韓雅妮

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

管殼式換熱器的操作運(yùn)行與事故預(yù)防

韓雅妮

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)分析運(yùn)行中的安全因素，并總結(jié)了換熱器的安全操作和正常檢修的注意事項(xiàng)。

管殼式換熱器；常見事故；檢修與維護(hù)

換熱器是工藝過程中完成介質(zhì)冷卻或加熱過程的關(guān)鍵設(shè)備，在石油化工、動(dòng)力、冶金、食品等工業(yè)部門有著廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，換熱器在化工行業(yè)通常占工藝設(shè)備總投資的10%～20%，在煉油行業(yè)中則可能占到35%～40%。這些換熱器中以管殼式換熱器為主，緊湊換熱器等次之[1]。雖然管殼式換熱器在結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱強(qiáng)度和單位傳熱面的金屬消耗量等方面無法與板式等緊湊換熱器相比，但因其選材范圍廣、制造成本低、清洗方便、處理量大、工作可靠、能適應(yīng)高溫高壓、容易找到可靠的設(shè)計(jì)及制造標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，目前已成為運(yùn)用最廣的一類換熱器[2]。同時(shí)，大多數(shù)換熱設(shè)備的操作條件苛刻，通常是高溫高壓，而且工作流體多為易燃、易爆、有毒、具有腐蝕性的物質(zhì)，這些都給化工生產(chǎn)的正常運(yùn)行帶來了一定困難，稍有不慎就會(huì)發(fā)生事故。因此，加強(qiáng)換熱設(shè)備的維護(hù)管理，預(yù)防換熱設(shè)備發(fā)生事故十分必要。本文以管殼式換熱器為例，討論其常見事故及日常維護(hù)管理的方法。

1 常見事故的原因[3]

1.1 熱應(yīng)力過大引起泄漏

換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊縫接頭部位多，列管式換熱器在操作時(shí)，由于冷、熱流體溫度相差較大，使殼體和管壁因溫度不同產(chǎn)生熱膨脹，當(dāng)兩者溫差較大時(shí)，會(huì)將管子從管板上拉松，或者將管子扭彎，甚至?xí)恼麄€(gè)換熱器。因此，為了消除熱膨脹的影響，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)采用各種熱補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

1.2 管板變形引起泄漏

管板在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，管子與管板相連處的變形會(huì)使管子的端口發(fā)生泄漏。通常管板水側(cè)壓力高、溫度低，汽側(cè)壓力低、溫度高。如果管板的厚度不夠，則管板中心會(huì)向壓力低、溫度高的汽側(cè)凸出，在水側(cè)，管板發(fā)生中心凹陷。這些變化會(huì)使管板發(fā)生變形，導(dǎo)致管子端口泄漏或管板永久變形。

1.3 管子腐蝕引起泄漏

列管式換熱器管子的泄漏主要是由電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕造成的，少部分是由于換熱器選型和換熱器本身的制造工藝缺陷造成的。當(dāng)腐蝕到一定程度時(shí)，管子會(huì)穿孔或受到流體壓力后破損。有時(shí)某根管子的損壞泄漏會(huì)導(dǎo)致高壓流體以極大的速度沖出，造成鄰近的管子或隔板損壞。

1.4 設(shè)備材質(zhì)、工藝不良引起泄漏

如果管子本身壁厚不均勻，設(shè)備材料質(zhì)量不好，管子在組裝前有缺陷，脹管時(shí)使管子脹口處過脹，管子外側(cè)被拉損造成材料的傷痕等，都會(huì)在換熱器遇到異常工況時(shí)，導(dǎo)致?lián)Q熱器的泄漏。

1.5 違章操作或失誤引起事故

操作時(shí)錯(cuò)誤關(guān)閉換熱器上的安全閥會(huì)引發(fā)設(shè)備的超壓甚至爆炸。生產(chǎn)中如果操作條件不穩(wěn)定或操作控制不當(dāng)，設(shè)備經(jīng)常超溫超壓運(yùn)行，頻繁的開停車，都有可能引起設(shè)備泄漏，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致設(shè)備失效。

④Ⅳ號(hào)Mo礦體：礦體寬度4.8m，Mo最高品位0.066×10-2，平均品位0.033×10-2，其中樣品TC16H88伴生Pb品位0.205×10-2；

2 嚴(yán)格遵守開停車操作規(guī)程，并定期檢修，加強(qiáng)日常維護(hù)

2.1 開車[4]

①打開殼體上排氣接管上的閥門，徹底將換熱器內(nèi)的氣體和冷凝液排凈，以免開車時(shí)產(chǎn)生水擊，然后全部打開排氣閥；②最先進(jìn)入溫度比較低的流體，當(dāng)液體充滿換熱器時(shí)，關(guān)閉排氣閥；③為避免由于溫差大而產(chǎn)生熱沖擊造成管子的脫落，高溫流體應(yīng)緩慢通入；④當(dāng)溫度上升至操作溫度后，重新緊固換熱器外部的螺栓，防止由于墊片的密封不嚴(yán)而導(dǎo)致的泄漏。

2.2 停車

①關(guān)閉高溫流體的入口閥，待裝置溫度降下來之后再切斷冷流體的入口閥。如果由于生產(chǎn)的需要先停冷流體時(shí)，以采用旁路調(diào)節(jié)或其他方法，同時(shí)停止高溫流體供給，以避免較早地切斷冷流體，造成設(shè)備的損壞；②換熱器停車后，務(wù)必徹底排出換熱器內(nèi)殘留的流體，以防設(shè)備發(fā)生凍結(jié)、腐蝕；③液體排完后，再通入空氣或惰性氣體對(duì)換熱設(shè)備進(jìn)行吹掃，徹底排凈設(shè)備內(nèi)的殘留液體。

