華文鋒

摘要：通過對影響煤化工換熱器長周期運行的原因分析，重點探討循環(huán)水流速對換熱器的重要影響，加強換熱器循環(huán)水流速監(jiān)控，保證正常流速是保持換熱器長周期運行重要措施。

關(guān)鍵詞：流速;換熱器;影響;措施;

1引言

在煤化工生產(chǎn)中，為了工藝需要，常常需要把低溫液體加熱或把高溫液體冷卻，多數(shù)需要通過循環(huán)水傳遞熱量來實現(xiàn)。維護好可運行二至三年才大修，提高生產(chǎn)效率。因此，換熱器在化工生產(chǎn)中具有非常重要的地位，保持換熱器長周期運行意義重大。

2影響換熱器長周期運行的原因

2.1循環(huán)水水質(zhì)指標不合格造成換熱器運行時間短

目前，煤化工行業(yè)循環(huán)水換熱器存在的主要問題是腐蝕、結(jié)垢、黏泥沉積問題，這也是循環(huán)水處理最終要解決的問題。換熱器一旦出現(xiàn)嚴重的腐蝕、結(jié)垢、就會造成列管堵塞、或造成腐蝕泄漏進而循環(huán)水被工藝介質(zhì)污染，就需要停車檢修，很大程度上影響了生產(chǎn)的正常進行。

2.2循環(huán)水流速對列管式換熱器的影響

針對列管式換熱器，分水走管程和水走殼程兩種，主要包括流速和進出水溫度兩項指標。國標GB/T50050—2017《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》對間冷開式循環(huán)水水質(zhì)指標作了以下規(guī)定：循環(huán)冷卻水在管程換熱器的流速應(yīng)大于1m/s;循環(huán)冷卻水在殼程換熱器的流速應(yīng)大于0.3m/s;設(shè)備傳熱面冷卻水側(cè)壁溫不宜高于70℃，冷卻水出水溫度宜小于45℃。有關(guān)研究證明當管程流速小于1m/s或殼程小于0.3m/s的換熱器普遍存在污垢和垢下腐蝕的問題。通常換熱器的進出水溫差宜控制在6-10℃比較合適，換熱效果會好。出水溫度過高會造成結(jié)垢或阻垢藥劑失效，因此加強對換熱器流速和溫度監(jiān)控意義非常大。

2.2.1檢測并拆檢換熱器進行流速影響分析

為查找循環(huán)水流速對換熱器的影響，我們在大修前兩個月抽取了客戶6臺列管式換熱器作為重點進行檢測分析，分水走管程式和殼程式各3臺，并對換熱器進行了編號。換熱器冷卻水進出水溫差均在6-10℃范圍內(nèi)，出水溫度均在45℃以下的范圍。并連續(xù)對兩個月的流速進行了記錄，檢測發(fā)現(xiàn)，當換熱器在流速達標的狀況下，流速數(shù)據(jù)變化趨勢不太明顯，當流速越低時變化趨勢越快，流速下降率越高。因隨后到達大修周期，我們繼續(xù)跟蹤了客戶對換熱器的拆檢清洗工作。發(fā)現(xiàn)編號1、3、5、6號流速偏低的換熱器結(jié)垢現(xiàn)象明顯，水走管程式列管因結(jié)垢變窄，水走殼程式列管外壁附垢明顯。而編號2、4流速達標的換熱器無明顯結(jié)垢現(xiàn)象。結(jié)合這些檢測數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)流速低容易形成結(jié)垢，也會加速形成結(jié)垢。流速的判定標準：水走管程式以列管內(nèi)的水流速為準，水走殼程式以列管內(nèi)的水流速為準。

當前，化工行業(yè)普遍使用超聲波流量計對換熱器流量流速進行檢測，它的主要原理是超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息，通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算出流量。換熱器流速的計算常用進出水流量除以換熱器中水通過的總截面積，得到單位面積的流速。通常用以下公式：

V=H/（N*￠1/n）;（水走管程）①

V=H/（S-N*￠2）;（水走殼程）②

公式中V：流速;H：換熱器進（出）水流量;N：列管數(shù)量，n為程數(shù);￠1：單個列管內(nèi)徑面積;￠2：單個列管外徑面積;S：換熱器筒體截面內(nèi)徑面積。

