使 用 ，２ ０ １ ０年 ５月底 和
Ｇ Ｂ １ ６ ７ ４ ９ －１ ９ ９ ７的要 求 不符 。
置一般应设置在低温侧，而不是中部温度最高处。
４ 处理 措 施
４ ． １ 第 １种处理 方 案
４ ． １ ． １ 修 复 措施 （ １ ） 重新 订 做 膨 胀 节 ，在 原 设 备 上 对 膨 胀 节 进 行 更 换 。新 膨 胀 节 的 材 料 仍 为 ０ Ｃ ｒ ｌ ８ Ｎ ｉ ９， 厚 度在 １ ８～１ ９ ｍ ｍ，用 ２ ０ ｍ ｍ 原 板 材 整 体 压 制 成 形 ，但选 用 Ｚ Ｄ Ｗ （ Ｂ ） 型 。Ｚ Ｄ Ｗ （ Ｂ）型 膨胀
６月初先 后 ２次发 生膨 胀 节爆 裂 事 故 。通 过对 设 备本 体事 故形 成原 因 的分析研 究 ，采取 了将 膨胀
节 的位置 由换 热器简 体 中 间移 至低 温侧 ，同时去 掉膨 胀节 的排 污 口等整 改措施 。实施后 ，焦 炉气
预热 器 已安全 稳定运 行 至今 。
重制 约着 甲醇 厂 的安全 稳定 生产 。
膨胀 节爆 裂 ，导致 大量 气体 泄漏 ，造成 系 统紧 急
停 车 。停 车后 检查 发现 ，该 膨胀 节从 下部 排污 口
二是膨胀节的设计位置不当 。该膨胀节设置在 换热器筒体 的中部温度最高处 ，存在 以下 ３个方 面
不当 ：一是膨 胀节 承 受设 备 自重 所 形 成 的应 力最 大 ；二是膨胀节低温侧筒体较长且低温侧 属活动支
第 ５期 ２ ０ １ ３年 ９月
中 氮
肥
Ｍ— Ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｕｓ Ｆｅ ｒ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
Ｎｏ ． ５ Ｓｅ ｐ．２ ０１ ３
焦炉 气 预 热器 膨 胀 节爆 裂原 因分 析 及 处 理 措 施
气 ，壳程介质为焦炉气和蒸汽。设备筒体中间设 置一单波膨胀节 ，主要作用是补偿换热管与筒体
温度 差产 生 的膨胀 差 。 ２ 事故 经过 ２ ０ １ ０年 ５月 ３ ０ 日该 设 备在 运 行 中突 然发 生
方面 缺 陷是造 成其爆 裂 的 主要 原 因 。
一
是 膨胀 节设 计选 型不 Ａ） 型膨 胀 节 ，而 实 际 运 行
中无 法避 免工 艺波 动形 成交 变应 力导 致膨 胀节 产 生疲 劳 。２次发生 膨胀 节 环形 爆 裂 ，均 是 由于 丝 堵根 部 的强度 不够 ，刚 度增加 产 生应力 集 中 ，首 先 出现爆 裂而 向外 延伸 的 。
・ ４ １・
就会相对增加 ；三是 中部介 质温度较 高 ，膨 胀节 的 刚度越低 ，轴向位移 量就会 增加 。因此 ，膨 胀节位
则会引起焊接金属氧化 ，造成耐腐蚀性能降低 ，
而本 设备 修 复焊接 时 因设备 内部 全部 充氩 的难 度 相 当大 ，无法 对 焊接接 头 背面金 属进 行保 护 ，因 此 ，决定 不采 用 氩弧焊 ，选 用单 面 焊双 面成 型 的 手 工焊 条 电 弧 焊 的 方 法 。但 此 种 焊 接 方 法 与
往上 环 向撕 裂 约 １ ２ ０ ０ ｍ ｍ。设 备 经 打磨 坡 口焊
［ 收稿 日期］２ ０ １ ２ — １ ２ － １ ４ ［ 作者 简介］徐红梅（ １ ９ ７ ５ 一）， 女， 山西襄汾人 ， 机械工程师 。
座端 ，热膨胀量较小 ，膨胀节所需要补偿 的位移量
少 ，由 ９ ０ ０ Ｆ Ｉ Ｉ ／ ｈ减少 到 ５ ０ ０ Ｉ ｎ ／ ｈ 。 （ ５ ）溶 液 冷 却 器 换 热 效 果 好 ，不 易 结 垢 。
方面着手解决 了溶液冷却器 内漏的问题。装置改
造后 投运 至今 溶 液冷却 器未 发现 泄漏 ，改 造效 果
２ ０ １ ２ 年５ 月系统检修 ，拆开 Ｃ １ ７ ４ ０ ４检查 ，列管
结垢 不严 重 ，主要 为淤 泥 。
