隨著化工行業(yè)的大型化趨勢(shì)，水煤漿氣化配套寬溫耐硫變換工藝已經(jīng)普遍應(yīng)用與煤化工行業(yè)，由于該工藝使用時(shí)間較短，系統(tǒng)中存在這樣或那樣的問題，反映出來就是設(shè)備的泄漏停車，其中靜止設(shè)備中換熱器泄漏最經(jīng)常遇到。原因有工藝方面的問題，也有設(shè)備的先天不足，還有施工質(zhì)量控制等方面的因素。本文的重點(diǎn)是對(duì)該類設(shè)備問題進(jìn)行分析，并在工藝操作及設(shè)備的制造安裝方面來控制避免造成泄漏。
1、對(duì)國內(nèi)變換工藝設(shè)備泄漏情況調(diào)研
1、安徽某化肥單位出現(xiàn)變換兩臺(tái)廢鍋全部泄露，造成系統(tǒng)停車，損失巨大，主要現(xiàn)象是高低壓廢熱鍋爐合成氣泄露至蒸汽側(cè)。
原因分析：
?。?）設(shè)備泄漏原為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)沒有無廢鍋進(jìn)水防沖板結(jié)構(gòu)，造成水流直接沖擊換熱管。
?。?）設(shè)備操作溫度高，液位控制過低，引起換熱管氣相部分振動(dòng)。
?。?）另一方面就是管子質(zhì)量可能存在質(zhì)量問題。
2、山東某水煤漿工藝煤化工單位蒸汽過熱器甲醇合成產(chǎn)蒸汽帶水。原因分析：帶液冷激造成泄漏。
3、陜西某石化下屬煤化工單位2#蒸汽發(fā)生器、蒸汽發(fā)生器、水冷卻器泄露，原因分析：是折流板間距過大形成共振所致，后增加一層支撐板進(jìn)行加固后效果明顯。
綜合分析：
近年通過對(duì)多家該類工藝的使用狀況的考察，耐硫變換中主要是軟水加熱器、水冷卻器、中低壓廢熱鍋爐的泄漏。具體泄漏狀況分析如下：
（1）設(shè)計(jì)進(jìn)水沖刷換熱管，造成U型彎處振動(dòng)，從而引起換熱管與折流板磨損泄露。
（2）設(shè)備設(shè)計(jì)折流板間距過大。
?。?）設(shè)備制造質(zhì)量問題。
?。?）變換工藝氣冷卻過程中存在凝液現(xiàn)象即微觀氣蝕造成管子局部振動(dòng)，應(yīng)力傳遞到管頭焊接處，造成裂紋泄漏。
?。?）變換工藝氣與換熱介質(zhì)溫差較大，工藝氣在此管程中容易形成氣液兩相流，造成設(shè)備換熱管振動(dòng)，管頭焊接接頭疲勞泄露。
2、針對(duì)以上問題應(yīng)對(duì)措施
2.1. 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面：
2.1.1. 中低壓廢鍋脫鹽水進(jìn)口已設(shè)計(jì)擋板，避免水流直接沖刷造成的管程振動(dòng)問題；
2.1.2. 軟水加熱器、水冷卻器、中低壓廢熱鍋爐折流桿間距選擇適當(dāng)?shù)恼哿鳁U間距；
2.1.3. 中低壓廢鍋脫鹽水流向設(shè)計(jì)先預(yù)熱，再與進(jìn)口高溫變換氣換熱蒸發(fā)，整體受熱較均勻，避免了設(shè)備膨脹不均勻問題，該流程還最大程度減少設(shè)備內(nèi)部蒸汽氣流死區(qū)；
2.1.4. 氣液兩相流現(xiàn)象不能從根本上消除，因此只能從設(shè)備結(jié)構(gòu)方面考慮盡量分散該現(xiàn)象引起的應(yīng)力集中。強(qiáng)度焊+強(qiáng)度脹能消除過大的振動(dòng)及抵消一部分應(yīng)力，是比較理想的連接方式。
2.1.5. 折流板管孔設(shè)計(jì)雙面倒角，避免棱角與換熱管劃傷。
2.2. 設(shè)備制作方面：制造過程見證、流探傷查記錄及查看探傷情況、試壓要求現(xiàn)場(chǎng)見證。
2.2.1. 入廠檢驗(yàn)。
設(shè)計(jì)現(xiàn)狀：本批次換熱設(shè)備換熱管標(biāo)準(zhǔn)采用GB13296-2007GB9948-2006兩標(biāo)準(zhǔn)?！?5換熱管，GB13296-2007標(biāo)準(zhǔn)外徑偏差為，壁厚偏差為。GB9948-2006標(biāo)準(zhǔn)外徑偏差為±0.20mm，壁厚偏差為
監(jiān)控要求：換熱管應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)逐項(xiàng)驗(yàn)收，精確測(cè)量?jī)?nèi)、外徑及其公差范圍。
2.2.2. 對(duì)接
設(shè)計(jì)現(xiàn)狀： 廢熱鍋爐與水冷卻器因管束較長(zhǎng)，換熱管需要部分拼接
監(jiān)控要求：⑴需對(duì)拼接接頭嚴(yán)格檢查，對(duì)口錯(cuò)變量≤0.30mm。
?、破驴诓捎脵C(jī)械加工方法，且焊前清洗干凈。
?、峭ㄇ蛟囼?yàn)合格。
?、群附咏宇^RTⅡ級(jí)合格。對(duì)接后逐根液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力符合設(shè)計(jì)要求。
2.2.3. 換熱管彎制
監(jiān)控要求：
?、艙Q熱管彎管前按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一次性切好換熱管，避免穿管后再次用砂輪機(jī)修磨。
⑵彎制過程采用冷彎。
⑶彎段換熱管圓度偏差.
