冷换设备泄漏原因及预防措施
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摘要:通过对冷换设备泄漏产生原因进行分析,针对冷换设备目前存在的实际问题进行分析,提出解决办法和预防措施。
一、目的及意义
冷换设备是炼油设备的重要组成部分,在炼油设备中所占比例较大,约占工艺设备总质量的40%,其中换热设备中大约有1/3是水冷器。冷换设备的运行状态关系到装置能否平稳运行,腐蚀与结垢是影响冷换设备安全运行的两大因素。腐蚀导致管束穿孔,影响生产,两种介质相互污染;结垢导致换热效率下降,能耗增加,而且管束表面结垢以后,还导致特定的垢下腐蚀。因此,冷换设备的防腐是保证装置长周期安全、平稳运行、降低耗能、节约钢材的重要措施。
二、冷换设备的腐蚀原理及主要原因
冷换设备的腐蚀与结垢视工作介质不同,管子的外面与内表面均会产生。冷换设备所接触的工作介质主要是水、油及油气。根据各企业严重的腐蚀问题,虽然对于水侧,可以通过水质稳定进行处理;轻油气侧通过工艺防腐措施解决。但是操作条件的波动仍导致局部设备在苛刻条件下结垢与腐蚀。
我厂水冷器腐蚀、结垢的主要原因分析:
1.冷换设备年久失修或多次检修,更新换代跟不上:设备年久失修,最长的水冷器运行27年。
2.生产装置大部分存在先天性工艺、设计缺陷:冷换设备串联,进出口管径太细(有些只有Φ40-50mm);装置位置高,系统管线长等因素造成循环水流速低,流量小,水中的悬浮物沉积成为垢下腐蚀。热介质温度高,冷热温差大,加速设备腐蚀;而且随着装置扩建、改建,循环水系统改造跟不上。
3.水冷器设备运行操作重视不够,实际操作中只关心水冷器的出水温度,而不考虑流速,进水侧阀门调整频繁,阀门开度太小,有些只有1~2扣,造成循环水流速太低,加剧水冷器管束堵塞、腐蚀。
4.冷换设备制造、防腐、检修质量差:检修队伍素质差,对焊接、堵漏、试漏、安装等关键环节把关不严,没有一套完整的质量保证体系,经常出现刚检修过的冷换设备再次泄漏的情况。
5.循环水清洗预膜造成冷换设备腐蚀:循环水清洗预膜期间,循环水处于酸性状态,平均PH值一般在2.5~5.5左右,这样一旦清洗预膜工艺控制差,清洗或预膜完成,一旦排水不及时,酸性水停留系统时间过长,很容易对系统冷换设备造成腐蚀。
三、冷换设备的预防保护措施
冷换设备轻油侧与水侧的腐蚀问题,通常采用管束表面喷涂TH901或者TH847等防腐涂层的办法。
提高冷却水的流速(提高至正常流速0.8~1.0m/s左右),尽可能使水冷器中的冷却水温度不超过设计温度,以利于减少杂物、泥沙等的沉积和水处理药剂的分解、积垢,减缓垢下腐蚀,提高换热效率。
换热器结垢及防止措施:常见的换热器结垢方式有生物结垢、化学反应结垢、晶体结垢和颗粒结垢4种。
水冷换设备主要存在生物结垢:天然水中存在的微生物是导致换热器传热效率下降的主要原因。水冷器中通水的一侧有助于微生物尤其是细菌的生长,可在换热器表面形成厚度为1mm甚至更厚的沉淀物,成为换热器传热的阻力。
四、我厂在冷换设备方面所采取的措施及建议
1.对关键冷换设备采取更换新型蝶簧垫片、材质升级、防腐、更新改造等手段,2006年大修期间丙烷、二联合车间10台主要冷换设备增加蝶簧垫片,大大降低了设备管箱垫片的泄漏率,保证了装置生产,2006年共更新冷换设备5 台,更换芯子 14台,防腐 1 台,有效的保障了生产装置的安全平稳运行。
2.工艺技措改造,改善设备操作环境:通过增大循环水进出口管径,增加循环水流速,改变工艺流程等办法来减缓冷换设备腐蚀。
3.水系统实施清洗、预膜:由于循环水质脏,管束堵塞严重,垢层腐蚀,在2006年催化,丙烷、二联合等装置停工检修时,对台冷换设备进行高压射流冲洗,同时平时根据生产需要又对常压、一联合等车间的10台冷换设备进行冲洗;水处理系统在5月份进行了清洗预膜,目前来看,清洗效果一般,水冷器及系统内管线锈垢、粘泥没有完全清理干净,如二联合多台冷却器4月份进行过高压冲洗,8月份就发现结垢严重。
4.对冷换设备制造、检修质量差方面,建立质量保证体系,加强监督检查:对冷换设备检修过程,机动部、生产车间和检修单位严格了检修检查程序,对焊接、试漏、堵漏、试压、安装等关键工序实行层层严格监督把关,绝不留下任何隐患。
5.建议对水冷换设备定期进行监测,调整运行操作:建议组织对全厂范围内的冷换设备每年进行2~3次的水质化验分析与普查监测,根据监测分析数据,对清洗剥离剂进行完善,对水冷换设备水测流速(正常范围在0.8~1.0mm)及热介质温度进行相应的调整,保持适合的温度和流速,从而对全厂用水量进行合理分配。
6.加强水处理药剂管理,选用最优的水稳剂配方:建议请有关专家到现场取粘泥垢样、新水研制开发新型水稳剂配方,并逐步不断完善更新改进;建议供水车间根据新型配方,调整操作,摸索出最优操作方案,制定循环水场操作规程,不断提高循环水质量。
7.加大冷换设备更新改造力度,满足设备长周期安全高效运行:我厂现有冷换设备326台,累计运行时间最长的达31年之久。大多数冷换设备已运行10年左右,处于后期阶段,到了该更新改造的时候。由于资金紧张,每年仅对个别的设备进行更新改造,如果后期投资跟不上,冷换设备将是制约我厂装置长周期安全运行的一个最大的瓶颈。
五、结束语
通过以上措施,可以加强冷换设备运行管理,提高我厂水质运行操作;对水稳剂进行改进,可消除循环水内的油泥,延长冷换设备寿命,增强冷换设备的换热效率,有效控制冷换设备泄漏,杜绝因冷换设备故障引起的装置非计划停工,可有效节约水资源,削减了水质污染,具有良好的经济效益和社会效益。
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