５ 结 语
明显 。应注意的是 ，所有用循环水来冷 却氨水 、
液 氨 、气 氨 的水冷 器都 应定 期分 析上 水 、回水 中
的Ｎ Ｈ 含 量 ，以便 及 时 发 现 设 备 内 漏 。另 外 ，
氨水 系 统需定 期 加入一 定量 的重 铬酸 钾作 为缓 蚀 本 次改 造从 降低 温差应 力及 改进 列管 材质 两
剂 ，以缓解 氨水 对设备 的腐 蚀 。
第 ５期
徐 红梅 ：焦炉 气预 热 器膨胀 节爆 裂原 因分析 及 处理措 施
求 。然后 对膨 胀节 的使 用情 况进 行 了分析 ，该设 备 自投入 运行 以来 ，一 直在 工艺 要求 的指 标范 围 内运 行 。最后 通过认 真 分析 ，并 与该设 备 的设计
人员 进行 沟通 ，认 为该设 备膨 胀 节存 在 的以下 两
炉 ，同时将 转 化气 冷却 至 ４ ２ ０ ｏ Ｃ以下 。该设 备为 固定 管 板 列 管 式 换 热 器 ，管 程 介 质 为 高 温 转 化
徐红 梅
（ 山西焦化股份有限公司 ，山西 洪洞 ０ ４ １ ６ ０ ６ ）
［ 中图分类号 ］Ｔ Ｑ ０ ５ １ ． ５ ［ 文献标 识码］Ｂ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ ４—９ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ４ ０— ０ ２
我公 司 ２ ０ ０ ｋ ｔ ／ ａ甲醇厂转 化工 序 的焦炉 气预
１ 设备情 况
首先 对膨 胀节 的厚 度进行 了校核计 算 ，该 膨
胀节 的厚 度 能够 满 足 甲醇 生 产 工 艺 条 件 下 的 要
焦炉气 预 热器是 １台气气 换热 器 ，其作 用是 用５ ４ ０℃ 的高 温转 化气将 从 干法脱 硫工 序过 来 的
焦炉 气配 蒸汽 从 ４ ０ ０℃ 以下加 热 至 ５ ２ ０℃送 预热
接后 于 ６月 １日投入 运 行 。６月 ９ 日设 备 在 运行 中又一 次 出现 膨胀 节爆 裂 。停 车 后检 查发 现 ，该 膨胀 节 又从下 部排 污 口的另 一侧 往上 环 向撕裂 约
２ ４ ０ ０ ｍ ｍ。连续 ２次发 生 的膨胀 节爆 裂泄 漏 ，严
热器 于 ２ ０ ０ ８年 ６月 投 入使 用 ，２ ０ １ ０年 ５月底 和
Ｇ Ｂ １ ６ ７ ４ ９ －１ ９ ９ ７的要 求 不符 。
置一般应设置在低温侧，而不是中部温度最高处。
４ 处理 措 施
４ ． １ 第 １种处理 方 案
４ ． １ ． １ 修 复 措施 （ １ ） 重新 订 做 膨 胀 节 ，在 原 设 备 上 对 膨 胀 节 进 行 更 换 。新 膨 胀 节 的 材 料 仍 为 ０ Ｃ ｒ ｌ ８ Ｎ ｉ ９， 厚 度在 １ ８～１ ９ ｍ ｍ，用 ２ ０ ｍ ｍ 原 板 材 整 体 压 制 成 形 ，但选 用 Ｚ Ｄ Ｗ （ Ｂ ） 型 。Ｚ Ｄ Ｗ （ Ｂ）型 膨胀
６月初先 后 ２次发 生膨 胀 节爆 裂 事 故 。通 过对 设 备本 体事 故形 成原 因 的分析研 究 ，采取 了将 膨胀
节 的位置 由换 热器简 体 中 间移 至低 温侧 ，同时去 掉膨 胀节 的排 污 口等整 改措施 。实施后 ，焦 炉气
预热 器 已安全 稳定运 行 至今 。
重制 约着 甲醇 厂 的安全 稳定 生产 。
膨胀 节爆 裂 ，导致 大量 气体 泄漏 ，造成 系 统紧 急
停 车 。停 车后 检查 发现 ，该 膨胀 节从 下部 排污 口
二是膨胀节的设计位置不当 。该膨胀节设置在 换热器筒体 的中部温度最高处 ，存在 以下 ３个方 面
不当 ：一是膨 胀节 承 受设 备 自重 所 形 成 的应 力最 大 ；二是膨胀节低温侧筒体较长且低温侧 属活动支
第 ５期 ２ ０ １ ３年 ９月
中 氮
肥
