換熱器泄漏綜合分析與處理

段興梅 張一鈞

摘要：某煤化工公司數量換熱器數量多，規格型號多，以 板 式 換熱器和列管式換熱器數量最多，它們雖不屬于重點監控設備，但它運行的好壞對系統的影響很大，常見換熱器內漏引發裝置局部停工搶修，嚴重影響裝置長周期運行。本文通過對公司眾多的換熱器產生故障現象分析，提出解決問題的方法，提高了設備運轉率。

關鍵詞：換熱器；泄漏 ；原因分析 ；綜合處理

1.換熱器總體泄漏情況

某煤化工公司換熱器共計641臺，自2010年8月投入使用以來，已有70臺換熱器出現不同程度的泄漏。 針對換熱器泄漏情況做匯總如下：

（1）氣化車間換熱器泄漏26臺，最為嚴重的是：黑水旁閃換熱器15臺；

（2）丙烯車間換熱器泄漏30臺，泄漏最為嚴重的是甲醇回收塔塔底第二冷卻器，已堵漏197根（共710根），堵管率為27.7%，目前已切出不再使用；板式換熱器泄漏10臺，主要用于汽液兩相介質；

（3）合成車間換熱器泄漏7臺，泄漏最為嚴重的是汽提塔冷凝器，已堵漏236根（共計452根），堵管率為52.2%；

（4）聚合車間換熱器泄漏7臺，主要發生在機組段間冷卻器管束泄漏。

2.原因分析

2.1制造質量問題

（1）換熱器角焊縫質量差，存在氣孔、未焊透現象，問題較為普遍。

（2）換熱管本身有質量問題，造成管束破裂，主要為U型管換熱器。

（3）密封面加工精度不高，沖刷造成密封面處泄漏。

（4）固定管板式換熱器端部管板存在大量裂紋。

（5）制造商產品質量管控不嚴，換熱器投用前試壓的壓力不足。

2.2設計選型不當

（1）由國處進口的10臺板式換熱器，介質為中壓飽和蒸汽及低壓蒸汽，由于凝液管線設計及板片間距過小等因素，導致凝液管線水擊，是引起板束泄漏的主要原因。由于工藝水中含有鐵銹、催化劑粉末、重油等成分，導致板片間結垢嚴重，影響換熱效率。

（2）設計院及廠家未考慮到工藝實際工況，選材不當。材質不能滿足換熱介質、工藝環境（固含量高、酸性氣液、高溫高壓等）的使用要求或達到上限，換熱管出現腐蝕、磨損導致換熱器泄漏。

2.3循環水水質不合格

（1）氨氮、COD及腐蝕速率不合格，大量菌類、藻類使換熱器管板、角焊縫及管束堵塞，或垢下腐蝕，進而加速角焊縫及過流件腐蝕減薄，造成泄漏，綜合統計分析由于循環水水質原因引起泄漏的換熱器有11臺。

