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(shè)備發(fā)生腐蝕泄漏故障的原因，并針對(duì)換熱器設(shè)備在生產(chǎn)裝置實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了綜合分析，最后提出了防止換熱器設(shè)備發(fā)生腐蝕的預(yù)防措施，以保證煉油化工生產(chǎn)裝置中換熱器設(shè)備的長(zhǎng)周期、平穩(wěn)、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：腐蝕；換熱器；結(jié)垢；煉油化工

前言

換熱器設(shè)備是煉油化工生產(chǎn)裝置中極為重要的一種靜設(shè)備，在煉油化工重大設(shè)備中占有非常大的比例，將近占到整個(gè)煉油化工生產(chǎn)裝置工藝設(shè)備總質(zhì)量的四成左右。換熱器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到煉油化工生產(chǎn)裝置能否安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行，而產(chǎn)生結(jié)垢和發(fā)生腐蝕是影響換熱器設(shè)備安全運(yùn)行的重要因素。產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象會(huì)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(shè)備內(nèi)部管束表面發(fā)生結(jié)垢以后，還會(huì)發(fā)生垢下腐蝕現(xiàn)象，引起發(fā)生泄漏現(xiàn)象。腐蝕會(huì)致?lián)Q熱器設(shè)備內(nèi)部管束產(chǎn)生穿孔，發(fā)生泄漏故障，使得換熱器內(nèi)兩種冷熱交換介質(zhì)相互污染混合在一起，影響煉油化工裝置的生產(chǎn)質(zhì)量，并造成污染問(wèn)題。因此，強(qiáng)化換熱器設(shè)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(zhǎng)周期運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的重要措施。

1 換熱器設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕的原因分析

換熱器設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕根據(jù)工作介質(zhì)不同，在管束的內(nèi)表面與外表面均會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢或腐蝕。煉油化工生產(chǎn)裝置中換熱器設(shè)備所接觸的工作介質(zhì)主要是油、油氣、水等三種介質(zhì)。根據(jù)各煉油化工生產(chǎn)裝置換熱器設(shè)備嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，雖然對(duì)于流通介質(zhì)為水的一側(cè)，可以通過(guò)水質(zhì)穩(wěn)定進(jìn)行預(yù)防處理；輕油或油氣一側(cè)通過(guò)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(dòng)仍會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器設(shè)備局部在苛刻條件下發(fā)生結(jié)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(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題，例如：換熱器設(shè)備位置高，系統(tǒng)中工藝管線過(guò)長(zhǎng)；換熱器設(shè)備串聯(lián)，而進(jìn)出口管徑太細(xì)等設(shè)計(jì)缺陷因素，會(huì)造成冷介質(zhì)管道內(nèi)循環(huán)水流速低流量小，水中的懸浮物沉積會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)產(chǎn)生垢下腐蝕。油或油氣熱一側(cè)介質(zhì)溫度較高，冷熱溫差較大，會(huì)加速換熱器設(shè)備管束腐蝕；而且隨著生產(chǎn)裝置改建或者擴(kuò)建，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的改造進(jìn)度跟不上設(shè)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(shè)備處于老舊裝置中經(jīng)過(guò)多次檢維修或者年久失修，設(shè)備長(zhǎng)期沒(méi)有進(jìn)行更新?lián)Q代，多年長(zhǎng)周期運(yùn)行，以致產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)垢與發(fā)生泄漏故障。

3）在運(yùn)行操作上對(duì)換熱器設(shè)備重視程度不夠，在生產(chǎn)操作過(guò)程中一般只重視換熱器的出水口溫度，而沒(méi)有考慮到循環(huán)水的流速，進(jìn)水側(cè)閥門開(kāi)度調(diào)整比較頻繁，有時(shí)閥門開(kāi)度太小，造成冷卻循環(huán)水流量小流速過(guò)低，加劇了換熱器設(shè)備內(nèi)部管束被雜質(zhì)的堵塞、結(jié)垢與腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4）換熱器設(shè)備制造質(zhì)量差。換熱器設(shè)備在制造過(guò)程中，材料材質(zhì)存在抗腐蝕不強(qiáng)的問(wèn)題。

5）換熱器設(shè)備檢修標(biāo)準(zhǔn)低。進(jìn)行檢維修的施工作業(yè)人員素質(zhì)低，對(duì)焊接工藝過(guò)程、堵漏、安裝和試壓等關(guān)鍵環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán)，沒(méi)有一套完整的質(zhì)量保證措施，以致經(jīng)常出現(xiàn)剛剛維修過(guò)的換熱器設(shè)備再次出現(xiàn)內(nèi)部管束泄漏的情況。

6）冷卻循環(huán)水清洗預(yù)膜工藝控制差，造成換熱器設(shè)備腐蝕。冷卻循環(huán)水在清洗預(yù)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(yù)膜工藝控制差，清洗或預(yù)膜完成，一旦沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行排水，酸性水停留在系統(tǒng)管道內(nèi)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，非常容易對(duì)系統(tǒng)中的換熱器設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，最終引起泄漏。

