高压密封水冷却器失效原因分析与处理-论文.pdf

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1、66一■腐蚀防护石20油14和年化第工17设卷备一高压密封水冷却器失效原因分析与处理任方田，武虎城，李洪峰(万华化学(宁波)有限公司，浙江宁波315812)[摘要]通过对万华化学(宁波)有限公司某装置锅炉水处理单元中密封水冷却器泄漏事故分析，结合现场设备失效状况及相关资料，阐述了该冷却器故障原因及垢下腐蚀原理，提出了相应的对策。[关键词]密封水冷却器；腐蚀失效；导流筒；垢下腐蚀；分析；对策万华化学(宁波)有限公司某装置锅炉水2事故经过处理单元主要由锅炉水除氧供给系统、工艺冷凝2011年1on5日，晚9点30分，工艺DSC人员液、蒸汽三

2、部分组成。该单元将回收自高压蒸汽发现，P203单泵运行出口无法保证生产(出口压管网的蒸汽凝液经除氧、增压等手段，为气化装力指示PIC204报警设置LoLim7．8MPa，LoLo置、焚烧系统、二期甲醛等装置提供高压／中压锅Lim7．3MPa)，随即开始双泵运行。l0fl6日，炉水，同时副产中压蒸汽送入蒸汽管网，实现锅发现双泵运行后出口压力仍下降到低限，紧急停炉水系统重复利用，达到节水目的。2010年10月车。停车前工艺人员发现E201循环水管线温度较该系统投入使用，2011年11月高压密封水冷却器高，怀疑该换热器泄漏。随即，维修人员开

3、始拆发生泄漏，停车检修。卸换热器，进行检查。本文重点介绍密封水冷却器故障原因分析和3设备故障状况垢下腐蚀机理。通过事故分析提高对静设备图纸现场对换热器实施检查，管箱拆除后，发现审核及管理水平，为相关人员提供参考，避免类管板、换热管内部没有明显腐蚀情况(如图1所似事故再次发生。示)。壳程通水检查管束，发现单程中32根管子1工艺及设备概况有8根泄漏，且部分泄漏量很大。在气化装置锅炉给水系统中，蒸汽凝液经过高压密封水泵P203(一开两备)加压至8．3MPa，经密封水冷却器E201用循环水将密封水降温至40~C后，用作各装置高压泵机械密封的密

4、封水。E201为u型管换热器，壳体材质16MnR，换热管材质20钢，管程走密封水，壳程走循环水。表1为密封水冷却器E201的主要参数。表1E201主要参数技术参数参数名称壳程管程图1E201管板状况工作压力MPa0．458．3抽出管束后发现换热管腐蚀严重(如图2所设计压力MPa0．69．O示)，其中有1根换热管己断裂。同时，腐蚀的部进／出温度℃32／40132／40位靠近管板处，有明显的痕迹(如图3所示)。设计温度℃60160介质循环水密封水作者简介：任方田(1973一)，男，山东烟台人，本科，工程传热面积m2115．3师。现任万华化

5、学(宁波)有限公司设备部经理，从事公司设备管理工作。68一■腐蚀防护石20油14和年化第工17设卷备一程入口温度较高，导流筒处热负荷大，水流速偏小，造成液膜浓缩倍数偏高，最终导致在导流筒处大量结垢。而在其他位置，由于循环水按照设计流速正常流动，没有出现大量结垢现象。4．4换热管垢下腐蚀E201换热器中导流筒的污垢是包括水垢在内的固形物的集合体。经成分分析其污垢物有：泥渣及粉尘砂粒、腐蚀产物、天然有机物群生物群体、碎屑、磷酸铁等。受E201换热器中导流筒内沉积物的影响，循环水在换热管壁表面的流动和电介质的扩散受到限制，造成被结垢内介质化

6、学组分与原介质有很大差别，结垢内介质pH值发生变化，形成垢下电池腐蚀，尖端的电极电位下降，造成电池腐蚀(如图6垢下腐蚀机理)。图5垢在循环水中的溶解度与温度的关系以碳酸钙为例，当循环水温度升高时，Ca(HCO，)分解，产生CaCO，结垢，其反应方程式为：Ca(HCO3)2一CaCO3l+CO2f+H2o该反应为吸热反应，当温度升高时，化学反应平衡向右移动，从而有利于CaCO，的析出。而对于以Ca(PO)：的盐类污垢，主要因为介质中的po43-与Ca2十结合生成难溶解沉淀。由于这些反应大都是吸热反应，随着温度升高，沉淀析出会更多。E20

7、1换热器管程进口为132℃，在导流筒处温度为1O0℃左右，水温的升高导致结垢严重，图6垢下腐蚀机理同时，由于温度的上升，内部分子活动的动能加大，水垢的附着速度亦加快。在腐蚀电池中，氧的还原为阴极反应，发生4．3流速对结垢的影响区域在无垢处。水中的污垢附着速度为随着循环水流速的增垢下封闭区的金属为阳极，阳极反应主要大而减小。虽然流速的增大可以增加污垢的沉积为铁的溶解，污垢下的氧浓度较低，发生阳极反率，但是，由流速增大引起的剥蚀率的增大更加应。明显，因而污垢总的增长率是减小。其发生的腐蚀反应为：一般而言，当循环水流速达到I．0m／s以上阴

8、极反应：O2+2H2O+4e=40H‘时，污垢、悬浮物等杂质容易被水流冲走，不容阳极反应：Fe=Fe十+2e易造成沉积。若由于换热器结构设计的原因，出二价铁水解：Fe+H2O=Fe(OH)2+H现循环水流速过小或水流分配