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E-408Ⅰ冷却器故障原因分析与对策点击：1778 日期：[ 2014-04-26 21:39:51 ] |
| E-408Ⅰ冷却器故障原因分析与对策 史秀娟 （大庆石化公司化工二厂，黑龙江大庆163714） 大庆石化公司塑料厂的高压循环容器E-408Ⅰ为固定管板式结构，其作用是将来自分离器的气体进行冷却和净化，使气体中的低聚物及微量压缩机润滑油得到分离。该容器利用冷却器回路的水将这个阶段的高压循环气体冷却到180~220℃。该设备在使用初期运行正常。但随着服役时间的延长，出现了换热管内漏故障，严重危及设备安全及装置的正常生产[1]。 1·设备存在问题 该冷却器为卧式布置,它的规格为Φ245 mm×8 mm×10 322 mm，传热面积为88.5 m2，换热器壳体材料为20#钢管，换热管的材料为16 Mn冷拔钢管，其规格为Φ19 mm×4 mm，固定管板、管箱法兰、管箱弯头、管件为20 MnMo材质。该冷却器于1996年、2003年和2005年先后发生3次泄漏。泄漏发生后，未反应的乙烯气体随着冷却水窜入到0.3 MPa蒸汽系统中，致使整个装置的热水中均有乙烯气体的存在，一旦热水系统泄漏，则后果不堪设想，严重威胁了整个装置的安全运行，不得不停工检修，对损坏的换热管2端打楔子（大头Φ14 mm，小头Φ8 mm，长40 mm，材质选用20#钢），做堵管处理，造成了重大的经济损失。E-408Ⅰ结构见图1。 2·泄漏的原因分析 针对泄漏的特点分析，造成故障的原因可能有4个。 （1）热应力的作用 尽管该冷却器采用特殊导流层设计,但是乙烯气体进出口温差可达100℃。由于换热管与壳体、导流层材质上的差异,由此而产生的应力大部集中在换热管上,每启动1次,换热管都要进行1次拉、压应力循环[2]。 （2）制造过程中的先天缺陷换热管管壁由滚压成型制造,在滚压过程中,由于管材缺陷或滚压设备等原因,难免要造成换热管出现制造缺陷，从而成为使用过程中的薄弱环节。 （3）设备腐蚀 在装置中由于设计工况的因素，管程内乙烯气体温度可达280℃，这样在壳程内就不断的有液体被气化，气泡凝结破裂时，液体像许多细小的高频（600～25 000 Hz）冲击“水锤”那样击打着换热管的表面，使材料表面出现麻点以致穿孔，严重时金属晶粒松动并剥落冲蚀成蜂窝状，长时间作用于换热管，会对换热管形成选择性脱锌腐蚀，这项腐蚀作用对换热管的破坏性很大[3]。 （4）开、停工次数频繁 由于高压装置高温、高压、联锁点多等特点，该装置的停工次数较多，尤其是试车阶段，这种频繁的启动与波动，都会对该设备形成程度不同的破坏。例如：温度的升降产生热应力，而压力的升降在产生交变应力的同时，也加剧热应力造成的破坏。 3·解决措施 该冷却器系进口设备，造价较昂贵，为延长设备使用寿命，减少或杜绝对正常生产造成的影响，防止换热器发生故障，采取了4项措施。 （1）进行技术改造 为了加强E-408Ⅰ的安全平稳运行，根据冷却器的工艺、设备状况，特配制专用回水管线，将进入冷却器的冷却水压力降至稍低于或约等于工艺空气侧的压力，阻止冷却水大量进入工艺空气系统[4]。 （2）降低制造过程中的缺陷 在容器制造过程中，尽量减少在换热管滚压过程中可能造成的局部残余应力，并且在加工及安装过程中要正确施工，防止换热管中粘附脏物及施工标志焊渣、磕碰损坏等，因此应确保正确安装，以使设备本身的缺陷降到最低。 （3）正确选材，定期清洗 要在检修过程中定期清洗容器，这样可以破坏腐蚀生成条件和孕育期，降低介质中腐蚀物质的含量和浓度，可以有效防止换热管的腐蚀。另外，如果此换热器无法使用需要更新时，可以考虑选择使用钛合金，因为钛合金是耐点蚀和耐缝隙腐蚀最好的结构材料。 （4）稳定工艺操作 要防止E-408Ⅰ发生泄漏，首先要保证装置的平稳运行，尽量减少装置非计划停车次数，所以要在加强员工的岗位培训，加强操作人员的技能培训上下功夫。 4·结束语 经对冷却器E-408Ⅰ运行故障原因的分析，找到了解决故障的具体措施。通过实施上述技改措施后，经几年来的检验证明设备运行平稳，确保了安全生产。 参考文献： ［1］国家质量技术监督局.GB151-1999管壳式换热器［M］.北京：中国标准出版社，1999：52-58. ［2］朱聘寇.换热器原理及计算［M］.北京：清华大学出版社，1987：24-31. ［3］秦叔经，叶文邦.化工设备设计全书（换热器）［M］.北京：化学工业出版社，2003. ［4］钱颂文.换热器设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2002. |
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