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20000m~3h空分设备主换热器泄漏分析及处理

时间:2015-12-24  来源:中国反应釜网  作者:[db:作者]  浏览次数:238

  *故障处理* 20000m3/h空分设备主换热器泄漏分析及处理钟晓龙1,陈刚2(1.杭州杭氧股份有限公司石化装备部,杭州市东新路388号310004;2.南京扬子石化比欧西气体有限责任公司,南京市大厂区210048)胀空气通道,并产生冰堵,使其泄漏,产品氮的纯度由2x10―62下降到147x10―62.通过对空分设备的流程和换热器结构的分析,正确判断了泄漏情况;在此基础上对换热器进行了修复,空分设备产品氮纯度达到了设计值。

  计、制造工艺的技术工作,现为杭州杭氧股份有限公司石化装备部技术科长。

  南京扬子石化比欧西气体有限责任公司c套20000m3/h空分设备1998年由PRAXAIR公司成套供货,采用内压缩流程,其中主换热器组流道采用高、低压混合布置。建成投产以来一直运行正常。

  1故障经过简述2004年6月24日约13 30,由于空压机主控电气柜一空气开关跳闸而导致空分设备停车。电气人员进行相关检查并更换空气开关后,于15:20左右重新开车。夜里值班人员发现主换热器组低压空气(A)流道运行阻力达1MPa,即判断为增压机后冷器发生泄漏,冷却水进入A流道,导致冰堵。于是,从6月29日至7月1日对主换热器组进行局部加温吹扫,合格后重新开车。发现下塔压差大,水分已进入下塔,说明上次加温不彻底。遂于7月表1主换热器组流道排列2日开始进行大加温。5日凌晨重新开车,发现氮气产品不合格,从上塔出来的氮气产品纯度为2x10-62,而经过主换热器组换热后达到了147x10-62,表明主换热器组有漏点。

  C套空分设备的主换热器组由6台换热器组成,分成南北各3台的两排。经过排查发现南侧中间的1台换热器有泄漏。将故障换热器的氮气出口管从管网中切出放空后,产品氮气纯度达到了要求。但是,这样处理后,有1/6的产品氮气被放空,损失很大。经过了充分的分析论证后,于2005年4月下旬对故障换热器实施了修复。

  2泄漏情况的分析及判断6台铝制板翅式换热器单元组装如所示,其结构特点是:换热器的工作压力高,各流道工作压差大:A流道2.586MPa、B流道5.513MPa、C和D流道0.759MPa、E流道3.79MPa;且封头位置的布置紧凑,接管、封头的壁厚大,给修理造成一定的难度。

  主换热器组流道排列见表1,流道排列按表1布置重复7次。可见,所有流道均与D流道相邻,即假如A、B、C、E流道与D流道存在互漏,都会不同程度地导致D流道氮气纯度的下降。

  20000m3/h空分设备部分流程如所示。增压机后冷却器泄漏导致冷却水进入A流道,产生冰堵,使通道泄漏。加温吹扫后发现流道互漏,经过D流道的氮气纯度从2x10-62下降到147x10-602,而其他流道指标正常,基本可以判定是D流道与其他流道有互漏。

  但为了确定D流道与哪一个流道存在互漏,在后面的修复工作时,首先进行了互漏流道的检查工作,检查结果也证明只有A、D流道互漏。

  针对A流道泄漏至D流道的空气量进行了估算,并且对泄漏点做了假设计算,以便对下一步的修复工作给予指导;并对泄漏位置进行了分析。

  2.1泄漏空气量估算空分设备运行时的氮气流量Qn2=46059m3/h,则泄漏到氮气流道的氧气量Q2:假设只有低压空气(A)流道的空气泄漏到氮气(D)流道,泄漏的空气量0.是:也就是A、D流道的互漏导致A流道有32.24m3/h的空气量漏到D流道,从而,使得氮气纯度降至147x 2.2泄漏点大小估算众所周知,发生冰冻破坏应在换热器的0°C区域。首先假设泄漏点是1个小孔(如所示),进而来计算其直径。已知A流道的工作压力Pa= 2.586MPa,D流道的工作压力PD=0.759MPa,且查得2―2断面处空气密度P=9.746g/m3.针对图示1一1、2―2断面,可以列出气流的伯努利方来自除尘器那么,贝IJ,小孔的直径:小孔的面积= -断面处的压力,Pi -1一1断面处的气流速度,Vi一气体流经小孔时的压力损失,因泄漏点发生在约1mm多的隔板上,估算时忽略。

  因而,。

  由于增压机后冷却器泄漏,干燥空气夹带着冷却水进入了约30m高处的主换热器组的低压空气(A)流道进口。空气夹带着水呈雾状在管道中流动,进入封头后,体积扩大,流速降低,夹带在空气里的水从空气里分离出来。

  (1)正对着管口的换热器导流口区域因流路较短,分离不充分的半雾状空气进入导流口,流动至0°C区域时积霜,减少了流通面积,增大了流动阻空气向封头两端流动时,因流路变长,流动至41、107层导流口区域时,夹带水从空气里分离出来,流入41、107层导流口,流动至0°C区域积冰,造成冰堵,破坏隔板。不但减少了流通面积,增大了流动阻力,且在加温吹扫后,冰融化,露出破坏点,造成泄漏。

  通过41、107层导流口区域再向封头两端流动的空气,因夹带水已经从空气里分离出去,故不会对这部分流道层造成损伤。

  经过分析后认为,主换热器组内部必定还存在其它因冰堵而造成的隔板变形,只是未顶破而已,将会对产品的使用寿命造成一定的影响。

  3检查修复31互漏流道的检查确定互漏流道时,充分利用了空分设备上的阀门,并加部分盲板,以最大限度地减少现场工作量,通过分别对A、B、E流道充压来检查D流道的泄漏情况。

  首先,将故障换热器D流道的进口管道割开,加上盲板,出口端关闭了原来被用来放空受污染氮气而设置的放空阀。然后,通过DCS控制系统分别关闭相应流道的阀门,并通过相应的放空、排液或旁通阀分别对A、B、E流道充压,用U型管来检查D流道的泄漏情况。

  经过上述步骤的检查,确认了低压空气(A)和氮气(D)流道之间有泄漏。

  3.2泄漏层的判定及修复明确了A、D流道互漏后,切割下D流道的封头,用涂肥皂水的方法检查发生泄漏的层,并进行修复。

  4结束语由于前期技术准备工作做得比较充分,使得后面的修复工作进行得比较顺利,取得了满意的效果。开车后,氮气的纯度指标达到了设计要求。

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