⑷彎管段及相鄰直段按設(shè)計(jì)要求固溶處理。
2.2.4. 管板堆焊過程。
設(shè)計(jì)現(xiàn)狀： 設(shè)備為了節(jié)約成本均采用堆焊管板。
監(jiān)控要求：基材堆焊表面加工后堆焊層進(jìn)行PT Ⅰ級(jí)合格。堆焊層表面應(yīng)平整，平面度公差1mm。堆焊層均勻過渡層和表層最小厚度3mm。焊條或焊帶符合設(shè)計(jì)要求。
2.2.5. 管孔加工
設(shè)計(jì)現(xiàn)狀：換熱器規(guī)格常規(guī)設(shè)計(jì)為25mm，管孔孔徑均為符合GB 151-1999要求。管孔與管板垂直度一般為0.15mm，管孔粗糙度要求為6.3µm
監(jiān)控要求：加強(qiáng)測(cè)量管孔孔徑公差，要求制造單位逐孔測(cè)量，保證孔徑在規(guī)定公差范圍，保證粗糙度。
2.2.6. 孔橋?qū)挾?br />
監(jiān)控要求：抽查每個(gè)管板出鉆側(cè)孔橋?qū)挾龋?6%數(shù)據(jù)符合GB 151規(guī)定。
2.2.7. 折流板
⑴ 管孔孔徑均為符合GB 151-1999要求，管孔中心距偏差±0.3mm，允許4%相鄰兩孔偏差±0.5mm，要求雙側(cè)倒角加工，鉆孔后應(yīng)去除管孔周邊毛刺。
⑵ 同時(shí)折流板一并鉆孔，確保每根換熱管所通過的管板與折流板上的管孔在同一中心線上。
2.2.7. 管束穿管過程。
監(jiān)控要求：
?、殴馨骞芸變?nèi)、換熱管管頭清理干凈，無油污、鐵銷、灰塵。除去槽邊毛刺，不允許有影響脹接緊密性的雜質(zhì)存在。
?、拼┕苓^程不允許使用硬質(zhì)強(qiáng)制穿管。
2.2.8. 漲焊順序。
建議采用先焊后脹工藝。如采用先脹后焊工藝，在焊第二道時(shí)，15mm不脹的長(zhǎng)度內(nèi)密封空氣受熱膨脹，會(huì)把空氣柱中的氮、水蒸氣等帶入熔池，形成析出型氣孔。部分浮在上表層而又外觀未顯現(xiàn)的“皮下氣孔”,在使用一段時(shí)間后顯露出來,而造成泄漏。
2.2.9. 管頭焊接。
設(shè)計(jì)現(xiàn)狀：設(shè)備換熱管與管板焊接采用兩道焊，第一道完成3/5，殼程以0.2MPa含氨1%空氣進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，第二道起弧位置與第一道錯(cuò)開180°。
監(jiān)控要求：
⑴焊道工作量控制符合3:2設(shè)計(jì)值。
⑵中間殼程氣密性試驗(yàn)方法有效性見證。
⑶二道起弧位置控制。
⑷管板倒角深度到位，換熱管角焊縫焊高符合設(shè)計(jì)圖紙。
2.2.10. 脹接方式。
設(shè)計(jì)現(xiàn)狀：全部換熱器換熱管與管板連接方式均為強(qiáng)度焊+貼脹。各臺(tái)換熱器管頭焊接H值見表四，符合大于1.4δt強(qiáng)度焊要求。
監(jiān)控要求：
?、殴芸组_槽寬度3mm、槽間距為6mm、深度0.5mm符合設(shè)計(jì)圖。
?、泼浗由疃?、壓力嚴(yán)格控制（參考制造單位施工工藝）。
2.2.11. 管束尾部支撐。
設(shè)計(jì)現(xiàn)狀：靠近彎管段折流板A+B+C 之和不大于無支撐跨距數(shù)據(jù)1850mm，彎管部位可設(shè)置扁鋼條裝配作為附加支撐。
監(jiān)控要求：附加支撐組裝點(diǎn)焊不得與換熱管焊接，同時(shí)焊接牢固防止造成換熱管磨損。
2.3. 設(shè)備安裝方面：在運(yùn)輸、安裝過程中，采用的吊裝工具幾乎都是鋼絲繩，很容易將管束的防腐層破壞及劃痕，這也會(huì)造成腐蝕的產(chǎn)生。
2.4. 操作注意事項(xiàng)：開車時(shí)保證廢鍋液位至50%，導(dǎo)氣要緩慢，控制好升壓、升溫速率，操作中要控制好熱負(fù)荷、入口變換氣溫度、蒸汽壓力、鍋爐給水的壓力、溫度及排污量以免影響液位過低發(fā)生干燒，要定期排污、控制好鍋爐水指標(biāo)并及時(shí)加藥。廢鍋瀉壓時(shí)由于系統(tǒng)剛停，廢鍋內(nèi)鍋爐水溫度還較高，在泄壓時(shí)應(yīng)緩慢，應(yīng)保證廢鍋有液位，控制好降壓降溫速率，逐漸將廢鍋壓力降下。
總之在寬溫耐硫變換工藝應(yīng)用過程中，不管設(shè)備還是工藝都在逐步發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化，特備是針對(duì)換熱器泄漏問題各單位都采取了大量的防治措施，并取得了良好的效果和效益。但換熱器泄漏的現(xiàn)象還時(shí)有發(fā)生，仍是影響變換正常運(yùn)行的重大因素，還要進(jìn)一步分析和采取相應(yīng)的防治措施，從根源上解決寬溫耐硫變換換熱器泄漏問題。
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