林德56000m3/h空分低溫板翅式換熱器阻力升高的原因分析及處理

段東輝 常曉惠

摘要：隨著我國科學技術的發展進步，近幾年我國特大型空分技術裝備不斷發展，隨著神華寧煤6套10萬m3/h等級空分設備滿負荷開車運行且各運行指標均超過國際先進水平，填補了國內空白實現了我國空分行業一次里程碑式的跨越。而低溫板翅式換熱器作為空分裝備的心臟式設備，對工程節能設備性能提升有著至關重要的作用。【1】下文就空分低溫板翅式換熱器阻力升高產生故障的原因以及相關的解決措施做了簡單分析，希望對各化工企業的發展有所幫助。

關鍵詞：板翅式換熱器；阻力升高；故障分析；措施

中圖分類號：TF066 文獻標識碼：A

1引言

板翅式換熱器的芯體是由翅片、導流片、封條、隔板和側板組成，在相鄰兩隔板之間放置翅片、導流片和封條，組成一個通道，按設計要求對各通道進行不同疊置和排列，在600℃下經釬焊為一整體。是把翅片的金屬疊裝組成的一種新型且相對高效的換熱器。板翅式換熱器具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。傳熱系數是傳統的管式換熱器的3-5倍，在制冷、空氣分離、航空航天、動力機械和超導等領域得到廣泛應用，被公認是高效新型換熱器之一。因此，也在我國許多化工企業中被廣泛采用，在很大程度上促進了企業的經濟效益。

2林德56000m3/h低溫板翅式換熱器阻力高的工藝現象

林德公司氧、氮內壓縮，低溫無氫制氬工藝流程。該裝置分子篩（林德公司提供 LMSK1825）自 2008 年 6 月原始開車至 2018 年 8 月以來各參數運行正常。因分子篩使用已到設計年限，公司于 2018 年 9 月 12 日對分子篩進行更換。9 月 26 日空分開車至 10 月 12 日各參數基本運行正常。10 月 12 日后低壓換熱器阻力由 15KPa 緩慢上漲至 38KPa，低壓空氣量由115000Nm3/h 降至 103000Nm3/h；膨脹機阻力由 22KPa 漲至 360KPa，膨脹空氣量由 58000Nm3/h 降至 49000Nm3/h，導致空分裝置冷量不足，主裝置被迫減負荷運行；另分餾精氬塔冷凝器液位波動大，氬系統無法正常運行；經林德公司專業技術人員及單位相關人員共同討論分析，初步認為造成空分系統阻力增大、精氬塔冷凝器液位波動大的主要原因為是新換分子篩破碎后進入系統所致。

經公司與林德技術人員專題會議研究討論，決定對空分裝置進行加溫吹除、檢查檢修及反流程吹掃。

2.1膨脹增壓機通道反吹流程

具體流程如圖1所示，是將小冷箱頂部膨脹增壓機出口空氣進冷箱管道總管末端堵板拆除加爆破片，以此作為吹掃口。然后在V3404處并加盲板并斷開膨脹機速關閥HV3411加盲板。拿掉膨脹機進口過濾器濾網，同時在膨脹機過濾器壓蓋法蘭加臨時充壓管線，先連接法蘭再向膨脹增壓機通道充壓，保證壓力不超過200±30KPa，反吹破裂爆裂片，循環爆破吹掃，直到打靶合格。如果PI3411壓力達到200±30KPa防爆片不爆破，則卸壓更換爆破片，重新充壓爆破吹掃。

2.2高壓空氣入高壓換熱器通道反吹流程

具體反吹流程如圖2，拆除小冷箱頂部高壓空氣出口空氣進冷箱管道總管末端的堵板，并且增加爆破片當做吹掃口。關閉HV3211、HV3222、LV4112、LV3201閥門，然后關閉V1210閥，配備盲板。保證先打靶合格后再連接法蘭，控制PI3201處壓力不超過200±30KPa，進行破裂爆破片反吹，如此循環直到打靶合格。如果PI3201壓力達到200±30KPa防爆片不爆破，則泄壓同時更換新的爆破片，重新充壓爆破吹掃。

2.3低壓空氣入低壓換熱器通道反吹流程

具體反吹流程如圖3，還是先進行小冷箱頂部低壓空氣出口空氣進冷箱管道總管末端堵板的拆除工作，增加爆破片為吹掃口，關閉HV3211、HV3222、LV4112、LV3201處閥門，再關閉HV2615和TV3127并加臨時盲板，控制PI3201處壓力不超過200±30KPa，反吹破裂的爆破片，循環直至打靶合格，如果PI3201處壓力達到200±30KPa防爆片不爆破，則泄壓更換爆破片，重新充壓爆破吹掃。

