管殼式換熱器故障分析及維修處理

馬超(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司， 寧夏 銀川 750411)

管殼式換熱器故障分析及維修處理

馬超(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司， 寧夏 銀川 750411)

管殼式換熱器廣泛應(yīng)用在化工裝置上，為了優(yōu)化維修的方法，提高檢修的效率，我們來分析管殼式換熱器在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)的故障及原因。

管殼式換熱器;結(jié)垢;腐蝕;清洗;試漏試壓

1 引言

管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊以及材料廣泛等優(yōu)點(diǎn)，堪稱是化工生產(chǎn)中最重要的換熱設(shè)備。管殼式換熱器最主要的功能是對(duì)溶劑的提濃，但是其中35%的產(chǎn)品大多因?yàn)橥獗诒桓g而報(bào)廢或者被更新，如果將材料從20號(hào)鋼換成304不銹鋼就可以減少腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。由此可見，為了保證實(shí)用技術(shù)裝置能夠順利正常的工作，解決管殼式換熱器的腐蝕與積垢問題刻不容緩。

2 故障及其原因分析

換熱器熱交換效率的降低和換熱器的泄漏是換熱器主要故障。效率降低主要的原因是換熱器結(jié)垢，污垢在與流體接觸后會(huì)附著在它的表面，但是污垢導(dǎo)熱能力弱，所以出現(xiàn)嚴(yán)重阻礙換熱器的效率的情況。而換熱器的泄漏主要原因是腐蝕致使換熱管和管板穿孔，使它們表面出現(xiàn)裂紋。

2.1 熱交換效率降低原因分析

在裝置生產(chǎn)工藝特點(diǎn)的角度來進(jìn)行分析，熱交換效率的降低有以下兩個(gè)原因。

(1)污垢堵塞換熱器。污垢有六類形成過程：①溶液因?yàn)槿芙舛鹊母淖兾龀鰜砭w污垢。②流體中的固體顆粒沉積形成顆粒形污垢；③流體中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)污垢；④換熱器表面腐蝕而形成的腐蝕污垢；⑤宏觀的生物體和微生物附著在換熱器表面后形成的生物污垢；⑥在過冷的換熱面上的純凈液體或者是多組分溶液中的高溶劑組合分子因?yàn)槟绦纬傻奈酃?。換熱器污垢是以上兩種或兩種以上作用的混合污垢。此外，提濃裝置的換熱器污垢主要有兩種：a．在裝置生產(chǎn)工藝中，溶劑中往往蘊(yùn)含一定比例的高級(jí)炔和炭黑，那些在溶劑中進(jìn)行溶解的高級(jí)炔氣體可以發(fā)生自聚，尤其是在高溫的條件下高級(jí)炔的自聚反應(yīng)更加強(qiáng)烈，聚合物在和炭黑相互作用的過程中會(huì)形成混合污垢。b．換熱器冷卻水會(huì)因?yàn)樗w污染嚴(yán)重以及其中被添加藥物，產(chǎn)生豐富的泡沫和雜質(zhì)，這些泡沫和雜質(zhì)會(huì)在換熱器內(nèi)部漸漸聚集，大多會(huì)形成析晶污垢和顆?；旌衔酃福瑖?yán)重影響到換熱器的換熱效率。(2)介質(zhì)在換熱器中流程或流速變小。①在換熱器內(nèi)部，可以根據(jù)需求使用隔板來將完整的管程分成雙程或多程，來增加介質(zhì)流程。如果長(zhǎng)時(shí)間使用常常會(huì)有分程后的隔板被腐蝕穿孔或者隔板槽內(nèi)部的密封墊兒損壞而造成隔板短路現(xiàn)象，介質(zhì)會(huì)由上一段管程泄漏至下一段管程，從而大大縮短了介質(zhì)的流程。②換熱器的殼程中為了提高殼程介質(zhì)的流動(dòng)和湍動(dòng)速度，安裝上有折流板，增大傳熱的系數(shù)，但是在運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)折流板被腐蝕現(xiàn)象，因此不能起到折流的作用。

2.2 換熱器的泄漏原因分析

(1)螺栓的松動(dòng)或者因?yàn)槊芊鈮|片的損壞從而使得密封面向外泄漏。(2)由介質(zhì)沖刷而引起的磨損，換熱管被銹蝕或者積垢后被腐蝕穿孔，機(jī)械清潔過程中造成換熱管的損害使得管束泄漏，管殼程的介質(zhì)間的互竄。(3)管板銹蝕和腐蝕穿孔，換熱管的振動(dòng)或者溫差應(yīng)力，從而導(dǎo)致管板的泄漏和管殼程介質(zhì)間的互竄。

