板式换热器泄漏原因分析及防护措施
摘要：文章介绍了板式换热器在使用中出现的泄漏故障,并对此进行了分析,同时针对本次事故发生的原因提出了相应的预防措施。
板式换热器是一种结构紧凑、性能高效的换热器。与同样换热能力的管壳式换热器相比,板式换热器的占地面积只相当于管壳换热器的1/4左右。板式换热器传热效率高,能使两种热交换流体子较低的流速下增加扰动,强化传热,传热系数K值比管壳式换热器提高了3-5倍。板式换热器组装灵活,只要增减板片数量或改变板式组装流程既可满足板式换热器在生产上改变工艺条件和产量的要求,同时热损失小,不需要保温层,质量轻,检维修方便,广泛应用于化工装置中。
1板式换热器的结构特点
板式换热器主要有传热板、垫片和押金装置三部分组成。传热板式薄金属板冲压成人字形波纹而成。每块板的周边密封槽内粘有垫片。通过压紧装置压紧后可达到密封的目的,并由两块板之间形成流道。每块板的四个角上有一个孔道,借助与垫片的配合使两个对角方向的孔与板面上的流道接通。而另外的两个孔靠垫片与板面上流道隔开。一般情况下,冷热两种流体在通道内逆向流动,热介质将热能传递给板片,板片有将热能传递给板片另一侧的冷介质,从而达到热介质温度降低被冷却,冷介质温度升高得到加热的目的。
2H126工艺流程
炔烃萃取精馏岗位T-104塔顶送来的粗丁二烯气相加入脱重塔上塔T-112B第1板,与塔内下降的液相在塔盘上传质传热、精馏分离,最后塔顶得到脱除重组份的粗丁二烯,该丁二烯气相部分经流量仪表FRC705控制流量直接作为脱轻塔T-110加料,另一部分进入塔顶冷凝器H-126a/b/c/d冷凝为液相后,流入脱重塔回流罐R-129。冷凝器H-126A/B/C/D/E/F用循环水做冷剂,脱重系统压力由仪表PRC108通过调节循环水量来控制。脱重塔回流罐R-129液相由回流泵P-120a/b抽出,经回流罐液面仪表LRC116与回流量控制仪表FRC123串级调节后,送T-112B塔顶作为回流。
3脱重塔顶冷凝器H126A/B/C/D/E/F检修中出现的问题
抽提丁二烯装置中脱重塔顶冷凝器H126A/B/C/D/E/F六台板式换热器于1992年6月投入生产以来,运行良好,没有出现过任何泄漏故障。为了减少板式换热器的检修清洗次数,我们在冷热介质的进口管线上设有粗过滤器,防止3—5mm的颗粒杂物阻塞板片通道。2006年大检修我们按照惯例对H126A/B/C/D/E/F进行检查,打开各进出口短管检查进出口短管是否堵塞,若有必要则进行解体检查清理更换密封垫,若不需要更换密封垫则直接恢复,这样可节约检维修费用近10万元。经查发现H126B/C/E关口堵塞严重,于是按照检修规程进行解体检查、清理更换密封垫。负荷切出H126B/C/E进行检修,打开后发现有不少垫片有不同程度的损坏,我们分析认为密封垫片存在质量问题,与厂家联系后,厂家认为密封垫片不会有质量问题,长期以来都是该厂家为我们供货,从来没有出现过质量问题。他们认为我们使用的密封胶质量不好,在安装过程中使用风动扳手时用力不均造成密封垫片受力不均发生断裂泄漏,但是我们一直都是按照检修规程进行检修,以前使用风动扳手也没有出现过这样的问题。
最后双方达成协议由厂家现场指导检修和质量验收,我们则严格按照检修规程进行检修:把板片放在平地上用高压水枪清洗板片,用刮刀对密封槽内残余的粘剂进行清理;严格检查清洗后的板片、密封槽有没有裂纹、穿孔等缺陷;使用厂家提供的密封胶粘接密封垫,并由厂家现场指导;将粘好的板片逐步对齐叠放在御制好的钢板上,五十片板放一垛,上面再压上尺寸相近的钢板,借助槽钢用四条螺栓用力均匀把紧,在室温下固化24h以上;固化结束后再逐片检查,对局部余胶形成的高出胶峰予以清除,对胶条脱槽、滚动扭曲的挑出重新进行清理粘接,清洗固定夹板上流道密封槽,并在框架轨道上涂上二硫化钼,以便可拆卸框架、推拉方便,并按奇数板N—偶数板S—N—S的顺序交替挂在框架上,用手尽可能的拧紧螺栓到一定程度后,然后用专用增力扳手对称进行紧固,边紧边测量,夹板最终尺寸到达拆卸时的尺寸是紧固所有螺栓,试压查漏后投入生产。
运行又不到一周后,H126B/C/E这三 台经检修的换热器又相继发生了泄漏,于是又降低负荷,切出设备进行检修,这次我们坚信是密封垫存在质量问题,与厂家联系后他们立刻来到现场与我们一起分析原因,想办法解决问题,厂家已经意识到问题的严重性,由于长时间的低负荷生产,不能满足下游车间的生产需求,严重影响了公司的生产计划。
经过分析讨论,最后我们一致认为密封胶垫存在质量问题,由于流道进出口处密封胶垫结构不合理,从而造成泄漏。为了降低经济损失,厂家紧急从外地调来500条密封垫片,并连夜配合我们进行检修,在最短的时间内将设备投入使用,从而缓解了生产的被动局面。
4分析原因及采取措施
发生泄漏的原因主要是密封垫片的设计不合理,由于流道进出口处密封胶垫结构不合理,导致介质在板片上的轴向载荷使密封垫片发生轴向弯曲变形,从而造成泄漏。只有对板式换热器的结构有了充分的认识和了解,正确的选用、使用和维修板式换热器,才能可靠的利用板式换热器节能高效的优点,获得更好的经济效益。
板式换热器最薄弱的环节就是密封垫片,密封垫片不仅要密封介质不向环境泄漏,而且要防止冷热介质之间的互混。所以垫片的选型很重要,一定要选则结构合理、质量可靠的密封垫片,其次在验收时一定要仔细防止出现质量或结构不合理等问题。如果在正常情况下板式换热器突然发生泄漏,很可能是由于:板式换热器受到物料压力波动或工作温度过高;垫片长期使用,产生裂纹、老化;板片产生永久性变形,无法固定板片。垫片密封失效后,需将板式换热器打开检修,取下或更换偶数个相邻的故障板片,如果不将走冷热介质的板片同时取下,会造成冷热介质互混。板片尤其是密封槽的检查出现疏忽,胶体的选型和质量问题以及固化时间上出现偏差也会导致密封胶垫在把紧过程中脱槽迸出密封面,出现泄漏造成失败。
其次发生泄漏及时与厂家(供货单位)联系,分析原因,把我们的想法、计划告诉厂家(供货单位),以便厂家(供货单位)采取有效的措施快速的解决问题。
5结束语
板式换热器具有传热系数高、压降小、结构紧凑、质量轻、占用空间小、面积和流程组合方便、零件通用性强、可选择材料广以及容易实现规模化生产等特点,已被广泛应用于石油化工、食品、机械、冶金和船舶等领域。为了保证板式换热器的正常运行,延长关键部件(如板片、胶垫)的使用寿命,了解掌握板式换热器出现的故障及其产生原因和处理方法显得尤为重要。
[参考文献]
[1]杨崇麟.板式换热器工程设计手册[M].北京:机械工业出版社,1995.
[2]钱颂文.换热器设计手册[M].北京:化学工业出版社,2002.
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