加氫裝置空冷管束泄漏原因及其改進措施

馬文禮 張 劍 冶建超 張啟卿 余 強 樊安寧

（1.中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司； 2.神華新疆化工有限公司）

空冷風(fēng)機作為一種大型換熱設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)［1］。 2015 年1 月以來，某石化公司加氫裝置分餾塔頂?shù)目绽滹L(fēng)機空冷管束發(fā)生泄漏，影響了裝置的安全生產(chǎn)。 因此，排除空冷風(fēng)機管束泄漏故障對設(shè)備的安全運行和維護起著關(guān)鍵的作用，也對整個裝置的指導(dǎo)管理、平穩(wěn)運行和安全生產(chǎn)具有至關(guān)重要的意義。

1 空冷風(fēng)機運行狀況

2012 年4 月投入使用的加氫裝置共包含31臺空冷風(fēng)機， 額定轉(zhuǎn)速為350r/min， 其中型號為G-SF30.48L4-Vs15 的14 臺、G-SF24.38L4-Vs11的3 臺、G-SF36.58L4-Vs22 的4 臺、G-SF36.58L6-Vs30 的8 臺、G-SF18L4-Vs15 的2 臺， 這些風(fēng)機的主機均由無錫鼎邦換熱設(shè)備有限公司設(shè)計生產(chǎn)，配套的短軸和葉片由保定航技風(fēng)機有限公司生產(chǎn)。

分餾塔頂空冷風(fēng)機共8 臺， 位號A-3202A～H，管束和風(fēng)機分布狀況如圖1 所示，A-3202A～D這4 臺風(fēng)機采用變頻調(diào)節(jié)，其余4 臺采用工頻調(diào)節(jié)。 2015 年2 月1 日，操作人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)分餾平臺有汽油泄漏，并立即對所有設(shè)備進行檢查，最終確認是A-3202C/G 管束發(fā)生泄漏。

圖1 空冷管束及風(fēng)機分布示意圖

經(jīng)檢查泄漏點位于A-3202G 空冷風(fēng)機上方最低排管束， 自西往東第14 根 （每排共46 根管），距離出口約3.5m 處（管束長9m）。 如圖2所示，空冷管束泄漏孔尺寸約15mm×2mm，呈橫向中間大、兩頭小，初步判斷損壞管束為凍凝開裂。

圖2 空冷管束泄漏部位形貌

2 空冷管束泄漏原因

汽油含水量高是管束凍凝的關(guān)鍵原因。 分餾塔頂空冷器中的介質(zhì)為汽油、 輕烴和含硫污水，低溫條件下局部空冷管束內(nèi)介質(zhì)凍凝導(dǎo)致體積膨脹，造成管束撐裂，汽油外漏。

分餾塔頂空冷風(fēng)機臺數(shù)較多，頻發(fā)的故障使得操作變動大、管束介質(zhì)偏流的幾率高，因而局部管束流速減慢、中斷甚至凍凝是單根管束凍裂的主要原因。

加氫裝置空冷風(fēng)機因本身固有的缺陷，檢查保養(yǎng)、維修率高，特別是在空冷風(fēng)機A-3202H 葉片斷裂后，需要逐臺檢查維修，調(diào)整較多，使得局部時段風(fēng)量無法精準控制。 特別是4 臺變頻風(fēng)機逐臺停用維修時，工頻風(fēng)機的風(fēng)量無法調(diào)整和控制［2］，此時易造成管束溫度低，底部管束局部凍凝［3］。

操作變動后沒有引起足夠重視。 反向旋轉(zhuǎn)的空冷停運或者調(diào)向后，操作狀態(tài)發(fā)生變化，車間相關(guān)人員應(yīng)重新對空冷風(fēng)機凍凝風(fēng)險作出評估，執(zhí)行有效可行的防凍措施。 但是，車間相關(guān)人員沒有重新進行評估和重新制定防凍方案， 防凍（凝）管理存在漏洞。