Ｍ— Ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｕｓ Ｆｅ ｒ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
Ｎｏ ． ５ Ｓｅ ｐ．２ ０１ ３
焦炉 气 预 热器 膨 胀 节爆 裂原 因分 析 及 处 理 措 施
气 ，壳程介质为焦炉气和蒸汽。设备筒体中间设 置一单波膨胀节 ，主要作用是补偿换热管与筒体
温度 差产 生 的膨胀 差 。 ２ 事故 经过 ２ ０ １ ０年 ５月 ３ ０ 日该 设 备在 运 行 中突 然发 生
方面 缺 陷是造 成其爆 裂 的 主要 原 因 。
一
是 膨胀 节设 计选 型不 Ａ） 型膨 胀 节 ，而 实 际 运 行
中无 法避 免工 艺波 动形 成交 变应 力导 致膨 胀节 产 生疲 劳 。２次发生 膨胀 节 环形 爆 裂 ，均 是 由于 丝 堵根 部 的强度 不够 ，刚 度增加 产 生应力 集 中 ，首 先 出现爆 裂而 向外 延伸 的 。
・ ４ １・
就会相对增加 ；三是 中部介 质温度较 高 ，膨 胀节 的 刚度越低 ，轴向位移 量就会 增加 。因此 ，膨 胀节位
则会引起焊接金属氧化 ，造成耐腐蚀性能降低 ，
而本 设备 修 复焊接 时 因设备 内部 全部 充氩 的难 度 相 当大 ，无法 对 焊接接 头 背面金 属进 行保 护 ，因 此 ，决定 不采 用 氩弧焊 ，选 用单 面 焊双 面成 型 的 手 工焊 条 电 弧 焊 的 方 法 。但 此 种 焊 接 方 法 与
往上 环 向撕 裂 约 １ ２ ０ ０ ｍ ｍ。设 备 经 打磨 坡 口焊
［ 收稿 日期］２ ０ １ ２ — １ ２ － １ ４ ［ 作者 简介］徐红梅（ １ ９ ７ ５ 一）， 女， 山西襄汾人 ， 机械工程师 。
座端 ，热膨胀量较小 ，膨胀节所需要补偿 的位移量
少 ，由 ９ ０ ０ Ｆ Ｉ Ｉ ／ ｈ减少 到 ５ ０ ０ Ｉ ｎ ／ ｈ 。 （ ５ ）溶 液 冷 却 器 换 热 效 果 好 ，不 易 结 垢 。
方面着手解决 了溶液冷却器 内漏的问题。装置改
造后 投运 至今 溶 液冷却 器未 发现 泄漏 ，改 造效 果
２ ０ １ ２ 年５ 月系统检修 ，拆开 Ｃ １ ７ ４ ０ ４检查 ，列管
结垢 不严 重 ，主要 为淤 泥 。
５ 结 语
明显 。应注意的是 ，所有用循环水来冷 却氨水 、
液 氨 、气 氨 的水冷 器都 应定 期分 析上 水 、回水 中
的Ｎ Ｈ 含 量 ，以便 及 时 发 现 设 备 内 漏 。另 外 ，
氨水 系 统需定 期 加入一 定量 的重 铬酸 钾作 为缓 蚀 本 次改 造从 降低 温差应 力及 改进 列管 材质 两
剂 ，以缓解 氨水 对设备 的腐 蚀 。
第 ５期
徐 红梅 ：焦炉 气预 热 器膨胀 节爆 裂原 因分析 及 处理措 施
求 。然后 对膨 胀节 的使 用情 况进 行 了分析 ，该设 备 自投入 运行 以来 ，一 直在 工艺 要求 的指 标范 围 内运 行 。最后 通过认 真 分析 ，并 与该设 备 的设计
人员 进行 沟通 ，认 为该设 备膨 胀 节存 在 的以下 两
炉 ，同时将 转 化气 冷却 至 ４ ２ ０ ｏ Ｃ以下 。该设 备为 固定 管 板 列 管 式 换 热 器 ，管 程 介 质 为 高 温 转 化
徐红 梅
（ 山西焦化股份有限公司 ，山西 洪洞 ０ ４ １ ６ ０ ６ ）
［ 中图分类号 ］Ｔ Ｑ ０ ５ １ ． ５ ［ 文献标 识码］Ｂ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ ４—９ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ４ ０— ０ ２
我公 司 ２ ０ ０ ｋ ｔ ／ ａ甲醇厂转 化工 序 的焦炉 气预