20000m~3h空分设备主换热器泄漏分析及处理

　　*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。