3 故障處理

3.1 換熱器積垢處理

第一步從污垢的類型入手，結(jié)合設(shè)備結(jié)垢的嚴(yán)重程度，選擇適當(dāng)?shù)那鍧嵎椒?，目前我們采用的清理方法大概有以下幾種

(1)機(jī)械清洗。作用于換熱器的管程以及對(duì)殼體內(nèi)壁的清潔，如果是那種被重度水垢類的固體聚合物重度堵塞的換熱管，可用手電鉆鉆洗，先用較小的鉆頭做疏通，然后根據(jù)管內(nèi)徑尺寸選用較大的鉆頭清理其余污垢。(2)高壓水清洗。這是一個(gè)強(qiáng)力清洗法，利用高壓水泵，通過高壓水槍將高壓水送至清洗部位。高壓水槍壓力能調(diào)節(jié)的范圍一般在(0 ～ 150)MPa，由污垢密度來選擇，不同設(shè)備也有不同配套搶型。垢層致密緊硬的不太適用此方法，應(yīng)采取先機(jī)械清洗再輔助高壓水清洗的方法。而且清洗水壓力太高，因此要對(duì)員工專門培訓(xùn)。(3)化學(xué)清洗。使用化學(xué)試劑對(duì)換熱器進(jìn)行清理，使污垢溶解后消除。一般方法有浸泡、噴淋以及強(qiáng)制循環(huán)法。這化學(xué)清洗使用于不能拆卸的換熱器的部件。然而選擇清洗試劑，必須了解化學(xué)劑對(duì)設(shè)備是否會(huì)腐蝕，避免損失。(4) 綜合清洗。近年來，超聲波除垢應(yīng)用逐漸廣泛，但是對(duì)于一些污垢，一種清洗方式并不能將其清除，因此可以采用混合清洗的方法。

3.2 換熱器腐蝕泄漏處理

換熱器運(yùn)行過程中如果分程隔板、折流板以及管板腐蝕，要按照被腐蝕程度判是否值得修復(fù)，修復(fù)后可使用的，往往用打磨補(bǔ)焊的方法修復(fù)，修復(fù)后不能使用的，就要換新。那些情況嚴(yán)重的，要改變材質(zhì)重新設(shè)計(jì)。如果是換熱器的靜密的封面泄露，應(yīng)該預(yù)緊螺旋或更換底片。

4 試漏試壓程序

檢修完畢之后，還要運(yùn)用液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)來試漏試壓。例如浮頭式換熱器：(1)安裝打壓的工具試驗(yàn)壓環(huán)以及假封頭；(2)殼體的打壓，查驗(yàn)換熱管泄露與否，換熱管與管板焊接口有無裂隙，殼體有無穿孔；(3)拆除開始安裝的工具，回裝左管箱和浮頭蓋，檢查左管箱密封墊片以及管箱和浮頭蓋是否有裂隙(4)回裝右管箱，殼程用打壓方法檢測(cè)右側(cè)的管箱密封墊片以及右側(cè)的管箱。

5 結(jié)語

管殼式換熱器因?yàn)榫哂袠O大的優(yōu)越性而被廣泛應(yīng)用到化工領(lǐng)域。但其也存在缺點(diǎn)，因?yàn)榻橘|(zhì)流速和溫度等因素容易發(fā)生變化產(chǎn)生故障。為了使管殼式換熱器能夠更加廣泛的應(yīng)用和推廣，就要準(zhǔn)確及時(shí)的解決問題。找出故障，優(yōu)化維修方法，提高維修技術(shù)與水平，更要提高產(chǎn)品本身的質(zhì)量。不能停止不前，要繼續(xù)摸索，攻克管殼式換熱器的技術(shù)難關(guān)，使其為企業(yè)帶來更高的效率和收益。

[1]《化工裝備技術(shù)》2015年總目次[J].化工裝備技術(shù),2015,36(06):65-66.

[2]《聚酯工業(yè)》2015年總目次[J].聚酯工業(yè),2015,28(06):60-63.

[3]《煤礦機(jī)械》2015年總目次索引[J].煤礦機(jī)械,2015,36(12):295-314.

[4]石油化工設(shè)備技術(shù)2015年(第36卷)1～6期[J].石 油 化 工 設(shè) 備 技術(shù),2015,36(06):67-70.