張彬 趙剛

摘 要：本文分析了煉油化工生產(chǎn)裝置中換熱器設備發(fā)生腐蝕泄漏故障的原因，并針對換熱器設備在生產(chǎn)裝置實際運行過程中存在的問題進行了綜合分析，最后提出了防止換熱器設備發(fā)生腐蝕的預防措施，以保證煉油化工生產(chǎn)裝置中換熱器設備的長周期、平穩(wěn)、安全運行。

關鍵詞：腐蝕；換熱器；結垢；煉油化工

前言

換熱器設備是煉油化工生產(chǎn)裝置中極為重要的一種靜設備，在煉油化工重大設備中占有非常大的比例，將近占到整個煉油化工生產(chǎn)裝置工藝設備總質量的四成左右。換熱器設備的運行狀態(tài)直接關系到煉油化工生產(chǎn)裝置能否安全、平穩(wěn)、長周期運行，而產(chǎn)生結垢和發(fā)生腐蝕是影響換熱器設備安全運行的重要因素。產(chǎn)生結垢現(xiàn)象會降低換熱器的冷熱交換效率，增加生產(chǎn)裝置的能源消耗量，而換熱器設備內部管束表面發(fā)生結垢以后，還會發(fā)生垢下腐蝕現(xiàn)象，引起發(fā)生泄漏現(xiàn)象。腐蝕會致?lián)Q熱器設備內部管束產(chǎn)生穿孔，發(fā)生泄漏故障，使得換熱器內兩種冷熱交換介質相互污染混合在一起，影響煉油化工裝置的生產(chǎn)質量，并造成污染問題。因此，強化換熱器設備的防腐蝕措施是保證煉油化工生產(chǎn)裝置安全、平穩(wěn)、長周期運行和實現(xiàn)節(jié)能降耗的重要措施。

1 換熱器設備產(chǎn)生結垢和腐蝕的原因分析

換熱器設備的結垢與腐蝕根據(jù)工作介質不同，在管束的內表面與外表面均會產(chǎn)生結垢或腐蝕。煉油化工生產(chǎn)裝置中換熱器設備所接觸的工作介質主要是油、油氣、水等三種介質。根據(jù)各煉油化工生產(chǎn)裝置換熱器設備嚴重的腐蝕問題，雖然對于流通介質為水的一側，可以通過水質穩(wěn)定進行預防處理；輕油或油氣一側通過工藝防腐蝕措施加以解決。但是在生產(chǎn)中由于工藝操作條件的波動仍會導致?lián)Q熱器設備局部在苛刻條件下發(fā)生結垢與腐蝕。具體原因如下所述。

1）煉油化工生產(chǎn)裝置工藝流程存在先天性的設計缺陷問題，例如：換熱器設備位置高，系統(tǒng)中工藝管線過長；換熱器設備串聯(lián)，而進出口管徑太細等設計缺陷因素，會造成冷介質管道內循環(huán)水流速低流量小，水中的懸浮物沉積會導致管道內產(chǎn)生垢下腐蝕。油或油氣熱一側介質溫度較高，冷熱溫差較大，會加速換熱器設備管束腐蝕；而且隨著生產(chǎn)裝置改建或者擴建，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的改造進度跟不上設備更新?lián)Q代速度。

2）在煉油化工生產(chǎn)裝置中，由于換熱器設備處于老舊裝置中經(jīng)過多次檢維修或者年久失修，設備長期沒有進行更新?lián)Q代，多年長周期運行，以致產(chǎn)生嚴重結垢與發(fā)生泄漏故障。

3）在運行操作上對換熱器設備重視程度不夠，在生產(chǎn)操作過程中一般只重視換熱器的出水口溫度，而沒有考慮到循環(huán)水的流速，進水側閥門開度調整比較頻繁，有時閥門開度太小，造成冷卻循環(huán)水流量小流速過低，加劇了換熱器設備內部管束被雜質的堵塞、結垢與腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4）換熱器設備制造質量差。換熱器設備在制造過程中，材料材質存在抗腐蝕不強的問題。

5）換熱器設備檢修標準低。進行檢維修的施工作業(yè)人員素質低，對焊接工藝過程、堵漏、安裝和試壓等關鍵環(huán)節(jié)把關不嚴，沒有一套完整的質量保證措施，以致經(jīng)常出現(xiàn)剛剛維修過的換熱器設備再次出現(xiàn)內部管束泄漏的情況。

6）冷卻循環(huán)水清洗預膜工藝控制差，造成換熱器設備腐蝕。冷卻循環(huán)水在清洗預膜期間，循環(huán)水處于酸性狀態(tài)，水的平均PH值一般處于2.5～5.5左右，這樣一旦清洗預膜工藝控制差，清洗或預膜完成，一旦沒有及時進行排水，酸性水停留在系統(tǒng)管道內的時間過長，非常容易對系統(tǒng)中的換熱器設備產(chǎn)生腐蝕，最終引起泄漏。