空冷管束溫度檢測制度不詳細、 方法不科學(xué)。 車間在空冷監(jiān)測上，沒有指定明確的檢測部位和方法，不同的人檢測結(jié)果也不同。 同時設(shè)定的應(yīng)急響應(yīng)溫度偏低（要求0℃以下進行處理），導(dǎo)致檢測結(jié)果雖然很低，但未低到0℃以下，也不會引起操作人員的重視。

空冷風(fēng)機A-3202E、H 葉片斷裂之后，故障未消除，隨時有傷人的危險。 雖然設(shè)定有空冷溫度監(jiān)控，要求一人在外監(jiān)測、一人在底部進行溫度檢測。 但是危險時刻存在，操作人員出于對自身安全的考慮，對待管束溫度的檢測工作持應(yīng)付態(tài)度，隨意減少了檢測時間和監(jiān)測點。

綜上所述， 空冷風(fēng)機故障引起設(shè)備頻繁啟停，加上操作人員管理上存在漏洞是此次空冷管束泄漏的主要原因。 空冷風(fēng)機的各故障與管束泄漏原因之間的關(guān)聯(lián)如圖3 所示。

3 改進措施

空冷管束泄漏事故是因設(shè)備故障頻發(fā)、操作和管理人員對于設(shè)備運行變動未足夠重視而引起的，加強工作人員對設(shè)備停機維修時操作變動的意識很有必要。 為此，制定了應(yīng)對措施來防止此類事故再次發(fā)生，具體措施如下：

a. 對有故障的空冷風(fēng)機進行維修，徹底解決自身結(jié)構(gòu)方面存在的缺陷，確保空冷風(fēng)機正常運行。 故障排除后，要及時查驗工藝的變化，并對其他風(fēng)機的運行、變頻等狀況進行分析，化解停用反吸風(fēng)機和空冷管束將會出現(xiàn)凍凝的風(fēng)險，采取投用加熱盤管、調(diào)整百葉片等防凍舉措，甚至通過降量、停工等手段，來保證設(shè)備正常運行，盡量避免同組空冷兩臺風(fēng)機正吹情況。

圖3 空冷風(fēng)機各故障與管束泄漏原因之間的邏輯關(guān)系

b. 重新修訂、 細化空冷防凍措施。 進入冬季后， 在空冷風(fēng)機的四周和中間位置懸掛若干溫度計，監(jiān)控百葉窗圍擋內(nèi)的環(huán)境溫度，要求溫度不低于4℃。 氣溫低于-15℃時，關(guān)閉側(cè)面百葉窗，開啟變頻風(fēng)機、關(guān)閉工頻風(fēng)機對空冷進行冷卻；氣溫低于-20℃時，如果溫度計顯示低于4℃，則將變頻風(fēng)機調(diào)向并開啟工頻風(fēng)機， 強制熱風(fēng)循環(huán)用于空冷防凍；如果氣溫繼續(xù)下降，溫度計顯示仍低于4℃時（暫定），則投用空冷蒸汽盤管。

c. 加強變動管理。 在出現(xiàn)操作變動、控制措施發(fā)生變化時要重新組織進行風(fēng)險識別和評估，制定有效可行的控制方案，組織監(jiān)控并跟蹤實施效果，直至達到新一階段的穩(wěn)定狀態(tài)。

d. 規(guī)范監(jiān)測管理。用固定監(jiān)測和抽查檢測相結(jié)合的方法，監(jiān)控空冷管束溫度。 若檢測結(jié)果出現(xiàn)異常，則要及時確認并分析原因，隨即消除隱患［4］。

4 結(jié)束語

對某加氫裝置空冷管束泄漏的原因進行了分析，并對管束泄漏提出了改進措施，最終解決了管束泄漏的問題， 保證了裝置的安全平穩(wěn)運行，為國內(nèi)石化設(shè)備人員處理空冷管束泄漏的問題提供了借鑒和參照。