螺桿式冷凍機(jī)組冷凝器檢修與腐蝕預(yù)防

陳建華，彭杰輝

（新疆天利石化控股集團(tuán)有限公司，新疆克拉瑪依 833699）

0 引言

天利石化工業(yè)園區(qū)設(shè)有南、北區(qū)冷凍站，共5 臺(tái)RWBII 316型雙螺桿式冷凍機(jī)組，均為公司級(jí)關(guān)鍵機(jī)組，其中北區(qū)3 臺(tái)（兩開一備），南區(qū)2 臺(tái)（一開一備），出水溫度4 ℃，回水溫度8.5 ℃。該冷凍機(jī)組由噴油雙螺桿壓縮機(jī)、油氣分離器、油冷卻器、冷凝器、閃發(fā)式經(jīng)濟(jì)器、氣液冷凝器回油器和滿液式蒸發(fā)器組成，以R1270（丙烯）為制冷劑，制冷量為2400 kW。自2014 年運(yùn)行以來，多次發(fā)生冷凝器管程腐蝕泄漏檢修，該冷凝器為固定管板式換熱器，管程介質(zhì)為循環(huán)水，殼程介質(zhì)為制冷劑R1270，屬易燃易爆介質(zhì)。在運(yùn)行過程中，經(jīng)濟(jì)器中R1270 液位逐步降低，吸氣壓力接近報(bào)警值，排氣壓力高達(dá)1810 kPa，初步判斷冷凝器換熱效果下降，且有不凝氣存在，不排除冷凝器有泄漏可能性。

因冷凍機(jī)組為成套設(shè)備，冷凝器與氣系統(tǒng)之間沒有設(shè)置法蘭，無法做到檢修前有效能量隔離，需將冷凍機(jī)組氣系統(tǒng)作為整體考慮，與油系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)、排污系統(tǒng)徹底隔離，并用氮?dú)庵脫Q氣系統(tǒng)中的可燃?xì)怏w，使其濃度低于爆炸極限以下，確保檢修安全。再對(duì)整個(gè)機(jī)組氣密、抽真空和引丙烯操作后開機(jī)運(yùn)行。

1 冷凍機(jī)組系統(tǒng)流程

RWBII 316 型雙螺桿壓縮機(jī)為噴油雙螺桿壓縮機(jī)，工作流程：潤(rùn)滑油從各潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)入壓縮機(jī)后與丙烯一起經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后從壓縮機(jī)出口排出，隨后潤(rùn)滑油在高效油氣分離器中被分離，經(jīng)過油冷器、油過濾器后進(jìn)入各潤(rùn)滑點(diǎn)形成潤(rùn)滑油的循環(huán)，成為冷凍機(jī)組的油系統(tǒng)（圖1）；被壓縮的丙烯通過冷凝器冷凝成液態(tài)進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，吸收載冷劑的熱量，同時(shí)丙烯轉(zhuǎn)變成氣態(tài)后被壓縮機(jī)吸入并進(jìn)行壓縮，丙烯在系統(tǒng)中循環(huán)。

整個(gè)過程實(shí)質(zhì)上就是，通過電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使氣態(tài)丙烯壓縮從而液化，通過液體丙烯在蒸發(fā)器吸收載冷劑的熱量轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，成為冷凍機(jī)組的氣系統(tǒng)。

2 冷凝器檢修過程

2.1 檢修前能量隔離

從設(shè)備運(yùn)行參數(shù)判斷，冷凝器換熱效果明顯下降，需對(duì)冷凝器管束進(jìn)行高水力清洗，清理污垢，為了確保安全期間，清洗前需將系統(tǒng)內(nèi)丙烯全部排至火炬系統(tǒng)，并用氮?dú)舛啻伪浦脫Q，使系統(tǒng)內(nèi)丙烯濃度降低，動(dòng)火前按照?qǐng)D1 將油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)和火炬系統(tǒng)等用8 字盲板隔離，按照盲板管理制度建立盲板臺(tái)賬，規(guī)范盲板管理，確保檢修安全（圖2）。

圖1 雙螺桿冷凍機(jī)組流程及檢修盲板隔離位置

圖2 冷凍機(jī)組檢修盲板臺(tái)賬

2.2 水力清洗和渦流檢測(cè)

