管壳式换热器故障分析及维修处理

马超(神华宁夏煤业集团烯烃一分公司， 宁夏 银川 750411)

管壳式换热器故障分析及维修处理

马超(神华宁夏煤业集团烯烃一分公司， 宁夏 银川 750411)

管壳式换热器广泛应用在化工装置上，为了优化维修的方法，提高检修的效率，我们来分析管壳式换热器在运行中会出现的故障及原因。

管壳式换热器;结垢;腐蚀;清洗;试漏试压

1 引言

管壳式换热器具有结构紧凑以及材料广泛等优点，堪称是化工生产中最重要的换热设备。管壳式换热器最主要的功能是对溶剂的提浓，但是其中35%的产品大多因为外壁被腐蚀而报废或者被更新，如果将材料从20号钢换成304不锈钢就可以减少腐蚀现象发生。由此可见，为了保证实用技术装置能够顺利正常的工作，解决管壳式换热器的腐蚀与积垢问题刻不容缓。

2 故障及其原因分析

换热器热交换效率的降低和换热器的泄漏是换热器主要故障。效率降低主要的原因是换热器结垢，污垢在与流体接触后会附着在它的表面，但是污垢导热能力弱，所以出现严重阻碍换热器的效率的情况。而换热器的泄漏主要原因是腐蚀致使换热管和管板穿孔，使它们表面出现裂纹。

2.1 热交换效率降低原因分析

在装置生产工艺特点的角度来进行分析，热交换效率的降低有以下两个原因。

(1)污垢堵塞换热器。污垢有六类形成过程：①溶液因为溶解度的改变析出来晶体污垢。②流体中的固体颗粒沉积形成颗粒形污垢；③流体中发生化学反应形成化学污垢；④换热器表面腐蚀而形成的腐蚀污垢；⑤宏观的生物体和微生物附着在换热器表面后形成的生物污垢；⑥在过冷的换热面上的纯净液体或者是多组分溶液中的高溶剂组合分子因为凝固形成的污垢。换热器污垢是以上两种或两种以上作用的混合污垢。此外，提浓装置的换热器污垢主要有两种：a．在装置生产工艺中，溶剂中往往蕴含一定比例的高级炔和炭黑，那些在溶剂中进行溶解的高级炔气体可以发生自聚，尤其是在高温的条件下高级炔的自聚反应更加强烈，聚合物在和炭黑相互作用的过程中会形成混合污垢。b．换热器冷却水会因为水体污染严重以及其中被添加药物，产生丰富的泡沫和杂质，这些泡沫和杂质会在换热器内部渐渐聚集，大多会形成析晶污垢和颗粒混合污垢，严重影响到换热器的换热效率。(2)介质在换热器中流程或流速变小。①在换热器内部，可以根据需求使用隔板来将完整的管程分成双程或多程，来增加介质流程。如果长时间使用常常会有分程后的隔板被腐蚀穿孔或者隔板槽内部的密封垫儿损坏而造成隔板短路现象，介质会由上一段管程泄漏至下一段管程，从而大大缩短了介质的流程。②换热器的壳程中为了提高壳程介质的流动和湍动速度，安装上有折流板，增大传热的系数，但是在运行过程中可能会出现折流板被腐蚀现象，因此不能起到折流的作用。

2.2 换热器的泄漏原因分析

(1)螺栓的松动或者因为密封垫片的损坏从而使得密封面向外泄漏。(2)由介质冲刷而引起的磨损，换热管被锈蚀或者积垢后被腐蚀穿孔，机械清洁过程中造成换热管的损害使得管束泄漏，管壳程的介质间的互窜。(3)管板锈蚀和腐蚀穿孔，换热管的振动或者温差应力，从而导致管板的泄漏和管壳程介质间的互窜。

3 故障处理

3.1 换热器积垢处理

第一步从污垢的类型入手，结合设备结垢的严重程度，选择适当的清洁方法，目前我们采用的清理方法大概有以下几种

(1)机械清洗。作用于换热器的管程以及对壳体内壁的清洁，如果是那种被重度水垢类的固体聚合物重度堵塞的换热管，可用手电钻钻洗，先用较小的钻头做疏通，然后根据管内径尺寸选用较大的钻头清理其余污垢。(2)高压水清洗。这是一个强力清洗法，利用高压水泵，通过高压水枪将高压水送至清洗部位。高压水枪压力能调节的范围一般在(0 ～ 150)MPa，由污垢密度来选择，不同设备也有不同配套抢型。垢层致密紧硬的不太适用此方法，应采取先机械清洗再辅助高压水清洗的方法。而且清洗水压力太高，因此要对员工专门培训。(3)化学清洗。使用化学试剂对换热器进行清理，使污垢溶解后消除。一般方法有浸泡、喷淋以及强制循环法。这化学清洗使用于不能拆卸的换热器的部件。然而选择清洗试剂，必须了解化学剂对设备是否会腐蚀，避免损失。(4) 综合清洗。近年来，超声波除垢应用逐渐广泛，但是对于一些污垢，一种清洗方式并不能将其清除，因此可以采用混合清洗的方法。

3.2 换热器腐蚀泄漏处理

换热器运行过程中如果分程隔板、折流板以及管板腐蚀，要按照被腐蚀程度判是否值得修复，修复后可使用的，往往用打磨补焊的方法修复，修复后不能使用的，就要换新。那些情况严重的，要改变材质重新设计。如果是换热器的静密的封面泄露，应该预紧螺旋或更换底片。

4 试漏试压程序

检修完毕之后，还要运用液压试验和气压试验来试漏试压。例如浮头式换热器：(1)安装打压的工具试验压环以及假封头；(2)壳体的打压，查验换热管泄露与否，换热管与管板焊接口有无裂隙，壳体有无穿孔；(3)拆除开始安装的工具，回装左管箱和浮头盖，检查左管箱密封垫片以及管箱和浮头盖是否有裂隙(4)回装右管箱，壳程用打压方法检测右侧的管箱密封垫片以及右侧的管箱。

5 结语

管壳式换热器因为具有极大的优越性而被广泛应用到化工领域。但其也存在缺点，因为介质流速和温度等因素容易发生变化产生故障。为了使管壳式换热器能够更加广泛的应用和推广，就要准确及时的解决问题。找出故障，优化维修方法，提高维修技术与水平，更要提高产品本身的质量。不能停止不前，要继续摸索，攻克管壳式换热器的技术难关，使其为企业带来更高的效率和收益。

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