2.3 運(yùn)行

（1）當(dāng)采用法蘭連接時(shí)，設(shè)備密封處的螺栓會(huì)因流體的通入伸長(zhǎng)，緊固部位發(fā)生松動(dòng)而產(chǎn)生泄漏，因此，在操作中應(yīng)重新緊固螺栓。

（2）對(duì)于高溫、高壓、有毒、有害的流體，嚴(yán)格控制其泄漏量。首先，在設(shè)計(jì)上盡量減少法蘭連接，減少使用密封墊片；其次，在安裝時(shí)要保證在操作時(shí)能有空間進(jìn)行方便的緊固操作；最后，最好采用自緊式結(jié)構(gòu)的螺栓，這樣可以避免在升溫升壓時(shí)重新緊固。

換熱器在運(yùn)行過程中，換熱器內(nèi)表面與換熱管的外層會(huì)形成大量的污垢，大大降低換熱器的傳熱系數(shù)，當(dāng)污垢量較大時(shí)，污垢的熱阻會(huì)占到總熱阻的一半以上，因而造成能量的大量浪費(fèi)。所以，在換熱器在使用過程中，需要定期對(duì)設(shè)備各組件的性能進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)清理換熱管外表面，以保證換熱器在長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的同時(shí)節(jié)約有效能量。

2.5 換熱器操作運(yùn)行中的檢查和清洗

操作運(yùn)行中積極維護(hù)、經(jīng)常檢查和清洗換熱器是一種行之有效的方法，它既能早期發(fā)現(xiàn)異常，以便操作人員采取相應(yīng)補(bǔ)救的措施，同時(shí)又可以保持換熱管束表面的清潔，提高傳熱效果和防止腐蝕。具體到日常生產(chǎn)中，操作人員必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝操作規(guī)程，控制工藝運(yùn)行參數(shù)，精心維護(hù)，嚴(yán)禁超溫、超壓、超負(fù)荷。檢查換熱器運(yùn)行中的聲音、壓力、溫度、流量、泄漏、介質(zhì)、基礎(chǔ)支架、保溫層、振動(dòng)、儀表靈敏度等，同時(shí)還要定期檢查閥門、填料、法蘭等密封情況，如有泄漏立即處理。定時(shí)定點(diǎn)檢查安全閥、壓力表是否靈活好用；定期對(duì)壓力容器按國(guó)標(biāo)規(guī)定檢驗(yàn)，對(duì)附屬設(shè)備如壓力表、液位計(jì)、安全閥定期檢驗(yàn)、檢查。

2.6 停車時(shí)檢修

（1）檢查換熱器管內(nèi)外表面的結(jié)垢情況、管子是否被堵塞和設(shè)備的污染程度。

（2）測(cè)定壁厚，檢查管壁減薄和腐蝕情況。

（3）檢查焊接部位的腐蝕。著色法檢查管子與管板焊接處的非貫穿性裂紋。檢查有側(cè)面入口管的管子表面、換熱管管端入口部位、折流板和換熱管接觸部位和流體拐彎部位。利用管內(nèi)檢查器或利用光照檢查管束內(nèi)部。如果管束裝配部位發(fā)生松動(dòng)，可使用試驗(yàn)環(huán)進(jìn)行泄漏試驗(yàn)檢查，根據(jù)漏水情況，可檢查出管子穿孔、破裂及管子與管板接頭泄漏位置。

2.7 定期清洗換熱器

根據(jù)換熱器的形狀、污垢的種類等具體情況通常選用以下幾種清洗方法：當(dāng)設(shè)備內(nèi)存在用化學(xué)方法不能除去的碳化污垢和硬質(zhì)污垢時(shí)可考慮機(jī)械清洗；當(dāng)換熱器傳熱管表面產(chǎn)生大量的水垢和其他沉積物時(shí)可通過化學(xué)清洗，使清洗液與污垢產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使污垢脫落或剝離。此方法清洗時(shí)問短，操作簡(jiǎn)單，除垢干凈徹底，是目前使用最為廣泛、有效的清洗方法之一。同時(shí)根據(jù)污垢的種類可參考超聲波除垢、PIG清管技術(shù)、電場(chǎng)除垢技術(shù)等物理清洗方法。如果設(shè)備表面附著大量的油污，可以考慮微生物清洗，它是利用微生物將油污轉(zhuǎn)化為無毒無害的水溶性物質(zhì)的方法。這種清洗把污染物（如油類）和有機(jī)物徹底分解，是一種真正意義上的環(huán)保型清洗技術(shù)。

3 結(jié)論

總之，換熱器的安全平穩(wěn)運(yùn)行是保證化工廠安全有效生產(chǎn)的前提，定期維護(hù)可以減少換熱器在生產(chǎn)中的事故；同時(shí)，操作人員應(yīng)該嚴(yán)格遵守開停車操作規(guī)程，并加強(qiáng)換熱設(shè)備的日常維護(hù)和相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

[1]高和平，葉秀絲，鐘宏偉.管殼式換熱器設(shè)計(jì)分析[J].化學(xué)工程與裝備，2014（5）：122-123.

[2]錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3]黃鄭華，李建華.換熱設(shè)備危險(xiǎn)性分析及安全對(duì)策[J].化工勞動(dòng)保護(hù)，2001（3）：82-85.

[4]姚玉金，吳文召.管殼式換熱器故障分析及維修處理[J].清洗世界，2014（7）：26-28.□

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.05.028

TQ051.5

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1008-553X（2016）05-0094-02

2016-07-26

韓雅妮（1985-），女，碩士研究生，從事化工教學(xué)、化工設(shè)計(jì)與研究工作，18109313943，hanyn1985@163.com。