冷凝器運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。打開冷凝器封頭，在進(jìn)水管板處有大量的雜物和污垢（圖3）：一是涼水塔填料破損后進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，造成部分換熱管堵塞；二是換熱管結(jié)垢嚴(yán)重，造成換熱效果下降。

圖3 換熱器管板處雜物和污垢

表1 冷凝器運(yùn)行參數(shù)

用40 MPa 高壓水對(duì)1050 根換熱管逐根清洗，并利用渦流檢測(cè)技術(shù)按10%比例抽檢106 根，渦流檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：5 根換熱管減薄量超過 20%但未達(dá)到40%，101 根換熱管壁厚減薄小于20%。按照渦流監(jiān)測(cè)評(píng)定依據(jù)可得出結(jié)論，該冷凝器管束可以繼續(xù)使用。

2.3 充壓試漏和修補(bǔ)

氣壓試驗(yàn)法要求：采用干燥潔凈的氮?dú)猓瑴囟炔坏玫陀?5 ℃；氣壓試驗(yàn)時(shí)，先充壓0.20 MPa、保壓5 min，對(duì)管板焊縫進(jìn)行檢查，確認(rèn)無泄漏后再升壓至1.15 MPa，確認(rèn)無異常后再以0.20 MPa 為梯度逐步升壓至試驗(yàn)壓力2.31 MPa，保壓10 min 后降至2.10 MPa，保壓24 h，對(duì)管板焊縫詳細(xì)檢查。如有泄漏，卸壓后進(jìn)行修補(bǔ)，再重新進(jìn)行試壓。

拆除冷凝器至經(jīng)濟(jì)器調(diào)節(jié)閥，將氮壓機(jī)出口連接至調(diào)節(jié)閥前法蘭處，按照氣壓試驗(yàn)步驟，通氮?dú)馍龎褐猎O(shè)計(jì)壓力的1.15倍，對(duì)管束做氣密查漏，發(fā)現(xiàn)有13 根換熱管有不同程度的腐蝕泄漏，按照施工要求做了堵管處理。

3 腐蝕原因分析

天利石化工業(yè)園各裝置使用的循環(huán)水為園區(qū)自建配套系統(tǒng)，涉及到各裝置循環(huán)水換熱器數(shù)量達(dá)到118 臺(tái)，被冷卻介質(zhì)種類較多，隨著換熱器使用時(shí)間的延長(zhǎng)，被冷卻介質(zhì)和循環(huán)水對(duì)換熱管均存在不同程度的腐蝕和泄漏問題，介質(zhì)進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)后循環(huán)水腐蝕進(jìn)一步加劇，而循環(huán)水對(duì)換熱器腐蝕原因分析和預(yù)防措施的相關(guān)研究較多，在此不再論述。

（1）該冷凍站因?yàn)槟蠀^(qū)新建碳九樹脂裝置配套設(shè)施，為了考慮南北制冷量平衡，將南區(qū)苯乙烯裝置冷凍水并入，并與北區(qū)分開又互為備用，而循環(huán)水系統(tǒng)由南北園區(qū)共用，冷凍站投用時(shí)無法單獨(dú)對(duì)新建裝置循環(huán)水系統(tǒng)做清洗和預(yù)膜處理，在設(shè)備表面沒有形成保護(hù)膜，造成腐蝕加劇。

（2）因新建碳九裝置生產(chǎn)工藝的特殊性，投料試車一個(gè)月后停工，從節(jié)能角度考慮，將裝置循環(huán)水量由510 m3/h 調(diào)整為210 m3/h，造成水流速度降低，出現(xiàn)污泥沉淀，加劇了腐蝕。

4 結(jié)束語

通過對(duì)螺桿式冷凍機(jī)組冷凝器進(jìn)行有效的盲板隔離和氮?dú)庵脫Q，使冷凝器中丙烯濃度降至爆炸極限以下，確保在管板焊接堵頭動(dòng)火作業(yè)期間的本質(zhì)安全。另外，經(jīng)渦流檢測(cè)排查出該冷凝器的腐蝕程度，初步判斷出剩余壽命，通過循環(huán)水系統(tǒng)清洗預(yù)膜處理，并嚴(yán)格控制循環(huán)水流量不低于510 m3/h，提高循環(huán)水流速，才能有效避免腐蝕問題，確保冷凍機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行。