2 換熱器設(shè)備的腐蝕防護(hù)措施分析

常見(jiàn)的換熱器結(jié)垢方式通常有四種：生物結(jié)垢、化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢、顆粒結(jié)垢和晶體結(jié)垢。 生物結(jié)垢是換熱器設(shè)備主要的結(jié)垢方式：循環(huán)冷卻水中存在的微生物是導(dǎo)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(cè)有助于微生物及細(xì)菌的生長(zhǎng)，致使在換熱器表面形成結(jié)垢沉淀物，成為影響換熱器冷熱交換效率的阻力。換熱器設(shè)備的防腐蝕措施一般有以下幾種。

1）進(jìn)行技術(shù)改造和設(shè)備更新。一是加大換熱器設(shè)備更新改造力度，以滿足換熱器設(shè)備長(zhǎng)周期安全高效運(yùn)行要求。對(duì)于運(yùn)行多年的換熱器設(shè)備，由于其已處于使用后期階段，到了該更新改造的時(shí)候，必須對(duì)換熱器設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，不然換熱器設(shè)備將成為制約生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行的一個(gè)重大隱患因素。二是通過(guò)工藝技術(shù)改造措施，改善換熱器設(shè)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(shè)計(jì)范圍，盡可能使換熱器中的循環(huán)冷卻水溫度不超過(guò)設(shè)計(jì)溫度，這樣以利于減少雜質(zhì)、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(guò)增大冷卻循環(huán)水一側(cè)進(jìn)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(lái)減緩換熱器設(shè)備腐蝕速度，延長(zhǎng)換熱器的使用周期。

2） 針對(duì)換熱器設(shè)備冷卻循環(huán)水側(cè)與油氣側(cè)的腐蝕問(wèn)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(duì)關(guān)鍵的換熱器設(shè)備，為了防止腐蝕可以采取更換新型蝶簧墊片、進(jìn)行材質(zhì)升級(jí)、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(duì)十余臺(tái)主要換熱器設(shè)備更換增加新型蝶簧墊片，大大降低了換熱器設(shè)備管箱墊片的泄漏率，保證了裝置長(zhǎng)周期生產(chǎn)運(yùn)行。

3）冷卻循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)施清洗和預(yù)膜措施。由于冷卻循環(huán)水存在雜質(zhì)、臟物等情況，使換熱器管束時(shí)常發(fā)生堵塞情況，產(chǎn)生結(jié)垢層腐蝕現(xiàn)象。某年石化公司生產(chǎn)在裝置停工檢修時(shí)，對(duì)檢修的換熱器設(shè)備采用高壓射流進(jìn)行沖洗，同時(shí)平時(shí)又根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)裝置中需要維修的換熱器設(shè)備進(jìn)行沖洗。對(duì)水處理系統(tǒng)進(jìn)行了清洗預(yù)膜，從目前情況來(lái)看，清洗預(yù)膜效果一般，不是很理想，換熱器及系統(tǒng)內(nèi)管線銹垢、粘泥沒(méi)有完全清理干凈，僅僅過(guò)了幾個(gè)月就發(fā)現(xiàn)存在結(jié)垢嚴(yán)重現(xiàn)象。

4）強(qiáng)化水處理藥劑的管理，選用最優(yōu)的水穩(wěn)劑配方。可以請(qǐng)有關(guān)技術(shù)專家到現(xiàn)場(chǎng)取粘泥垢樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，研制開(kāi)發(fā)新型水穩(wěn)劑配方，并逐步不斷完善進(jìn)行更新改進(jìn)。建議供水車間根據(jù)新型水穩(wěn)劑配方，調(diào)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(chǎng)操作規(guī)程，不斷提高冷卻循環(huán)水的質(zhì)量。

5）對(duì)換熱器設(shè)備定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，調(diào)整運(yùn)行操作狀態(tài)。對(duì)所有換熱器設(shè)備每年進(jìn)行多次的水質(zhì)化驗(yàn)分析與普查監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析數(shù)據(jù)，對(duì)清洗剝離劑進(jìn)行完善，對(duì)換熱器設(shè)備冷卻循環(huán)水側(cè)的流速及熱介質(zhì)溫度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，保持在適合的溫度和流速范圍內(nèi)。

6）對(duì)換熱器設(shè)備制造、檢修質(zhì)量差方面，建立質(zhì)量保證體系，加強(qiáng)監(jiān)督檢查。針對(duì)換熱器設(shè)備制造要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，尤其是材質(zhì)檢查，必須滿足防腐蝕要求。針對(duì)換熱器設(shè)備的檢修過(guò)程，要嚴(yán)格檢查檢修程序，嚴(yán)控關(guān)鍵工序的質(zhì)量關(guān)，實(shí)行層層嚴(yán)格監(jiān)督把關(guān)，杜絕出現(xiàn)一切質(zhì)量問(wèn)題，高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)換熱器設(shè)備采取防腐蝕措施，加強(qiáng)設(shè)備的技措改造，提高水質(zhì)運(yùn)行操作工藝，改進(jìn)水穩(wěn)劑消除循環(huán)水內(nèi)的污物雜質(zhì)，增強(qiáng)換熱器設(shè)備的熱交換效率，延長(zhǎng)換熱器設(shè)備的使用經(jīng)濟(jì)壽命，有效地防止換熱器設(shè)備的泄漏故障的發(fā)生率，減少因換熱器設(shè)備泄漏故障引起的生產(chǎn)裝置非計(jì)劃停工問(wèn)題，提高了生產(chǎn)裝置的能源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益。

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