换热器选型
新闻动态
用于30%ＮａＯＨ板式换热器失效分析及改进点击：1890 日期：[ 2014-04-26 22:44:58 ] |
| 李希会(山东石大科技有限公司,山东东营 257061) 板式换热器在制碱工业中已使用了多年,因具体工位不同板片的材质也不同,氯离子含量高的一般用钛板,而对成品30%(指质量分数)ＮａＯＨ溶液的冷却和预热,板式换热器的板片材料一般用316。某化工企业在成品碱液冷却和预热中选用兰州石油机械研究所生产的ＢＲ03Ｂ 1.0 10 Ｅ型板式换热器(图1),板厚为0.8ｍｍ。该系统中有Ａ、Ｂ共2个离子膜电解槽,并且各自带1台板式换热器,Ａ、Ｂ槽的装置情况基本相同。Ａ槽于1999年投产,Ｂ槽于2001年投产,介质为30%～32%的ＮａＯＨ溶液,工作温度为89～90℃,体积流量40～50ｍ3/ｈ(正常)、80ｍ3/ｈ(特殊),氯酸盐含量0.0028%。 使用中发现316板片能使用3个月至3ａ。使用了3ａ多的板式换热器是30%碱液进口角孔被腐蚀,使用1ａ以下的板式换热器被腐蚀的特征相同,均在上、下板片波纹交叉处存在针孔,造成30%碱液泄漏。文中介绍此工位板式换热器的腐蚀失效分析及其改进措施。 1 失效分析 1.1 正常寿命 316在80℃的30%ＮａＯＨ溶液中的腐蚀速率为0.05～0.5ｍｍ/ａ,具体速率由具体工况决定,而且30%碱液中所含的微量ＮａＯＨ对316有点蚀及应力腐蚀倾向,30%碱液进口角孔3ａ多被腐蚀属材料的正常寿命,对在89～90℃的30%ＮａＯＨ溶液工况中使用的板式换热器,若想延长其寿命需选用高一等级的材料或增加板片的厚度。 1.2 较长期失效 在操作中,有时30%碱液的体积流量可达到80ｍ3/ｈ,板间平均流速达1.12ｍ/ｓ,而主流线上的流速要比其平均值高4～5倍,某一段时间内的高流速,也是造成设备寿命短的原因。若体积流量接近80ｍ3/ｈ应增加设备面积。10ｍ2的设备面积对应的经济流量为50ｍ3/ｈ,再大对设备寿命不利,均匀的冲刷腐蚀可导致设备使用寿命不足1ａ。 1.3 短期失效 1.3.1 Ｃｌ-是引起失效的诱导因素 30%碱液中含一定量的Ｃａ2+、Ｍｇ2+,在两板片交叉触点处沉积,造成垢与板片间的缝隙,当缝隙内的Ｃｌ-质量分数大于0.1%时,形成缝隙腐蚀,当次氯酸根质量分数在0.05%～0.15%时,对不锈钢的腐蚀更严重。由于换热器内总存在许多死角和滞流区,即使大部分区域Ｃｌ-质量分数为0.0028%,也总有少数局部可能达到了发生腐蚀的条件而形成了腐蚀。经对穿孔处试样的结垢化验,其氯的质量分数已达到了0.05%～0.15%。 1.3.2 杂散电流是短期失效主要原因 杂散电流是由设备正常回路中的漏电所产生的电流(是非指定回路上的电流),其引起的腐蚀称为杂散电流腐蚀,氯碱中杂散电流引起腐蚀的原因有以下3方面。 (1)对Ａ槽而言,在离子膜装置中仅对电解槽采取了防杂散电流的措施,而对预热器、冷却器及管路等未采取任何预防措施。30%碱液预热器和冷却器距电解槽的位置太近,在电解液中电解槽系统与整流器构成了直流电路,当其中任何一点通过盐水、30%碱液、管道或金属构件而与地面接触,两者存在的电位差都有可能漏电。在生产中杂散电流的形成较为复杂,漏电回路的电流方向与设备管件对地电位大小密切相关。在直流电路中母线的来路为正电位区,其回路为负电位区,中间则是零电位点。在正电位区的杂散电流是经过设备及管件等导入大地的,而负电位区的设备、管路不但不可能排除杂散电流,反会将大地的电流引入加速了腐蚀。杂散电流使得电解系统之外的漏电回路上金属构件的某些部位受到很大电流密度的阳极极化,因此,会很快发生电化学腐蚀,即由杂散电流引起金属的阳极溶解。 (2)板式换热器由于其自身结构的原因,在2块板片的交叉接触点处因两侧介质(一侧为30%碱液,一侧为蒸汽或水)压力差波动的原因,形成若即若离的接触触点,当电流超过0.02Ａ时就会对板片产生局部的腐蚀破坏,而且工艺管路、设备上都或多或少地存在杂散电流。一般沿氯气管道的泄漏电流在0.01～0.06Ａ,有时可以达到0.2～0.3Ａ。当不锈钢构件上的杂散电流大于0.02Ａ时,就应该采取相应的措施。 (3)电流本来应在30%碱液中流动,由于30%碱液具有一定的电阻率,在电流通过30%碱液时形成具有一定大小强度的电场,处在这个电场中的金属构件就会变成从导体引起金属构件某些部位的腐蚀。由直流的杂散电流引起的金属腐蚀速度较快,其腐蚀特征呈圆形蚀孔,且破坏区域较集中,具有局部的电化学腐蚀特征,可危及各回路系统。 2 改进措施 (1)30%碱液预热器(盐水预热器、氢气盐水换热器)与地面及各管路连接处用绝缘材料绝缘。 (2)在电解槽Ａ、Ｂ各自的30%碱液及淡盐水排出管中分别设置不锈钢和镀铂的钛电板,在30%碱液及淡盐水汇集总管内,总管的两端分别安装一对电极,使之分别与电路并联连接。 (3)采取降低Ｃａ2+、Ｍｇ2+质量分数的措施,应定期用清水清洗板片两侧污垢。(4)控制30%碱液的流速,增加板片的厚度。 3 结语 经过失效原因分析,从设备所处的实际工况出发采取以上措施,延长了设备的使用寿命,目前更换后的设备已经运行1ａ多,使用状态良好。 |
| 上一篇：分离式热管换热器的综合利用 | 下一篇：波节管换热器的自支撑结构 |