1、水煤浆宽温耐硫变换换热器泄漏原因分析及应对措施 随着化工行业的大型化趋势，水煤浆气化配套宽温耐硫变换工艺已经普遍应用与煤化工行业，由于该工艺使用时间较短，系统中存在这样或那样的问题，反映出来就是设备的泄漏停车，其中静止设备中换热器泄漏最经常遇到。原因有工艺方面的问题，也有设备的先天缺乏，还有施工质量控制等方面的因素。本文的重点是对该类设备问题进行分析，并在工艺操作及设备的制造安装方面来控制防止造成泄漏。1、对国内变换工艺设备泄漏情况调研1、安徽某化肥单位出现变换两台废锅全部泄露，造成系统停车，损失巨大，主要现象是上下压废热锅炉合成气泄露至蒸汽侧。原因分析：（1）设备泄漏原为设计结构没有无废锅进
2、水防冲板结构，造成水流直接冲击换热管。（2）设备操作温度高，液位控制过低，引起换热管气相局部振动。（3）另一方面就是管子质量可能存在质量问题。2、山东某水煤浆工艺煤化工单位蒸汽过热器甲醇合成产蒸汽带水。原因分析：带液冷激造成泄漏。3、陕西某石化下属煤化工单位2#蒸汽发生器、蒸汽发生器、水冷却器泄露，原因分析：是折流板间距过大形成共振所致，后增加一层支撑板进行加固后效果明显。综合分析：近年通过对多家该类工艺的使用状况的考察，耐硫变换中主要是软水加热器、水冷却器、中低压废热锅炉的泄漏。具体泄漏状况分析如下：（1）设计进水冲刷换热管，造成U型弯处振动，从而引起换热管与折流板磨损泄露。（2）设备设计折
3、流板间距过大。（3）设备制造质量问题。（4）变换工艺气冷却过程中存在凝液现象即微观气蚀造成管子局部振动，应力传递到管头焊接处，造成裂纹泄漏。（5）变换工艺气与换热介质温差较大，工艺气在此管程中容易形成气液两相流，造成设备换热管振动，管头焊接接头疲劳泄露。2、针对以上问题应对措施2.1. 设计结构方面：2.1.1. 中低压废锅脱盐水进口已设计挡板，防止水流直接冲刷造成的管程振动问题；2.1.2. 软水加热器、水冷却器、中低压废热锅炉折流杆间距选择适当的折流杆间距；2.1.3. 中低压废锅脱盐水流向设计先预热，再与进口高温变换气换热蒸发，整体受热较均匀，防止了设备膨胀不均匀问题，该流程还最大程度减
4、少设备内部蒸汽气流死区；2.1.4. 气液两相流现象不能从根本上消除，因此只能从设备结构方面考虑尽量分散该现象引起的应力集中。强度焊+强度胀能消除过大的振动及抵消一局部应力，是比较理想的连接方式。2.1.5. 折流板管孔设计双面倒角，防止棱角与换热管划伤。2.2. 设备制作方面：制造过程见证、流探伤查记录及查看探伤情况、试压要求现场见证。2.2.1. 入厂检验。设计现状：本批次换热设备换热管标准采用GB13296-2023GB9948-2023两标准。25换热管，GB13296-2023标准外径偏差为，壁厚偏差为。GB9948-2023标准外径偏差为0.20mm，壁厚偏差为监控要求：换热管应按
5、相关标准逐项验收，精确测量内、外径及其公差范围。 2.2.2. 对接设计现状： 废热锅炉与水冷却器因管束较长，换热管需要局部拼接监控要求：需对拼接接头严格检查，对口错变量0.30mm。坡口采用机械加工方法，且焊前清洗干净。通球试验合格。焊接接头RT级合格。对接后逐根液压试验，试验压力符合设计要求。2.2.3. 换热管弯制监控要求：换热管弯管前按设计数据一次性切好换热管，防止穿管后再次用砂轮机修磨。 弯制过程采用冷弯。 弯段换热管圆度偏差. 弯管段及相邻直段按设计要求固溶处理。2.2.4. 管板堆焊过程。设计现状： 设备为了节约本钱均采用堆焊管板。监控要求：基材堆焊外表加工后堆焊层进行PT 级合
