管殼式換熱器的操作運行與事故預防

韓雅妮

（蘭州石化職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730060）

管殼式換熱器的操作運行與事故預防

韓雅妮

（蘭州石化職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730060）

根據設備特點分析運行中的安全因素，并總結了換熱器的安全操作和正常檢修的注意事項。

管殼式換熱器；常見事故；檢修與維護

換熱器是工藝過程中完成介質冷卻或加熱過程的關鍵設備，在石油化工、動力、冶金、食品等工業(yè)部門有著廣泛的應用。據統(tǒng)計，換熱器在化工行業(yè)通常占工藝設備總投資的10%～20%，在煉油行業(yè)中則可能占到35%～40%。這些換熱器中以管殼式換熱器為主，緊湊換熱器等次之[1]。雖然管殼式換熱器在結構緊湊、傳熱強度和單位傳熱面的金屬消耗量等方面無法與板式等緊湊換熱器相比，但因其選材范圍廣、制造成本低、清洗方便、處理量大、工作可靠、能適應高溫高壓、容易找到可靠的設計及制造標準的特點，目前已成為運用最廣的一類換熱器[2]。同時，大多數換熱設備的操作條件苛刻，通常是高溫高壓，而且工作流體多為易燃、易爆、有毒、具有腐蝕性的物質，這些都給化工生產的正常運行帶來了一定困難，稍有不慎就會發(fā)生事故。因此，加強換熱設備的維護管理，預防換熱設備發(fā)生事故十分必要。本文以管殼式換熱器為例，討論其常見事故及日常維護管理的方法。

1 常見事故的原因[3]

1.1 熱應力過大引起泄漏

換熱器結構復雜，焊縫接頭部位多，列管式換熱器在操作時，由于冷、熱流體溫度相差較大，使殼體和管壁因溫度不同產生熱膨脹，當兩者溫差較大時，會將管子從管板上拉松，或者將管子扭彎，甚至會毀壞整個換熱器。因此，為了消除熱膨脹的影響，從結構設計上應采用各種熱補償的方法。

1.2 管板變形引起泄漏

管板在加工時會產生變形，管子與管板相連處的變形會使管子的端口發(fā)生泄漏。通常管板水側壓力高、溫度低，汽側壓力低、溫度高。如果管板的厚度不夠，則管板中心會向壓力低、溫度高的汽側凸出，在水側，管板發(fā)生中心凹陷。這些變化會使管板發(fā)生變形，導致管子端口泄漏或管板永久變形。

1.3 管子腐蝕引起泄漏

列管式換熱器管子的泄漏主要是由電化學腐蝕和化學腐蝕造成的，少部分是由于換熱器選型和換熱器本身的制造工藝缺陷造成的。當腐蝕到一定程度時，管子會穿孔或受到流體壓力后破損。有時某根管子的損壞泄漏會導致高壓流體以極大的速度沖出，造成鄰近的管子或隔板損壞。

1.4 設備材質、工藝不良引起泄漏

如果管子本身壁厚不均勻，設備材料質量不好，管子在組裝前有缺陷，脹管時使管子脹口處過脹，管子外側被拉損造成材料的傷痕等，都會在換熱器遇到異常工況時，導致換熱器的泄漏。

1.5 違章操作或失誤引起事故

操作時錯誤關閉換熱器上的安全閥會引發(fā)設備的超壓甚至爆炸。生產中如果操作條件不穩(wěn)定或操作控制不當，設備經常超溫超壓運行，頻繁的開停車，都有可能引起設備泄漏，嚴重時導致設備失效。

④Ⅳ號Mo礦體：礦體寬度4.8m，Mo最高品位0.066×10-2，平均品位0.033×10-2，其中樣品TC16H88伴生Pb品位0.205×10-2；

2 嚴格遵守開停車操作規(guī)程，并定期檢修，加強日常維護

2.1 開車[4]

①打開殼體上排氣接管上的閥門，徹底將換熱器內的氣體和冷凝液排凈，以免開車時產生水擊，然后全部打開排氣閥；②最先進入溫度比較低的流體，當液體充滿換熱器時，關閉排氣閥；③為避免由于溫差大而產生熱沖擊造成管子的脫落，高溫流體應緩慢通入；④當溫度上升至操作溫度后，重新緊固換熱器外部的螺栓，防止由于墊片的密封不嚴而導致的泄漏。

2.2 停車

①關閉高溫流體的入口閥，待裝置溫度降下來之后再切斷冷流體的入口閥。如果由于生產的需要先停冷流體時，以采用旁路調節(jié)或其他方法，同時停止高溫流體供給，以避免較早地切斷冷流體，造成設備的損壞；②換熱器停車后，務必徹底排出換熱器內殘留的流體，以防設備發(fā)生凍結、腐蝕；③液體排完后，再通入空氣或惰性氣體對換熱設備進行吹掃，徹底排凈設備內的殘留液體。