2.2.2利用監(jiān)測換熱器進行流速影響分析

為進一步驗證流速對換熱器的影響，公司又利用監(jiān)測換熱器進行了模擬試驗，對兩種同樣的監(jiān)測換熱器在相同的飽和蒸汽介質(zhì)壓力下，進出水水溫、溫差均符合標準，流速分別在0.5米/秒，1米/秒的條件下，連續(xù)運行兩個月，發(fā)現(xiàn)流速低的有明顯結(jié)垢和物質(zhì)粘附現(xiàn)象。并通過稱重計算粘附速率分別為19mg/（cm2﹒月）、10mg/（cm2﹒月）、流速低的粘附速率較高，未達標;反之流速高的，粘附速率低。國標規(guī)定粘附速率不高于15mg/（cm2﹒月）。通過以上兩個實驗再次證明，換熱器內(nèi)循環(huán)水流速低容易產(chǎn)生結(jié)垢，并且粘附速率較快。針對進出水溫差對換熱器的影響，我們同樣采用監(jiān)測換熱器進行簡單實驗，并調(diào)節(jié)蒸汽介質(zhì)壓力，不同進出水溫差和相同流速條件下，發(fā)現(xiàn)溫差大，出水溫度高結(jié)垢傾向明顯。通過實驗再次驗證了低流速，進出水溫差大對換熱器會產(chǎn)生較大結(jié)垢影響。

3保持換熱器長周期運行的主要措施

3.1加強對換熱器流速和溫度的日常監(jiān)控

為保持換熱器正常運行，至少應(yīng)每月對換熱器流速進行兩次檢測，掌握流速變化趨勢，通過調(diào)節(jié)進出水閥門，進出水量使其符合標準流速，保持良好的運行工況。建立臺賬收集運行數(shù)據(jù)，加強進數(shù)據(jù)分析。同時，采取一些必要的措施穩(wěn)定流速和溫度。另外還要加強日常檢查維護，避免因其它原因造成水溫過高，形成結(jié)垢、腐蝕，或藥劑失效。最后，在投用前還要做好換熱器的清洗和預(yù)膜工作，為延長使用周期打好基礎(chǔ)。

3.2加強對循環(huán)水日常指標的管理

保持換熱器的長周期運行，間接上要加強對循環(huán)水水質(zhì)的管理。首先要對濁度、堿度和鈣硬、PH值、總鐵等影響結(jié)垢腐蝕主要指標的管控，通過加酸堿、調(diào)節(jié)補排水濃縮倍數(shù)來控制離子濃度。其次，要保證阻垢緩蝕劑的藥劑效果，實現(xiàn)加藥量和藥劑濃度的在線監(jiān)控。再次，要防止工藝介質(zhì)泄露造成水體污染滋生微生物，造成堵塞或垢下腐蝕。

3.3加強對監(jiān)測換熱器的日常檢查

監(jiān)測換熱器是模擬生產(chǎn)中的關(guān)鍵換熱器操作參數(shù)，是模擬用的小型換熱器，通過觀察和定期檢測監(jiān)測試片腐蝕結(jié)垢情況判斷生產(chǎn)換熱器的腐蝕結(jié)垢狀況。

4效果檢查

我們對出現(xiàn)問題的換熱器進行了大修清洗，投入使用后進行運行監(jiān)控，使之保持正常運行工況，持續(xù)幾個月的時間觀察，發(fā)現(xiàn)流速無明顯下降趨勢。同時加強水質(zhì)管控，保持穩(wěn)定合格的循環(huán)水水質(zhì)指標。隨后對換熱器進行拆檢，發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象。

結(jié)語

從影響換熱器長周期運行的因素分析可見，循環(huán)水流速和溫度對換熱器的正常運行有重要影響，本文重點分析流速低對列管換熱器的影響，加強換熱器流速監(jiān)控的措施及意義。它帶來的直接效應(yīng)是延長換熱器運行周期，減少換熱器停車檢修頻次、節(jié)約清洗維修費用，提高經(jīng)濟效益。

參考文獻

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