楊 蓓

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北荊門 431910）

1 換熱器的結(jié)構(gòu)和工作原理

根據(jù)工藝流程，換熱器可以分為高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器、冷熱換熱器、熱熱換熱器等。

（1）高溫?fù)Q熱器、低溫過熱器均為管殼式換熱器，換熱管為蛇形翅片管。其結(jié)構(gòu)為殼程為轉(zhuǎn)化煙氣，管程為蒸汽，設(shè)備本體采用全焊接結(jié)構(gòu)，蛇形換熱管與管板并沒有焊接，以使蛇形翅片換熱管自由伸縮膨脹。

（2）冷熱換熱器、熱熱換熱器為管殼式換熱器，換熱管為列管式，用于高溫爐氣和低溫爐氣的換熱。冷熱換熱器、熱熱換熱器設(shè)有高溫爐氣副線和低溫爐氣副線，可根據(jù)工藝要求相互進(jìn)行調(diào)節(jié)。高溫爐氣由管程進(jìn)行流通，低溫爐氣由殼程進(jìn)行流通，管程和殼程都設(shè)有排酸管，定期對設(shè)備內(nèi)的冷凝酸進(jìn)行人工排污。設(shè)備整體采用全焊接結(jié)構(gòu)，煙管采用先脹后焊的制造工藝。

（3）省煤器為管殼式換熱器，換熱管為蛇形翅片管。其工作原理為，鍋爐給水經(jīng)省煤器進(jìn)入鍋爐汽包，加熱的水經(jīng)下降管進(jìn)入下部鍋筒，鍋筒內(nèi)的水經(jīng)高溫?zé)煔饧訜岙a(chǎn)生的汽水混合物經(jīng)鍋筒上方的上升管進(jìn)入汽包，組成循環(huán)回路。殼程為煙氣，管程為鍋爐水，設(shè)備整體采用全焊接結(jié)構(gòu)，并在箱體一側(cè)設(shè)有膨脹板。

（4）酸冷卻器為管殼式換熱器，換熱管為列管式。其工作原理是，管程內(nèi)用循環(huán)水對殼程內(nèi)的酸進(jìn)行冷卻降溫，滿足儲存和輸送的要求。

（5）工業(yè)水換熱器為板式換熱器，其工作原理是各板片間形成薄矩形通道，流體在板片之間運(yùn)動形成換熱。

2 換熱器泄漏的危害

換熱器一旦泄漏，輕則造成能耗增大、成本增高，浪費(fèi)較大；重則造成大量的煙氣、鍋爐水混合，硫酸、循環(huán)水混合形成腐蝕性介質(zhì)，嚴(yán)重腐蝕換熱器本體及換熱管，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行（圖1）。同時(shí)，還會大大增加裝置的負(fù)荷，吸收率下降，二吸塔出口氣溫也同步升高，隨著出塔氣溫的升高及吸收率的下降，進(jìn)入脫硫裝置的酸霧和SO2含量也將增加，尾氣指標(biāo)不易控制，排放形態(tài)白色濃煙明顯，增大企業(yè)環(huán)保壓力。

圖1 省煤器內(nèi)翅片管腐蝕

3 換熱器泄漏檢測常用方法

針對換熱器列管系統(tǒng)泄漏的檢修工作難度極大，即便是排除如此龐大的列管數(shù)量，相關(guān)工作人員也必須采取更加高效的方式進(jìn)行檢查。目前，硫酸行業(yè)針對換熱器泄漏檢測的方式主要有以下7 種。

3.1 渦流檢測

利用電磁感應(yīng)原理，通過檢測被檢測工件內(nèi)感生渦流的變化來無損地評定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測方法稱為無損檢測。在工業(yè)生產(chǎn)中，渦流檢測是控制各種金屬材料及少數(shù)非金屬（如石墨、碳纖維復(fù)合材料等）及其產(chǎn)品品質(zhì)的主要手段之一。與其他無損檢測方法比較，渦流檢測更容易實(shí)現(xiàn)自動化，特別是對管、棒和線材等型材有著很好的檢測效果。

3.2 滲透檢測（表面著色探傷）

對換熱器管口焊縫、管板及換熱器本體進(jìn)行表面著色探傷，能夠較快速準(zhǔn)確地檢測出泄漏點(diǎn)及缺陷點(diǎn)，但該方法無法檢測管束管口于管板口等齊焊縫內(nèi)側(cè)。

3.3 殼程打壓法

換熱器殼程打壓法是指在換熱器殼程中，通過注入水加壓來檢測和排除可能存在的泄漏的一種方法，常用于檢測換熱器可能存在的管板泄漏和管子焊接不良等問題。通過換熱器殼程打壓法，可以有效檢測并解決換熱器殼程中可能存在的泄漏問題，提高換熱器的運(yùn)行效率和安全性。實(shí)施此項(xiàng)技術(shù)時(shí)需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程和安全要求進(jìn)行，以避免安全事故的發(fā)生。

3.4 管程打壓法

換熱器管程打壓法是指在換熱器管程中，也是通過注入水加壓來檢測和排除泄漏問題的一種方法，常用于檢測換熱管泄漏和管子焊接不良等問題，特別是針對省煤器類換熱器。其作用與操作注意事項(xiàng)，與殼程打壓法基本相同。