2.3 運行

（1）當采用法蘭連接時，設備密封處的螺栓會因流體的通入伸長，緊固部位發(fā)生松動而產生泄漏，因此，在操作中應重新緊固螺栓。

（2）對于高溫、高壓、有毒、有害的流體，嚴格控制其泄漏量。首先，在設計上盡量減少法蘭連接，減少使用密封墊片；其次，在安裝時要保證在操作時能有空間進行方便的緊固操作；最后，最好采用自緊式結構的螺栓，這樣可以避免在升溫升壓時重新緊固。

換熱器在運行過程中，換熱器內表面與換熱管的外層會形成大量的污垢，大大降低換熱器的傳熱系數，當污垢量較大時，污垢的熱阻會占到總熱阻的一半以上，因而造成能量的大量浪費。所以，在換熱器在使用過程中，需要定期對設備各組件的性能進行檢測，及時清理換熱管外表面，以保證換熱器在長期連續(xù)運行的同時節(jié)約有效能量。

2.5 換熱器操作運行中的檢查和清洗

操作運行中積極維護、經常檢查和清洗換熱器是一種行之有效的方法，它既能早期發(fā)現異常，以便操作人員采取相應補救的措施，同時又可以保持換熱管束表面的清潔，提高傳熱效果和防止腐蝕。具體到日常生產中，操作人員必須嚴格執(zhí)行工藝操作規(guī)程，控制工藝運行參數，精心維護，嚴禁超溫、超壓、超負荷。檢查換熱器運行中的聲音、壓力、溫度、流量、泄漏、介質、基礎支架、保溫層、振動、儀表靈敏度等，同時還要定期檢查閥門、填料、法蘭等密封情況，如有泄漏立即處理。定時定點檢查安全閥、壓力表是否靈活好用；定期對壓力容器按國標規(guī)定檢驗，對附屬設備如壓力表、液位計、安全閥定期檢驗、檢查。

2.6 停車時檢修

（1）檢查換熱器管內外表面的結垢情況、管子是否被堵塞和設備的污染程度。

（2）測定壁厚，檢查管壁減薄和腐蝕情況。

（3）檢查焊接部位的腐蝕。著色法檢查管子與管板焊接處的非貫穿性裂紋。檢查有側面入口管的管子表面、換熱管管端入口部位、折流板和換熱管接觸部位和流體拐彎部位。利用管內檢查器或利用光照檢查管束內部。如果管束裝配部位發(fā)生松動，可使用試驗環(huán)進行泄漏試驗檢查，根據漏水情況，可檢查出管子穿孔、破裂及管子與管板接頭泄漏位置。

2.7 定期清洗換熱器

根據換熱器的形狀、污垢的種類等具體情況通常選用以下幾種清洗方法：當設備內存在用化學方法不能除去的碳化污垢和硬質污垢時可考慮機械清洗；當換熱器傳熱管表面產生大量的水垢和其他沉積物時可通過化學清洗，使清洗液與污垢產生化學反應，使污垢脫落或剝離。此方法清洗時問短，操作簡單，除垢干凈徹底，是目前使用最為廣泛、有效的清洗方法之一。同時根據污垢的種類可參考超聲波除垢、PIG清管技術、電場除垢技術等物理清洗方法。如果設備表面附著大量的油污，可以考慮微生物清洗，它是利用微生物將油污轉化為無毒無害的水溶性物質的方法。這種清洗把污染物（如油類）和有機物徹底分解，是一種真正意義上的環(huán)保型清洗技術。

3 結論

總之，換熱器的安全平穩(wěn)運行是保證化工廠安全有效生產的前提，定期維護可以減少換熱器在生產中的事故；同時，操作人員應該嚴格遵守開停車操作規(guī)程，并加強換熱設備的日常維護和相關數據記錄。

[1]高和平，葉秀絲，鐘宏偉.管殼式換熱器設計分析[J].化學工程與裝備，2014（5）：122-123.

[2]錢頌文.換熱器設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[3]黃鄭華，李建華.換熱設備危險性分析及安全對策[J].化工勞動保護，2001（3）：82-85.

[4]姚玉金，吳文召.管殼式換熱器故障分析及維修處理[J].清洗世界，2014（7）：26-28.□

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.05.028

TQ051.5

B

1008-553X（2016）05-0094-02

2016-07-26

韓雅妮（1985-），女，碩士研究生，從事化工教學、化工設計與研究工作，18109313943，hanyn1985@163.com。