AS系统板式换热器泄漏原因分析及对策
摘要：对AS系统板式换热器泄漏的原因进行深入、系统地分析,并从设备本身和生产操作方法上进行有针对性的改进,解决以往板式换热器经常发生泄漏的问题,保证整个工序的正常生产。
关键词：AS系统;板式换热器;泄漏
中图分类号：TK172 文献标识码：B 文章编号：1008-4371(2010)01-0043-02
板式换热器是回收车间AS脱硫系统的重要工艺设备,肩负着对脱酸贫液和富液进行换热的作用,板式换热器的工况好坏对整个AS系统的工况起着举足轻重的作用。武汉平煤武钢联合焦化公司二回收车间的AS系统板式换热器近几年经常发生泄漏,不仅污染了生产现场的环境,对职工的身心健康造成危害,更重要的是直接影响了脱酸贫、富液之间的换热,进而影响脱酸塔的脱酸效果,并最终造成H2S指标的超标,严重影响了正常生产。
1 AS系统脱酸工艺简介
AS系统脱酸工艺分两系生产,每系有1台固定氨塔、1台挥发氨塔和1台脱酸蒸氨塔。正常生产时,从硫化氢洗涤塔送过来的富液(35℃左右)分成3股分别与脱酸塔底部出来的脱酸贫液、挥发氨塔底部出来的汽提水和固定氨塔底部出来的蒸氨废水等3股热介质(98℃左右)通过板式换热器进行换热,然后进入这3个塔进行蒸馏,底部出来的介质(即脱酸贫液、汽提水和蒸氨废水)与冷介质(即富液)进行换热冷却,然后通过螺旋板冷却器进一步冷却至35℃左右,再送往硫化氢洗涤塔对煤气中的硫化氢进行洗涤成为富液。如此往复循环,连续生产。肩负着换热作用的就是板式换热器。
2 板式换热器结构原理及特点
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道,通过半片进行热量交换。板式换热器主要由框架和板片两大部分组成,板片由各种材料制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹,并在板片的4个角上开有角孔,用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。板式换热器的外部结构图和内部工作原理图分别如图1和图2[1]所示。板式换热器由于具有传热效率高、重量轻、体积小、容易清洗、热损失小以及容易改变换热面积等诸多优点已在化工生产中得到广泛应用,在使用范围大有替代列管式换热器的趋势。
3 板式换热器泄漏原因分析
对于AS系统板式换热器泄露问题,经过几次细心观察,发现有以下几个特点。
1)往往只是从橡胶垫片处泄漏,板片很少内漏。
2)往往是在开、停工或进行倒换操作时容易出现泄漏,尤其是停工时更容易泄漏,正常生产基本不漏。
3)泄漏冷介质的情况多于热介质。根据这几个现象,再结合AS系统工艺和板式换热器的结构原理,总结出导致板式换热器泄漏的主要原因是热胀冷缩和压力波动。以停工操作为例:如果操作工先关闭贫液(热介质)进出口阀门,后关闭富液(冷介质)进出口阀门,在热介质停止流通以后,冷介质仍然在换热器内部流通,将导致换热器的换热片和橡胶垫片的温度急剧下降,发生收缩,橡胶垫片在冷介质的压力下被冲出密封槽,进而发生冷介质泄漏。
4 改进方案
根据以上分析,从设备结构上和生产操作上进行了改进。
4.1 设备结构改进方案
由于导致板式换热器发生泄漏的根本原因是热胀冷缩,所以从设备结构上入手,可以在固定板式换热器的几根螺杆上增加高强度、高补偿能力的弹性碟簧片,在温度发生大幅波动时增加其温度补偿能力。结构和原理如图3所示。
4.2 生产操作改进方案
4.2.1 开车操作步骤及注意事项
1)开车前严格检查冷、热介质的进口阀门是否关闭,出口阀门是否开启。
2)开车先启动冷、热介质的泵,慢慢地打开冷介质的进口阀,然后打开热介质的进口阀,使介质缓慢地流入换热器,以免温度过高。
3)缓慢地升温,同时测定和计算是否满足工艺要求。满足后,则可进入正常操作。
4.2.2 停机操作步骤及注意事项
1)停机前必须先停泵,而且按照先冷介质再热介质的顺序停泵。
2)停泵后,先缓慢地关闭冷介质进口阀门,再关闭热介质的进口阀门。最后关闭两介质的出口阀门。
3)如果管线上装有放空阀,应打开放空。
5 结 语
经过改进以后,板式换热器使用半年以内基本未发生新的泄漏现象,不仅大大减少了检修维护费用,降低生产成本,而且减少了环境污染,降低对职工身心健康的损害,经济效益和社会效益都十分显著。
[参考文献]
[1] 王 建.简介板式换热器及其应用[J].氮肥设计,1994,32(2):25-28.
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