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(shè)計生產(chǎn)能力1400t/d，于2011年1月26日投產(chǎn)，一次開車成功。經(jīng)運行中逐步優(yōu)化改進，裝置最高產(chǎn)量達1555t/d，產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)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(dǎo)率上升;5:30，達到電導(dǎo)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(dǎo)率結(jié)果見表1。

表1 2種取樣法各處取樣分析電導(dǎo)率結(jié)果μS/cm

由表1分析數(shù)據(jù)判斷，精餾塔加熱器發(fā)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(fā)加熱器出來的冷凝液電導(dǎo)率不應(yīng)該如此之高。一段蒸發(fā)加熱器內(nèi)部為負壓狀態(tài)，精餾塔加熱器發(fā)生泄漏應(yīng)該是蒸汽漏入一段蒸發(fā)加熱器內(nèi)，不應(yīng)該造成蒸汽冷凝液電導(dǎo)率升高。1#和2#尿素裝置分別出現(xiàn)過一段蒸發(fā)加熱器和二段蒸發(fā)加熱器泄漏造成冷凝液電導(dǎo)率升高的情況。此次也許是巧合，一段蒸發(fā)加熱器和精餾塔加熱器都發(fā)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(fā)加熱器進行檢查和試漏。而試漏結(jié)果出乎意料，2臺加熱器都不漏，只有開車后繼續(xù)查找原因。

2 對取樣結(jié)果的原因分析

在檢查排除氨水漏入冷凝液系統(tǒng)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(dǎo)淋處按一般取樣方法取樣，微開蒸汽導(dǎo)淋閥，接取呈滴狀冷凝流下的冷凝液，分析電導(dǎo)率在280μS/cm左右。

第2種取樣方法:打開蒸汽導(dǎo)淋閥，排出管道內(nèi)積液后關(guān)閉導(dǎo)淋閥，在導(dǎo)淋閥前的管道上淋灑冷卻水，然后再打開導(dǎo)淋閥接取冷凝液，分析電導(dǎo)率在3800μS/cm左右，與精餾塔加熱器出來的冷凝液電導(dǎo)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(jié)果懸殊的原因:①采用第1種取樣方法，由于蒸汽系統(tǒng)有良好的保溫，在微開導(dǎo)淋閥取樣時，導(dǎo)淋閥前蒸汽幾乎不發(fā)生冷凝，取樣時接取的冷凝液基本都是在閥后冷凝產(chǎn)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(fā)，冷凝的主要是水，故電導(dǎo)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(tǒng)壓力(0.38MPa)下冷凝的，與精餾塔加熱器內(nèi)的冷凝液冷凝壓力接近，分析結(jié)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(nèi)冷凝液與低壓蒸汽冷凝液的電導(dǎo)率相比懸殊較大的原因:①低壓蒸汽飽和器內(nèi)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(dǎo)率較氣相冷凝液電導(dǎo)率低。②如果漏點發(fā)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(dǎo)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(dǎo)率在10μS/cm以下，然后繼續(xù)對各個監(jiān)測點進行取樣分析。從分析結(jié)果看，低壓汽包內(nèi)冷凝液電導(dǎo)率是補水的20多倍，也充分說明高壓甲銨冷凝器確實發(fā)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(qū)外接臨時管線，將氮氣引入高壓甲銨冷凝器殼側(cè)及低壓汽包內(nèi)，便于快速充氣升壓檢查。停車后檢查發(fā)現(xiàn)，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(guī)則穿孔，對小孔周圍表面進行打磨、著色，未發(fā)現(xiàn)裂紋。經(jīng)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(jīng)80VC閥將氣氨加入高壓甲銨冷凝器殼側(cè)，壓力提升至0.2～0.3MPa，打開二樓低壓蒸汽外送管道上導(dǎo)淋，直到排出氣體中有明顯氨味即關(guān)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(xiàn)象即為氨滲透試驗合格。

4 結(jié)語

高壓甲銨冷凝器作為高壓關(guān)鍵設(shè)備，其制作要求較高、保險系數(shù)、設(shè)計余量較大，出現(xiàn)事故的概率較低，缺乏對泄漏事故的判斷經(jīng)驗。但由于高壓甲銨冷凝器工作條件較為復(fù)雜，管程和殼側(cè)壓差、溫差大，其既是1臺高壓反應(yīng)器，又是1臺低壓余熱鍋爐。設(shè)備在介質(zhì)腐蝕、交變應(yīng)力的相互作用下泄漏事故仍時有發(fā)生，需采用合理的取樣測量方法來檢查漏點。

2014-06-02)