板式换热器内漏故障分析与处理

板式换热器内漏故障分析与处理

李佳涛，张永谋

（本溪钢铁集团公司氧气厂，辽宁本溪117002）

【摘要】板式换热器流程制氧机在日常生产过程中发生氮气产品纯度超标现象。经过分析和推断，确定了导致该现象发生的根本原因是板式换热器内部泄漏。根据生产和设备实际情况，制定并实施了切实可行的板

式换热器处理修复方案，最终取得了较好的运行效果。

【关键词】板式换热器；内部泄漏；氮气纯度；超标

【中图分类号】TB66【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2014)10-0026-03 Analysis and Treatment of Internal Leakage in Plate-Fin Heat Exchanger

LI Jiatao，ZHANG Yongmou

(Oxygen Generation Plant of Benxi Iron&Steel Group Company,Benxi,Liaoning117021,China)

【Abstract】Nitrogen purity exceeds the standard during everyday production of oxygen generator using plate-fin heat exchanger process.Through analyzing and concluding,the basic

cause of the problem was found to be an internal leakage in the plate-fin heat exchanger.

Based on the actual condition of production and equipment,some practical restoration plan for

the exchanger was drawn up and carried out,which has achieved good operation effect.

【Key words】plate-fin heat exchanger；internal leakage；nitrogen purity;exceeding limit

1引言

本钢氧气厂4#制氧机（以下简称4#机）投产于1988年，属于采用德国林德公司技术设计制造的国产杭氧公司设备，采用可逆式板式换热器切换制氧流程，氧气和氮气产量均为10000m3/h全低压全提取空分装置。目前为止该机组已经运行25年，虽然经过了两次大修，但由于设备老化，经常发生一些故障。

2故障现象

2013年10月21日10时转4#机进行空分系统开车，23日15时40分氧气合格送入管网，15时50分氮气合格（机组纯度表显示含氧10×10-6以下）送入管网，但之后氮气管网系统纯度发生波动，4#氮压机出口氮气含氧20×10-6~50×10-6。24日14时19分4#氮压机出口氮气含氧达到100×10-6，厂调果断指挥将4#机氮气产品切除管网，之后管网系统氮气纯度逐渐趋好，半小时左右恢复正常。

3原因分析

通过上述现象进行分析和推断，加之此前化验人员曾多次反映4#机氮气产品每次送入管网后均会造成管网系统氮气纯度波动，当4#机停运或氮气产品切除后管网系统氮气纯度又重新恢复正常，因此重点在以下几个方面着手进行分析排查，制定切实可行的处理方案，为供氮系统恢复正常创造条件。

3.1空分系统内外部连接管道和机组内部氮压机影响因素排查

对4#机空分系统的低压氮气输送管道相关联的一些管道和机组内部的氮压机的一些仪表管和密封气管进行了逐一排查，完全切除了机组内部和外部管道之间的关联，之后经过检测分析，出冷箱氮气纯度没有发生明显好转趋势，因此排除了外界因素干扰。

3.2精馏系统和液化器排查

经过检验和空分人员的详细排查，由于氮气出冷箱的纯度分析点在放空阀之后，取样点的气量不足，因此日常氮气纯度数值采用了下塔液氮的纯度AI2-2进行参考。经过反复核实，下塔液氮纯度为含氧10×10-6以下，该指标正常。然后分别对出塔氮气纯度AE32和液氮液化器之后的氮气纯度AE33分别进行了化验分析，纯度均显示正常，可以判定空分精馏塔和液化器没有问题，需要对液化器之后的板式换热器以及一些相关管道进行排查确认，因此在

出冷箱氮气管道的压力点PI14进行取样分析，发现氮气含氧在150×10-6~350×10-6之间波动。

3.3板式换热器成为重点怀疑对象

通过上述数据检测和分析，将重点怀疑的区域范围进一步缩小至板式换热器部分。

4故障排查

4.1板式换热器工艺流程简介

空气再经过空压机压缩后进入空气预冷系统（空冷塔），然后经过空气切换阀进入板式换热器，随着膨胀机产生的冷量不断降低板式换热器温度，当温度降至-60℃时空气中水分基本全部被冻结在换热器内部翅片上，当温度降至-165℃时空气中二氧化碳也基本全部被冻结在换热器内部翅片上。通过板式换热器前部切换阀的定期切换，周期性改变正流空气和返流污氮的通道，利用返流污氮将冻结在板式换热器内部的水分和二氧化碳清除掉，达到自清除目的。

4.2板式换热器部分工艺流程

（如图1所示）图14#制氧机板式换热器部分工艺流程简图

4.3板式换热器外部宏观组成

板式换热器分两大组六个单元，每个单元又分为上下两个相同独立部分，即冷段和热段，每个单元冷热段通过各种气体管道相连通。按照空气在板式换热器的温度梯度，将换热器的冷段和热段又分为冷端和热段。板式换热器内部各组分通道之间采用叉流翅片式换热形式。

4.4板式换热器宏观结构及气流走向

4.4.1板式换热器工艺管道整体布局

每个单元的板式换热器冷段和热段结构基本相同，换热器本体为长方体，在塔内呈立式并排安装。换热器上下水平端面分别并列焊接两个相同规格的封头，分别走空气和污氮，如一侧走空气，另一侧走污氮，气路由切换系统决定。氮气和氧气封头分别焊接在换热器端头平面以下换热器本体端头前后对称垂直表面。每个封头中部分别与相应气体支管焊接，其中空气和污氮封头呈对角线布置，氮气和氧气也呈对角线布置。其他品种气体管道封头与换热器本体连接型式由于与本文论述内容无关，这里不再赘述，在图1中也不进行描绘。

4.4.2各种主要气体管道宏观布局及气流走向形式（如图2、图3所示）