高壓甲銨冷凝器泄漏的判斷及處理

韓 亮

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

高壓甲銨冷凝器泄漏的判斷及處理

韓 亮

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司3#尿素裝置采用CO2汽提工藝，設計生產能力1400t/d，于2011年1月26日投產，一次開車成功。經運行中逐步優化改進，裝置最高產量達1555t/d，產品的質量優等品率達95%以上，噸尿素氨耗572kg、蒸汽消耗950kg。

1 高壓甲銨冷凝器泄漏問題

2014年1月22日4:00，外送冷凝液電導率上升;5:30，達到電導率儀滿量程100μS/cm。當班人員開始查找原因，2種取樣法各處取樣分析電導率結果見表1。

表1 2種取樣法各處取樣分析電導率結果μS/cm

由表1分析數據判斷，精餾塔加熱器發生泄漏，但對此判斷尚有一些疑問。如果是精餾塔加熱器泄漏，一段蒸發加熱器出來的冷凝液電導率不應該如此之高。一段蒸發加熱器內部為負壓狀態，精餾塔加熱器發生泄漏應該是蒸汽漏入一段蒸發加熱器內，不應該造成蒸汽冷凝液電導率升高。1#和2#尿素裝置分別出現過一段蒸發加熱器和二段蒸發加熱器泄漏造成冷凝液電導率升高的情況。此次也許是巧合，一段蒸發加熱器和精餾塔加熱器都發生泄漏。2014年1月27日因航天爐倒爐，尿素裝置需短時停車，便利用此次機會對精餾塔加熱器、一段蒸發加熱器進行檢查和試漏。而試漏結果出乎意料，2臺加熱器都不漏，只有開車后繼續查找原因。

2 對取樣結果的原因分析

在檢查排除氨水漏入冷凝液系統的可能性后，對以前的取樣方法進行分析并做了對比試驗。

第1種取樣方法:在進精餾塔前低壓蒸汽總管上的導淋處按一般取樣方法取樣，微開蒸汽導淋閥，接取呈滴狀冷凝流下的冷凝液，分析電導率在280μS/cm左右。

第2種取樣方法:打開蒸汽導淋閥，排出管道內積液后關閉導淋閥，在導淋閥前的管道上淋灑冷卻水，然后再打開導淋閥接取冷凝液，分析電導率在3800μS/cm左右，與精餾塔加熱器出來的冷凝液電導率基本一致。故排除了精餾塔加熱器泄漏。

2種取樣方法分析結果懸殊的原因:①采用第1種取樣方法，由于蒸汽系統有良好的保溫，在微開導淋閥取樣時，導淋閥前蒸汽幾乎不發生冷凝，取樣時接取的冷凝液基本都是在閥后冷凝產生的，即在常壓下冷凝。由于冷凝前溫度較高，大量的氨都已揮發，冷凝的主要是水，故電導率較低。②采用第2種取樣方法所取樣品是在低壓蒸汽系統壓力(0.38MPa)下冷凝的，與精餾塔加熱器內的冷凝液冷凝壓力接近，分析結果也較為一致，能比較真實地反映低壓蒸汽的情況。

低壓蒸汽飽和器內冷凝液與低壓蒸汽冷凝液的電導率相比懸殊較大的原因:①低壓蒸汽飽和器內溫度150℃、壓力0.38MPa，在此種條件下氨的溶解度較低，接近解析塔底部的工況，泄漏的甲銨液會分解進入氣相，故液相電導率較氣相冷凝液電導率低。②如果漏點發生在上管板處，泄漏的甲銨液直接進入氣相，液相冷凝的較少，故液相電導率較低。為了進一步準確判斷，在鍋爐給水泵進口增配1根脫鹽水管線，臨時替代冷凝管作為低壓蒸汽飽和器的補水，徹底消除了冷凝液對低壓汽包給水的影響，使進入低壓汽包的補水電導率在10μS/cm以下，然后繼續對各個監測點進行取樣分析。從分析結果看，低壓汽包內冷凝液電導率是補水的20多倍，也充分說明高壓甲銨冷凝器確實發生泄漏。

3 漏點的檢查及處理

為了快速檢查處理，制訂了停車置換、降溫、檢查、試漏方案，由界區外接臨時管線，將氮氣引入高壓甲銨冷凝器殼側及低壓汽包內，便于快速充氣升壓檢查。停車后檢查發現，在高壓甲銨冷凝器上管板與列管間的角焊縫有1個Φ3mm的不規則穿孔，對小孔周圍表面進行打磨、著色，未發現裂紋。經表面放大檢查分析，小孔形成的原因是上管板表面帶級堆焊的焊帶存在缺陷。將小孔鉆孔擴至Φ10mm，探測不銹鋼下面的承壓碳鋼層，沖刷腐蝕形成約Φ100mm孔洞，由于受到孔洞周圍列管的阻擋不能準確測量。

處理方法:將漏點周圍的4根列管上、下兩段用特制堵頭堵上后用氬氣保護焊焊接，在上管板將漏點周圍4根管道間堆焊加厚，增強帶級堆焊耐腐蝕層管板的承壓能力，以彌補碳鋼管板腐蝕后留下的孔洞處承壓能力的不足。堆焊處理后，進行氨滲透試驗。

氨滲透試驗的方法:通過臨時氮氣管道將低壓汽包壓力充至0.1MPa，停止氮氣充壓。通過液氨過濾器到四樓精餾塔氣相管道的排氣閥，接臨時管道經80VC閥將氣氨加入高壓甲銨冷凝器殼側，壓力提升至0.2～0.3MPa，打開二樓低壓蒸汽外送管道上導淋，直到排出氣體中有明顯氨味即關閉，通過80VC閥控制氣氨加入量，低壓汽包壓力維持在0.2～0.3MPa;1h后，用乙醇酚酞試劑對上、下管板進行噴灑觀察，利用無色乙醇酚酞試劑遇氨變紅的特性檢修焊縫有無泄漏。乙醇酚酞試劑無變色現象即為氨滲透試驗合格。

4 結語

高壓甲銨冷凝器作為高壓關鍵設備，其制作要求較高、保險系數、設計余量較大，出現事故的概率較低，缺乏對泄漏事故的判斷經驗。但由于高壓甲銨冷凝器工作條件較為復雜，管程和殼側壓差、溫差大，其既是1臺高壓反應器，又是1臺低壓余熱鍋爐。設備在介質腐蝕、交變應力的相互作用下泄漏事故仍時有發生，需采用合理的取樣測量方法來檢查漏點。

2014-06-02)