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因分析及应对措施

中图分类号：tq534.4 文献标识码：a 文章编号：

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：⑴需对拼接接头严格检查，对口错变量≤0.30mm。

⑵坡口采用机械加工方法，且焊前清洗干净。

⑶通球试验合格。

⑷焊接接头rtⅱ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：

⑴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。

⑵弯制过程采用冷弯。

⑶弯段换热管圆度偏差.

⑷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 ⅰ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6.3µm

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

⑴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。

⑵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：

⑴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。

⑵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：

⑴焊道工作量控制符合3:2设计值。

⑵中间壳程气密性试验方法有效性见证。

⑶二道起弧位置控制。