（2）2013年3月10日公司對第一循環水場水質氨氮、COD含量和腐蝕速率進行了分析，結果如下：

①1月份現場的監測掛片：碳鋼及黃銅片上有許多粘泥（無硬垢），經水沖洗后，掛片下方發現有少量的垢下腐蝕現象，經測定都嚴重超標。

②從水質分析數據可以看出，第一循環水場的COD和濁度較高，粘泥較多，系統的微生物控制出現異常；

③系統在投加次氯酸鈉殺菌劑時，濁度、COD有明顯的升高，說明次氯酸鈉對系統的殺菌處理有一定的作用；

④從日常化驗數據看出，總磷、鈣離子指標含量較穩定，無明顯忽高忽低情況出現（置換除外），系統無結垢傾向；

⑤一月份以來，濁度、粘泥、總鐵含量均有下降，粘泥最低降至5，濁度降至小于10，總鐵1-1.4，水質呈現一定轉好跡象，但COD、氨氮含量趨于上升趨勢。

⑥2013年8月至2014年1月一循腐蝕速率監測數據顯示黃銅腐蝕速率超過控制指標5-7倍，碳鋼腐蝕速率超過控制指標2-4倍，不銹鋼腐蝕速率正常。

2.4操作及維護保養不到位

（1）冷熱介質投用順序不當，溫差應力大，造成換熱器損壞引起泄漏。

（2）裝置跳車或緊急動或啟停車時，來不及停用蒸汽，造成換熱器管束高溫引起泄漏；投用時操作不規范造成水擊等引起管束泄漏；

（3）日常維護保養不到位，介質酸堿性控制不好，加劇了材質腐蝕。

（4）因擔心停工影響生產而不能及時檢修，長期帶病運行，造成換熱器泄漏或泄漏問題加劇。

3.措施及建議

3.1為確保換熱器的制造質量，擇優選擇供應商，嚴格過程質量監控。選擇經評選為合格供應商名錄中的企業，將普遍出現投用前泄漏的制造廠商列為黑名單；采購大型機組配套的換熱器時，要對該換熱器生產廠家進行考察，選擇誠信且業績好的制造企業；加強制造過程質量的控制，制定監造標準，大批量換熱器采購在項目制造階段安排專人至廠家監造，按照標準對材質、結構、焊接質量、機加工質量、試驗過程等進行監檢，檢驗合格后方可出廠發貨；制定質量驗收入庫標準，投用前做好試壓記錄。

3.2廠家選材不能只考慮設計最高溫度，還需考慮工藝波動產生的最高溫度

選材方面建議材質升級；廠家選材需經項目部設備專業同意方可進行采購管束、加工制造。如：使用鉻鉬合金鋼代替20#碳鋼管；管程為高壓飽和蒸汽介質時，換熱管材質要選擇耐熱合金鋼，如15CrMo等；換熱管出現酸性腐蝕的換熱器管材質可考慮試用石墨；氣化車間黑水旁閃換熱器易沖刷磨損，做好更換螺旋式換熱器的論證和技術交流。

3.3對于設計不合理的，由技術管理部門共同提出合理型式

如：介質不清潔或為兩相的介質時，不要選用板殼式換熱器，建議選用便于清洗、檢修的管殼式換熱器；裝置中由于工藝介質原因造成較難清洗和堵管報廢率較高的U型管式換熱器，建議選用固定管板式或浮頭式換熱器；U型管式代替溫差大的列管式換熱器，確保管束及管板受熱影響不變形、開裂。

3.4各單位加強對水處理單位的監管，督促其提高設備運行管理水平，保證水質合格。做好掛片監測和日常化驗、分析工作，要考慮掛片監測位置與循環水實際工作環境是否一致，確保數據的準確性和參考性，對水質出現問題嚴肅考核；投加次氯酸鈉殺菌劑，改善濁度及COD，加強對水質氨氮、濁度、粘泥、總鐵含量、腐蝕速率等關鍵指標的監控，做好多方監督。

3.5認真貫徹“泄漏就是事故”的理念，切實做好日常檢查、維護保養

加強對關鍵及易發生泄漏換熱器的巡檢力度，及時發現設備隱患。對于出現問題的換熱器因影響生產不能切出檢修的，制定特護方案及滾動檢修計劃方案。

3.6修訂換熱器投運方案，完善換熱器操作規程，規范投運操作方法，細化標準，專題培訓，提高操作水平

嚴格按照投運方案和操作規程控制管殼層壓差、溫差、閥門開度，嚴格執行先冷后熱的介質投用順序；對于使用蒸汽加熱的換熱器需考慮疏水效果，避免水擊；改善換熱器操作工況，入口增設過濾器等，降低固含量，減少沖刷。

通過上述處理措施，換熱器內漏顯著減少，運行可靠性增強，提高了運轉率，對裝置長周期穩定運行打下良好基礎。