6、格。堆焊层外表应平整，平面度公差1mm。堆焊层均匀过渡层和表层最小厚度3mm。焊条或焊带符合设计要求。2.2.5. 管孔加工设计现状：换热器规格常规设计为25mm，管孔孔径均为符合GB 151-1999要求。管孔与管板垂直度一般为0.15mm，管孔粗糙度要求为6.3µm监控要求：加强测量管孔孔径公差，要求制造单位逐孔测量，保证孔径在规定公差范围，保证粗糙度。2.2.6. 孔桥宽度监控要求：抽查每个管板出钻侧孔桥宽度，96%数据符合GB 151规定。2.2.7. 折流板 管孔孔径均为符合GB 151-1999要求，管孔中心距偏差0.3mm，允许4%相邻两孔偏差0.5mm，要求双侧倒角
7、加工，钻孔后应去除管孔周边毛刺。 同时折流板一并钻孔，确保每根换热管所通过的管板与折流板上的管孔在同一中心线上。2.2.7. 管束穿管过程。监控要求：管板管孔内、换热管管头清理干净，无油污、铁销、灰尘。除去槽边毛刺，不允许有影响胀接紧密性的杂质存在。穿管过程不允许使用硬质强制穿管。2.2.8. 涨焊顺序。建议采用先焊后胀工艺。如采用先胀后焊工艺，在焊第二道时，15mm不胀的长度内密封空气受热膨胀，会把空气柱中的氮、水蒸气等带入熔池，形成析出型气孔。局部浮在上表层而又外观未显现的“皮下气孔,在使用一段时间后显露出来,而造成泄漏。2.2.9. 管头焊接。设计现状：设备换热管与管板焊接采用两道焊，第
8、一道完成3/5，壳程以0.2MPa含氨1%空气进行气密性试验，第二道起弧位置与第一道错开180。监控要求：焊道工作量控制符合3:2设计值。中间壳程气密性试验方法有效性见证。二道起弧位置控制。管板倒角深度到位，换热管角焊缝焊高符合设计图纸。2.2.10. 胀接方式。设计现状：全部换热器换热管与管板连接方式均为强度焊+贴胀。各台换热器管头焊接H值见表四，符合大于1.4t强度焊要求。监控要求：管孔开槽宽度3mm、槽间距为6mm、深度0.5mm符合设计图。胀接深度、压力严格控制（参考制造单位施工工艺）。2.2.11. 管束尾部支撑。设计现状：靠近弯管段折流板A+B+C 之和不大于无支撑跨距数据1850
9、mm，弯管部位可设置扁钢条装配作为附加支撑。监控要求：附加支撑组装点焊不得与换热管焊接，同时焊接牢固防止造成换热管磨损。2.3. 设备安装方面：在运输、安装过程中，采用的吊装工具几乎都是钢丝绳，很容易将管束的防腐层破坏及划痕，这也会造成腐蚀的产生。2.4. 操作本卷须知：开车时保证废锅液位至50%，导气要缓慢，控制好升压、升温速率，操作中要控制好热负荷、入口变换气温度、蒸汽压力、锅炉给水的压力、温度及排污量以免影响液位过低发生干烧，要定期排污、控制好锅炉水指标并及时加药。废锅泻压时由于系统刚停，废锅内锅炉水温度还较高，在泄压时应缓慢，应保证废锅有液位，控制好降压降温速率，逐渐将废锅压力降下。总之在宽温耐硫变换工艺应用过程中，不管设备还是工艺都在逐步发现问题并优化，特备是针对换热器泄漏问题各单位都采取了大量的防治措施，并取得了良好的效果和效益。但换热器泄漏的现象还时有发生，仍是影响变换正常运行的重大因素，还要进一步分析和采取相应的防治措施，从根源上解决宽温耐硫变换换热器泄漏问题。