2 換熱器設備的腐蝕防護措施分析

常見的換熱器結垢方式通常有四種：生物結垢、化學反應結垢、顆粒結垢和晶體結垢。 生物結垢是換熱器設備主要的結垢方式：循環(huán)冷卻水中存在的微生物是導致?lián)Q熱器冷熱交換效率下降的主要成因。換熱器中流通冷卻循環(huán)水的一側有助于微生物及細菌的生長，致使在換熱器表面形成結垢沉淀物，成為影響換熱器冷熱交換效率的阻力。換熱器設備的防腐蝕措施一般有以下幾種。

1）進行技術改造和設備更新。一是加大換熱器設備更新改造力度，以滿足換熱器設備長周期安全高效運行要求。對于運行多年的換熱器設備，由于其已處于使用后期階段，到了該更新改造的時候，必須對換熱器設備進行更新?lián)Q代，不然換熱器設備將成為制約生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、長周期運行的一個重大隱患因素。二是通過工藝技術改造措施，改善換熱器設備的操作環(huán)境。盡量提高冷卻循環(huán)水的流速，使其流速不超出設計范圍，盡可能使換熱器中的循環(huán)冷卻水溫度不超過設計溫度，這樣以利于減少雜質、污物等的沉積和水處理藥劑的分解、積垢，減緩垢下腐蝕情況，提高換熱器的冷熱交換效率。例如，通過增大冷卻循環(huán)水一側進出口管徑，增加冷卻循環(huán)水流速，改變工藝操作流程等辦法，來減緩換熱器設備腐蝕速度，延長換熱器的使用周期。

2） 針對換熱器設備冷卻循環(huán)水側與油氣側的腐蝕問題，通常采用在換熱器管束表面噴涂TH901或者TH847等防腐涂層的辦法延緩腐蝕。對關鍵的換熱器設備，為了防止腐蝕可以采取更換新型蝶簧墊片、進行材質升級、更新改造和防腐蝕處理等手段，例如某年石化公司在大修期間，對十余臺主要換熱器設備更換增加新型蝶簧墊片，大大降低了換熱器設備管箱墊片的泄漏率，保證了裝置長周期生產(chǎn)運行。

3）冷卻循環(huán)水系統(tǒng)實施清洗和預膜措施。由于冷卻循環(huán)水存在雜質、臟物等情況，使換熱器管束時常發(fā)生堵塞情況，產(chǎn)生結垢層腐蝕現(xiàn)象。某年石化公司生產(chǎn)在裝置停工檢修時，對檢修的換熱器設備采用高壓射流進行沖洗，同時平時又根據(jù)生產(chǎn)需要對裝置中需要維修的換熱器設備進行沖洗。對水處理系統(tǒng)進行了清洗預膜，從目前情況來看，清洗預膜效果一般，不是很理想，換熱器及系統(tǒng)內管線銹垢、粘泥沒有完全清理干凈，僅僅過了幾個月就發(fā)現(xiàn)存在結垢嚴重現(xiàn)象。

4）強化水處理藥劑的管理，選用最優(yōu)的水穩(wěn)劑配方。可以請有關技術專家到現(xiàn)場取粘泥垢樣進行化驗分析，研制開發(fā)新型水穩(wěn)劑配方，并逐步不斷完善進行更新改進。建議供水車間根據(jù)新型水穩(wěn)劑配方，調整工藝操作，摸索出最優(yōu)的工藝操作方案，制定冷卻循環(huán)水場操作規(guī)程，不斷提高冷卻循環(huán)水的質量。

5）對換熱器設備定期進行監(jiān)測，調整運行操作狀態(tài)。對所有換熱器設備每年進行多次的水質化驗分析與普查監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果分析數(shù)據(jù)，對清洗剝離劑進行完善，對換熱器設備冷卻循環(huán)水側的流速及熱介質溫度在設計范圍內進行相應的調整，保持在適合的溫度和流速范圍內。

6）對換熱器設備制造、檢修質量差方面，建立質量保證體系，加強監(jiān)督檢查。針對換熱器設備制造要嚴把質量關，尤其是材質檢查，必須滿足防腐蝕要求。針對換熱器設備的檢修過程，要嚴格檢查檢修程序，嚴控關鍵工序的質量關，實行層層嚴格監(jiān)督把關，杜絕出現(xiàn)一切質量問題，高標準實現(xiàn)設備檢修。

結束語

通過對換熱器設備采取防腐蝕措施，加強設備的技措改造，提高水質運行操作工藝，改進水穩(wěn)劑消除循環(huán)水內的污物雜質，增強換熱器設備的熱交換效率，延長換熱器設備的使用經(jīng)濟壽命，有效地防止換熱器設備的泄漏故障的發(fā)生率，減少因換熱器設備泄漏故障引起的生產(chǎn)裝置非計劃停工問題，提高了生產(chǎn)裝置的能源利用效率和經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]夏強.化工設備換熱器的常見腐蝕與防腐[J].裝備制造技術，2010（03）.

[2]喻付華.化工換熱器的腐蝕問題及防腐措施[J].科技資訊，2013（08）.