3.5 注入著色劑法

將著色劑與試壓水混合，在殼程的進(jìn)口或出口設(shè)置注入泵與之連接，通過注入泵將著色劑緩慢注入換熱器內(nèi)，直到壓力達(dá)到換熱器試驗(yàn)所需壓力。觀察換熱器壓力表及滲漏情況，如果管程內(nèi)或殼程外表面出現(xiàn)著色劑滲出情況，則換熱器存在泄漏問題。該方法適用于一些因輕微滲漏而壓力試驗(yàn)不合格的情況，特別是板式換熱器板片中間泄漏的發(fā)現(xiàn)。

3.6 宏觀檢測法

該方法主要針對蛇形翅片管及管束管口有防護(hù)裝置的換熱器。因蛇形翅片管的結(jié)構(gòu)特殊，其翅片的腐蝕、銹蝕程度可以較為準(zhǔn)確地反應(yīng)出該換熱器的狀態(tài)。腐蝕或銹蝕嚴(yán)重的翅片管不僅耐用度受到影響，其換熱效率也大為降低。

另外，一旦發(fā)現(xiàn)管束管口的防護(hù)裝置有破損、裂紋、損壞等現(xiàn)象，就必須進(jìn)行更換，并檢查管束管口，避免因防護(hù)裝置失效造成的管束管口損傷惡化情況。

3.7 煙餅法

通過在換熱器注入煙餅狀的檢測物質(zhì)，利用煙霧來確定泄漏點(diǎn)的位置。在煙霧擴(kuò)散時(shí)，煙霧會從泄漏點(diǎn)處漏出，可以通過觀察、聽聲、嗅聞等方式來判斷泄漏的位置。確定泄漏點(diǎn)后，需要將管束內(nèi)的介質(zhì)排空，以便進(jìn)行修補(bǔ)或更換操作。這種方法適用于換熱器煙箱檢查，能夠快速、準(zhǔn)確地確定泄漏點(diǎn)位置，并進(jìn)行針對性的修補(bǔ)或更換。

4 常用維修方法

針對不同結(jié)構(gòu)、不同泄漏點(diǎn)的換熱器，常用維修方法主要有以下4 種。

4.1 旁通法

對已發(fā)現(xiàn)的少數(shù)泄漏蛇形翅片管式換熱管，首先要測量相鄰換熱管管壁厚度，確保其厚度達(dá)到使用要求，然后通過廢棄泄漏換熱管、將相鄰的換熱管以旁接方式使其管程流通。該方法成本最低、實(shí)施難度不大，也不會影響整套系統(tǒng)的換熱能力，在生產(chǎn)過程中能快速、有效地解決泄漏問題，達(dá)到理想的檢修效果（圖2）。

圖2 對泄漏換熱管進(jìn)行旁接

4.2 堵頭封堵法

換熱列管換熱器、U 形管換熱器進(jìn)行檢修時(shí)，對已發(fā)現(xiàn)少數(shù)泄漏的列管利用堵頭封堵兩頭，使其不再進(jìn)行換熱，避免發(fā)生竄氣現(xiàn)象。該方法成本低、實(shí)施難度不大，也不會影響整套系統(tǒng)換熱能力，在生產(chǎn)過程中能快速有效地解決竄氣泄漏問題，達(dá)到理想的檢修效果（圖3）。

圖3 換熱列管堵頭封堵

4.3 換熱管內(nèi)接管法

對于換熱列管較長、泄漏點(diǎn)離管口較近的情況，其內(nèi)部竄氣影響較少及少量泄漏的換熱器列管，采用外徑比泄漏換熱列管內(nèi)徑尺寸稍小，具有一定厚度、強(qiáng)度的同材料管道，用千斤頂壓入泄漏換熱器列管內(nèi)，達(dá)到封閉列管泄漏點(diǎn)的目的。

4.4 更換法

對于泄漏問題比較嚴(yán)重、無法通過修補(bǔ)等方法來解決的換熱器，通常采用更換法。通過換熱器泄漏檢測的更換法，可以解決泄漏問題，保證生產(chǎn)線的正常運(yùn)行和穩(wěn)定性。更換換熱器的成本比較高，需要考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性等因素，因此在更換操作前需要進(jìn)行充分的檢測和評估，以確定更換是否必要。

5 檢修方案

5.1 維修操作

應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對泄漏原因進(jìn)行分析，采取合適的檢測方法和維修方法，消除潛在的危害因素。首先將整個系統(tǒng)的溫度降低到一個合適的作業(yè)溫度，配合檢測確定泄漏點(diǎn)，經(jīng)過旁接、堵頭封堵或更換檢修作業(yè)后，再次進(jìn)行打壓檢測確保檢修合格。

5.2 預(yù)防與維護(hù)

換熱器的預(yù)防與維護(hù)同樣重要。換熱器屬于靜設(shè)備，在日常使用中必須對工藝各項(xiàng)操作、控制指標(biāo)嚴(yán)格管控，并根據(jù)其換熱效能制定吹掃、清洗、檢測計(jì)劃，確保換熱器始終保持良好狀態(tài)。

6 結(jié)束語

盡管換熱器的泄漏量可能占比不高，但將直接影響換熱率出現(xiàn)大幅下降，對于整體生產(chǎn)有很大影響。因此，必須高度重視系統(tǒng)內(nèi)部的冷凝酸排放情況檢查工作，要及時(shí)做好冷凝酸的清除工作。從本文的分析不難看出，換熱器的泄漏問題對于整個工藝流程轉(zhuǎn)化率的保障至關(guān)重要，同時(shí)也是系統(tǒng)優(yōu)化升級的難點(diǎn)，因此必須提高換熱器維護(hù)與檢修工作的質(zhì)量。