2.4低壓空氣入高壓換熱器通道反吹流程

具體流程如圖4，在拆除了小冷箱頂部低壓空氣入高壓換熱器通道空氣進冷箱管道總管末端的堵板并且增加了爆破片作為吹掃口之后，關閉HV3211、HV3222、LV4112、LV3201處的閥門，然后再關閉HV2615和TV3127并加臨時盲板，保證PI3201處的壓力不超過200±30KPa，爆破片破裂進行反吹，不斷進行流程，直至打靶合格。如果PI3201的壓力達到200±30KPa爆破片不爆破，則泄壓更換爆破片，重新充壓爆破吹掃。

綜上爆破方案，嚴格控制低溫設備的升壓速率，管控現場安全，防范措施到，防止安全事故發生。

3低溫板式換熱器阻力升高、產生故障的原因

3.1板翅式換熱器泄露

板翅式換熱器在實際運行的過程中，容易產生板翅式板式換熱器泄露，主要原因有以下幾點：第一，板式換熱器在工藝運行下的升溫降溫速率過快；第二，板翅式換熱器通道中的的介質攜帶有雜質對換熱器避免造成沖刷或者凍堵；第三，板式換熱器的板片在組裝時發生錯位或者變形；第四，分子篩未將原料空氣中的水分二氧化碳吸附徹底，攜帶入換熱器造成凍堵；第五，相鄰板翅壓力溫度相差加大，通道之間應力過大；第六，板式換熱器的板材不達標，在機器運行時容易發生腐蝕造成板材裂紋、

3.2板翅式換熱器的壓降太大

產生原因主要為：首先，板翅式換熱器的運行系統管理沒有正常的吹洗，導致雜物入侵換熱器的內部，受板式換熱器流道截面積窄的影響，換熱器內的雜物會聚集在角孔處或者導流區內，使流道面積縮小，形成板式換熱器的壓降；其次，是由于板式換熱器的工作時間太長，造成板片水垢或者是有較多的沉淀物，引起壓降過大，降低換熱器的傳熱效率。

3.3嚴格執行分子篩裝填方案

分子篩在裝填過程中做好相鄰設備的隔離，避免分子篩粉末進入管道、塔器；裝填前應對分子篩容器、中心筒絲網進行嚴格檢查確保絲網完好無損；裝填環境應符合裝填要求，避免在雨天裝填分子篩；裝填技術參數嚴格執行廠家技術要求，做好監控；裝填完畢后應對相鄰設備進行吹掃直至符合運行要求；新裝分子篩的初期活化必須達到標準或者高于標準。

4防范措施

4.1工藝防范措施

第一，預冷、純化系統的流程組織及單體設備的性能對整套空分裝置的性能影響重大，大型空分的預冷系統一般均采用氮水預冷系統，夏季氣溫較高的惡劣條件下，可增設冷水機組，降低空冷塔出口空氣溫度，確保分子篩運行穩定，避免分子篩出口水分二氧化碳超標，凍堵低溫板翅式換熱器、低溫精餾塔；第二，空壓機入口空氣質量必須符合要求，加強在線檢測，防止二氧化碳等其他碳氫化合物帶入塔內，危及設備安全運行；第三，低溫板翅式換熱器，低溫精餾塔在降溫升溫時嚴格控制速率為±20℃/h，防止設備因應力過大發生變形撕裂。

4.2定期的清洗和保護板片

采用物理清洗法對板片上的異物雜質和沉淀物進行清洗，用相對柔軟的刷子和清水進行人工清潔；第一，在進行硬厚垢層的清洗時，要先測量板片的規格，采用5%的硝酸溶液在常溫狀態下浸泡8h左右，然后再進行人工的刷洗；第二，如果板片結垢不是很厚或者有檢修時間限制，可以直接使用不銹鋼絲刷或不銹鋼清潔球和清水仔細刷洗。第三：翅片檢查，翅片表面不能有壓痕、劃傷，翅片的波紋深度和墊片槽的深度偏差應該控制在0.1mm以內；第三，翅片的換熱部分和密封槽不能有穿孔或裂紋現象。

5結束語

綜上所述，板翅式換熱器是空分裝備的關鍵設備，為了避免在使用的過程中由于阻力過高而造成的損害和機器故障，化工企業在正常維護中因嚴格執行各項技術規程指標，從而保證板翅式換熱器的正常工作，為化工企業的長久發展保駕護航。

參考文獻

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[3]毛紹融、朱朔元、周智勇.現代空分設備技術與操作原理。2018，978-7-5565-0923-2.

（作者單位：國家能源集團陜西神木化學工業有限公司）