空冷器管束泄漏原因分析及预防措施

空冷器管束泄漏原因分析及预防措施
摘要：本文从空冷器介绍入手，分析了空冷器翅片管发生泄漏的两个典型原因及相应的预防措施，最后从保证现场连续生产的要求出发，介绍了常规消缺的方法。

关键词：空冷器翅片管泄漏低温
一、空冷器
空气冷却器是以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备，简称“空冷器”也叫“空气冷却式换热器”。

空气冷却器可用于管内流体冷却或冷凝，广泛应用于炼油、石油化工蒸汽的冷凝，化工工艺各种反应生成物的冷却，循环气体、循环水的冷却和火力发电站汽轮机排汽的冷凝。

常用它代替水冷式管壳式换热器冷却介质，可节省大量工业用水，减少环境污染，降低基建费用。

特别在缺水地区，以空冷代替水冷，可以缓和水源不足的矛盾。

但耗电量、噪声和占地面积均大，冷却效果受气候变幻影响较大。

空冷器工作时，起换热功能的主要部件是它的管束-翅片管，翅片管是由光管和翅片组成。

与光管相比，翅片管传热面积更大，传热效率更高，同样热负荷下，翅片管管壁温度有所降低，这对减轻金属面的高温腐蚀和超温破坏是有利的。

但是，空冷器翅片管会由于各种各样的原因发生泄漏，翅片管一旦发生泄漏，将对工艺生产运行产生影响。

那么，造成空冷器翅片管泄漏的原因有哪些呢？又该采取怎样的措施来降低泄漏发生的可能性，确保工艺生产连续进行呢？
二、翅片管泄漏原因分析及控制措施
1、腐蚀造成的泄漏及对策
空冷器运行中，工艺介质对设备产生腐蚀的物质主要有：硫的化合物、无机盐类、环烷酸、氮的化合物等。

这些杂质虽然含量不多，但危害却极大。

此外在工艺介质中加入的溶剂及酸碱化学剂也会形成腐蚀介质，加速设备的腐蚀。

某天然气装置再生器空冷器翅片管管束发生泄漏。

截取部分泄漏管束，观察其宏观外貌，然后采取对管壁残留物质的化学成分分析、金相检验、断口分析以及X射线衍射分析等手段，对翅片管泄漏的原因进行了分析。

结果表明：由于天然气中含有腐蚀性介质，介质中的二氧化碳使管内壁出现酸性水腐蚀环境，在水相部位管壁腐蚀明显减薄，二氧化碳分压较高引起严重的局部腐蚀，以致穿孔并最终发生泄漏。

对于腐蚀原因，为了减少管束内壁腐蚀而造成泄漏，可采取以下手段进行预防：一是合理选材，对于高腐蚀性介质，在选择空冷器时，根据工艺介质成分选择相应的耐腐蚀材料；二是定期清洗，通过高压清洗彻底洗净翅片管内壁上的结垢物，不仅能提高空冷器的换热能力，更能防止含有腐蚀性杂质的污垢附着在管壁上发生腐蚀；三是规范的工艺操作，管内介质、温度、压力均应符合设计条件，严禁超压，超温操作，管内升压、升温时，应缓慢逐级递升，以免因冲击骤热而发生高温腐蚀。

2、低温环境下的泄漏及对策
低温环境下空冷器发生泄漏主要发生在北方冬季，在零下二三十度的气温下，空冷器翅片管内液体介质结冰，同样质量情况下，冰的密度比水小，水结冰时分子空隙变大，体积膨胀使管束胀裂，损坏管束，发生泄漏。

榆林某化工厂，反应器急冷水空冷器在冬季就经常发生泄漏。

由于反应器急冷水内催化剂颗粒较多，介质清洁度差，空冷器管束内介质流动不畅，冬季气温达到零下20摄氏度左右时，局部不流动液体由于低温结冰，逐渐造成整根管束内液体流速降低，进而整根管束冻结胀裂管束，在相同空冷器平台安装的凝结水空冷器却由于介质清洁度高从未发生过结冻损坏。

那么，在北方冬季气候下，如何实施有效的预防手段呢？第一，应采取有效的工艺操作流程，使进入空冷器管束内的介质固体物质减少，提高流体的流动性；第二，应在严寒天气来临前对空冷器实施清洗，清除管束内壁上附着的结垢物，确保管束内部流通通道畅通；第三，工艺操作上，对于容易发生凝固的介质，应先向管束内通入介质，再启动轴流风机，停止操作时，应先停止风机再停止向管束内通入介质，防止冻结发生；最后，要注意在停运设备进入备用状态时，一定要将设备内残留液体排尽，并在设备介质进出口打上盲板，防止阀门内漏或返液。

三、泄漏发生后的常规消缺措施
空冷器管束发生泄漏后，由于工艺生产的连续性要求，一般没有过长的时间来停车处理，对于能短暂停运泄漏空冷器的生产装置来说，如何抓紧短暂的停运时间，消除泄漏缺陷呢？那就要求能在线处理缺陷，而不用将整台空冷器拆除，吊运回维修间离线处理。

对于泄漏后能从管束最上层上部或最下层下部立即发现泄漏部位的情况来说，只需简单的排液后，拆除相应管束堵帽，打紧楔型堵头、
点焊固定就能立即投入生产。

而对于不能立即发现泄漏管束的情况呢？由于一般空冷器管束覆盖区域较大，管束数量多，就需要在泄漏位置下方观察，并在相应区域做好标记，排液后，在标记区域一根根拆除管束两端堵帽，一端用塞子塞上，另一端通入水（北方冬季由于水易结冰，通入低压蒸汽）来试漏，找出泄漏管束后再堵管处理。