螺杆式冷冻机组冷凝器检修与腐蚀预防

陈建华，彭杰辉

（新疆天利石化控股集团有限公司，新疆克拉玛依 833699）

0 引言

天利石化工业园区设有南、北区冷冻站，共5 台RWBII 316型双螺杆式冷冻机组，均为公司级关键机组，其中北区3 台（两开一备），南区2 台（一开一备），出水温度4 ℃，回水温度8.5 ℃。该冷冻机组由喷油双螺杆压缩机、油气分离器、油冷却器、冷凝器、闪发式经济器、气液冷凝器回油器和满液式蒸发器组成，以R1270（丙烯）为制冷剂，制冷量为2400 kW。自2014 年运行以来，多次发生冷凝器管程腐蚀泄漏检修，该冷凝器为固定管板式换热器，管程介质为循环水，壳程介质为制冷剂R1270，属易燃易爆介质。在运行过程中，经济器中R1270 液位逐步降低，吸气压力接近报警值，排气压力高达1810 kPa，初步判断冷凝器换热效果下降，且有不凝气存在，不排除冷凝器有泄漏可能性。

因冷冻机组为成套设备，冷凝器与气系统之间没有设置法兰，无法做到检修前有效能量隔离，需将冷冻机组气系统作为整体考虑，与油系统、火炬系统、排污系统彻底隔离，并用氮气置换气系统中的可燃气体，使其浓度低于爆炸极限以下，确保检修安全。再对整个机组气密、抽真空和引丙烯操作后开机运行。

1 冷冻机组系统流程

RWBII 316 型双螺杆压缩机为喷油双螺杆压缩机，工作流程：润滑油从各润滑点进入压缩机后与丙烯一起经压缩机压缩后从压缩机出口排出，随后润滑油在高效油气分离器中被分离，经过油冷器、油过滤器后进入各润滑点形成润滑油的循环，成为冷冻机组的油系统（图1）；被压缩的丙烯通过冷凝器冷凝成液态进入蒸发器蒸发，吸收载冷剂的热量，同时丙烯转变成气态后被压缩机吸入并进行压缩，丙烯在系统中循环。

整个过程实质上就是，通过电能转化为机械能，使气态丙烯压缩从而液化，通过液体丙烯在蒸发器吸收载冷剂的热量转变成气态，成为冷冻机组的气系统。

2 冷凝器检修过程

2.1 检修前能量隔离

从设备运行参数判断，冷凝器换热效果明显下降，需对冷凝器管束进行高水力清洗，清理污垢，为了确保安全期间，清洗前需将系统内丙烯全部排至火炬系统，并用氮气多次爆破置换，使系统内丙烯浓度降低，动火前按照图1 将油系统、气系统和火炬系统等用8 字盲板隔离，按照盲板管理制度建立盲板台账，规范盲板管理，确保检修安全（图2）。

图1 双螺杆冷冻机组流程及检修盲板隔离位置

图2 冷冻机组检修盲板台账

2.2 水力清洗和涡流检测

冷凝器运行数据见表1。打开冷凝器封头，在进水管板处有大量的杂物和污垢（图3）：一是凉水塔填料破损后进入循环水系统，造成部分换热管堵塞；二是换热管结垢严重，造成换热效果下降。

图3 换热器管板处杂物和污垢

表1 冷凝器运行参数

用40 MPa 高压水对1050 根换热管逐根清洗，并利用涡流检测技术按10%比例抽检106 根，涡流检测发现：5 根换热管减薄量超过 20%但未达到40%，101 根换热管壁厚减薄小于20%。按照涡流监测评定依据可得出结论，该冷凝器管束可以继续使用。

2.3 充压试漏和修补

气压试验法要求：采用干燥洁净的氮气，温度不得低于15 ℃；气压试验时，先充压0.20 MPa、保压5 min，对管板焊缝进行检查，确认无泄漏后再升压至1.15 MPa，确认无异常后再以0.20 MPa 为梯度逐步升压至试验压力2.31 MPa，保压10 min 后降至2.10 MPa，保压24 h，对管板焊缝详细检查。如有泄漏，卸压后进行修补，再重新进行试压。

拆除冷凝器至经济器调节阀，将氮压机出口连接至调节阀前法兰处，按照气压试验步骤，通氮气升压至设计压力的1.15倍，对管束做气密查漏，发现有13 根换热管有不同程度的腐蚀泄漏，按照施工要求做了堵管处理。

3 腐蚀原因分析

天利石化工业园各装置使用的循环水为园区自建配套系统，涉及到各装置循环水换热器数量达到118 台，被冷却介质种类较多，随着换热器使用时间的延长，被冷却介质和循环水对换热管均存在不同程度的腐蚀和泄漏问题，介质进入循环水系统后循环水腐蚀进一步加剧，而循环水对换热器腐蚀原因分析和预防措施的相关研究较多，在此不再论述。

（1）该冷冻站因为南区新建碳九树脂装置配套设施，为了考虑南北制冷量平衡，将南区苯乙烯装置冷冻水并入，并与北区分开又互为备用，而循环水系统由南北园区共用，冷冻站投用时无法单独对新建装置循环水系统做清洗和预膜处理，在设备表面没有形成保护膜，造成腐蚀加剧。

（2）因新建碳九装置生产工艺的特殊性，投料试车一个月后停工，从节能角度考虑，将装置循环水量由510 m3/h 调整为210 m3/h，造成水流速度降低，出现污泥沉淀，加剧了腐蚀。

4 结束语

通过对螺杆式冷冻机组冷凝器进行有效的盲板隔离和氮气置换，使冷凝器中丙烯浓度降至爆炸极限以下，确保在管板焊接堵头动火作业期间的本质安全。另外，经涡流检测排查出该冷凝器的腐蚀程度，初步判断出剩余寿命，通过循环水系统清洗预膜处理，并严格控制循环水流量不低于510 m3/h，提高循环水流速，才能有效避免腐蚀问题，确保冷冻机组长周期运行。