加氫裝置空冷管束泄漏原因及其改進措施

馬文禮 張 劍 冶建超 張啟卿 余 強 樊安寧

（1.中石油克拉瑪依石化有限責任公司； 2.神華新疆化工有限公司）

空冷風機作為一種大型換熱設備，廣泛應用于石油化工行業(yè)［1］。 2015 年1 月以來，某石化公司加氫裝置分餾塔頂的空冷風機空冷管束發(fā)生泄漏，影響了裝置的安全生產。 因此，排除空冷風機管束泄漏故障對設備的安全運行和維護起著關鍵的作用，也對整個裝置的指導管理、平穩(wěn)運行和安全生產具有至關重要的意義。

1 空冷風機運行狀況

2012 年4 月投入使用的加氫裝置共包含31臺空冷風機， 額定轉速為350r/min， 其中型號為G-SF30.48L4-Vs15 的14 臺、G-SF24.38L4-Vs11的3 臺、G-SF36.58L4-Vs22 的4 臺、G-SF36.58L6-Vs30 的8 臺、G-SF18L4-Vs15 的2 臺， 這些風機的主機均由無錫鼎邦換熱設備有限公司設計生產，配套的短軸和葉片由保定航技風機有限公司生產。

分餾塔頂空冷風機共8 臺， 位號A-3202A～H，管束和風機分布狀況如圖1 所示，A-3202A～D這4 臺風機采用變頻調節(jié)，其余4 臺采用工頻調節(jié)。 2015 年2 月1 日，操作人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)分餾平臺有汽油泄漏，并立即對所有設備進行檢查，最終確認是A-3202C/G 管束發(fā)生泄漏。

圖1 空冷管束及風機分布示意圖

經檢查泄漏點位于A-3202G 空冷風機上方最低排管束， 自西往東第14 根 （每排共46 根管），距離出口約3.5m 處（管束長9m）。 如圖2所示，空冷管束泄漏孔尺寸約15mm×2mm，呈橫向中間大、兩頭小，初步判斷損壞管束為凍凝開裂。

圖2 空冷管束泄漏部位形貌

2 空冷管束泄漏原因

汽油含水量高是管束凍凝的關鍵原因。 分餾塔頂空冷器中的介質為汽油、 輕烴和含硫污水，低溫條件下局部空冷管束內介質凍凝導致體積膨脹，造成管束撐裂，汽油外漏。

分餾塔頂空冷風機臺數較多，頻發(fā)的故障使得操作變動大、管束介質偏流的幾率高，因而局部管束流速減慢、中斷甚至凍凝是單根管束凍裂的主要原因。

加氫裝置空冷風機因本身固有的缺陷，檢查保養(yǎng)、維修率高，特別是在空冷風機A-3202H 葉片斷裂后，需要逐臺檢查維修，調整較多，使得局部時段風量無法精準控制。 特別是4 臺變頻風機逐臺停用維修時，工頻風機的風量無法調整和控制［2］，此時易造成管束溫度低，底部管束局部凍凝［3］。

操作變動后沒有引起足夠重視。 反向旋轉的空冷停運或者調向后，操作狀態(tài)發(fā)生變化，車間相關人員應重新對空冷風機凍凝風險作出評估，執(zhí)行有效可行的防凍措施。 但是，車間相關人員沒有重新進行評估和重新制定防凍方案， 防凍（凝）管理存在漏洞。

空冷管束溫度檢測制度不詳細、 方法不科學。 車間在空冷監(jiān)測上，沒有指定明確的檢測部位和方法，不同的人檢測結果也不同。 同時設定的應急響應溫度偏低（要求0℃以下進行處理），導致檢測結果雖然很低，但未低到0℃以下，也不會引起操作人員的重視。

空冷風機A-3202E、H 葉片斷裂之后，故障未消除，隨時有傷人的危險。 雖然設定有空冷溫度監(jiān)控，要求一人在外監(jiān)測、一人在底部進行溫度檢測。 但是危險時刻存在，操作人員出于對自身安全的考慮，對待管束溫度的檢測工作持應付態(tài)度，隨意減少了檢測時間和監(jiān)測點。

綜上所述， 空冷風機故障引起設備頻繁啟停，加上操作人員管理上存在漏洞是此次空冷管束泄漏的主要原因。 空冷風機的各故障與管束泄漏原因之間的關聯(lián)如圖3 所示。

3 改進措施

空冷管束泄漏事故是因設備故障頻發(fā)、操作和管理人員對于設備運行變動未足夠重視而引起的，加強工作人員對設備停機維修時操作變動的意識很有必要。 為此，制定了應對措施來防止此類事故再次發(fā)生，具體措施如下：

a. 對有故障的空冷風機進行維修，徹底解決自身結構方面存在的缺陷，確保空冷風機正常運行。 故障排除后，要及時查驗工藝的變化，并對其他風機的運行、變頻等狀況進行分析，化解停用反吸風機和空冷管束將會出現(xiàn)凍凝的風險，采取投用加熱盤管、調整百葉片等防凍舉措，甚至通過降量、停工等手段，來保證設備正常運行，盡量避免同組空冷兩臺風機正吹情況。

圖3 空冷風機各故障與管束泄漏原因之間的邏輯關系

b. 重新修訂、 細化空冷防凍措施。 進入冬季后， 在空冷風機的四周和中間位置懸掛若干溫度計，監(jiān)控百葉窗圍擋內的環(huán)境溫度，要求溫度不低于4℃。 氣溫低于-15℃時，關閉側面百葉窗，開啟變頻風機、關閉工頻風機對空冷進行冷卻；氣溫低于-20℃時，如果溫度計顯示低于4℃，則將變頻風機調向并開啟工頻風機， 強制熱風循環(huán)用于空冷防凍；如果氣溫繼續(xù)下降，溫度計顯示仍低于4℃時（暫定），則投用空冷蒸汽盤管。

c. 加強變動管理。 在出現(xiàn)操作變動、控制措施發(fā)生變化時要重新組織進行風險識別和評估，制定有效可行的控制方案，組織監(jiān)控并跟蹤實施效果，直至達到新一階段的穩(wěn)定狀態(tài)。

d. 規(guī)范監(jiān)測管理。用固定監(jiān)測和抽查檢測相結合的方法，監(jiān)控空冷管束溫度。 若檢測結果出現(xiàn)異常，則要及時確認并分析原因，隨即消除隱患［4］。

4 結束語

對某加氫裝置空冷管束泄漏的原因進行了分析，并對管束泄漏提出了改進措施，最終解決了管束泄漏的問題， 保證了裝置的安全平穩(wěn)運行，為國內石化設備人員處理空冷管束泄漏的問題提供了借鑒和參照。