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[讨论帖] 空气预热器管束泄漏原因分析

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本帖最后由 chuan21206 于 2022-9-27 10:59 编辑

一、基本概况
我厂空气预热器于2020年制造并安装,通过中压饱和蒸汽对进入CLAUS炉的压缩空气预热至230℃,2022年9月大修期间根据壳程设计压力水压试验发现第1/3列管束泄漏。而工况类似的另外两台换热器使用6年了都未发生泄漏,想请教大神帮助分析一下原因。换热器参数如下表:

二、初步原因分析
1、腐蚀因素:管壳程介质分别为蒸汽/压缩空气,介质腐蚀可能性小。同时,因为介质没有明显腐蚀性,材质选择Q245R(壳程)/20#(管束)也没有问题。
2、操作因素:通过调取蒸汽用量的历史趋势,该换热器投用后蒸汽用量最大约2.8t/h,设计蒸汽流量为:3.85t/h,实际蒸汽流量低于设计流量,不存在蒸汽超流量引起管束损坏。

3、相关换热器对比:和一级、二级再热器对比,最大区别是壳程介质温度,空气预热器壳程介质进气温度为60摄氏度,一级、二级再热器壳程介质入口温度最低为187摄氏度,但空气预热器管壳程介质最大温差为193摄氏度,温差较大是否会引起泄漏还需要与相关专业人士再分析讨论。
4、制造质量因素:
光谱分析结果显示管板、管束材质和设计一致,排除材质问题。
因此:换热管材的采购质量或施工时的机械损伤是造成本次管束泄漏可能的因素




 

发表于 2022-9-18 11:24:30

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13堵管照片.jpg

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存在问题:
1、客观因素;存在腐蚀
2、材料问题:管束设计使用20#钢,设计年限为3年。
3、操作因素
      实际蒸汽流量低于设计流量,空气量不变,势必导致蒸汽在加热过程中冷凝量大于设计值,液击不可避免,冲蚀就会出现。

 

发表于 2022-9-18 11:46:17

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Peterpaul彼得保罗
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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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非常感谢!

 

发表于 2022-9-19 08:22:54

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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本帖最后由 chuan21206 于 2022-9-19 13:33 编辑

另外再请教一下第2条:2、材料问题:管束设计使用20#钢,设计年限为3年。
其他常用碳钢管材设计使用寿命多长?比如10#钢......等

 

发表于 2022-9-19 08:23:48

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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本帖最后由 chuan21206 于 2022-9-19 13:33 编辑
中原人 发表于 2022-9-18 11:46
存在问题:
1、客观因素;存在腐蚀
2、材料问题:管束设计使用20#钢,设计年限为3年。

非常感谢,另外再请教一下第2条:2、材料问题:管束设计使用20#钢,设计年限为3年。
其他常用碳钢管材设计使用寿命多长?比如10#钢......等

 

发表于 2022-9-19 08:26:45

点评

关于常用碳钢管材设计使用寿命多长,与使用环境有关,至今没有看到报道。  详情 回复 发表于 2022-9-20 07:04
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好专业,感谢分享,学习了!

 

发表于 2022-9-19 11:18:14

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chuan21206 发表于 2022-9-19 08:26
非常感谢,另外再请教一下第2条:2、材料问题:管束设计使用20#钢,设计年限为3年。
其他常用碳钢管材 ...

关于常用碳钢管材设计使用寿命多长,与使用环境有关,至今没有看到报道。

 

发表于 2022-9-20 07:04:03

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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中原人 发表于 2022-9-20 07:04
关于常用碳钢管材设计使用寿命多长,与使用环境有关,至今没有看到报道。

好的,谢谢!

 

发表于 2022-9-20 09:53:55

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wycasiaVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP江苏省
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温差过大,很可能是这个原因造成的
测一下冷凝液温度,有可能是管内发生了水击
建议改成两级空气预热器,第一级使用低压蒸汽,先把空气温度提高到100度以上
然后再用中压蒸汽,把空气温度加热到设计温度

 

发表于 2022-9-22 15:10:25

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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wycasia 发表于 2022-9-22 15:10
温差过大,很可能是这个原因造成的
测一下冷凝液温度,有可能是管内发生了水击
建议改成两级空气预热器, ...

谢谢你的建议,等会去检测一下疏水温度,做个对比。

 

发表于 2022-9-23 09:13:12

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温差大,有可能有应力

 

发表于 2022-9-23 10:07:01

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boqing_zhVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP山东省
头衔:  【硫酸工作者】
1. 改成并流换热试试看,如果换热面积够的话。
2. 或者增加一台预热器,用冷凝水预热冷空气。

 

发表于 2022-9-23 13:41:59

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kimokk06VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP福建省
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介质没有腐蚀性,不论用什么材料,换热器管束设计使用寿命也不应该才3年吧,这也太短了吧,哪家设计院设计的,这样也行

 

发表于 2022-9-23 14:06:37

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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boqing_zh 发表于 2022-9-23 13:41
1. 改成并流换热试试看,如果换热面积够的话。
2. 或者增加一台预热器,用冷凝水预热冷空气。

换热器已经定型,另外增加换热器也不可行,现场布置不下。

 

发表于 2022-9-24 08:55:27

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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kimokk06 发表于 2022-9-23 14:06
介质没有腐蚀性,不论用什么材料,换热器管束设计使用寿命也不应该才3年吧,这也太短了吧,哪家设计院设计 ...

咨询了设计院,换热器管束设计寿命一般3-5年,这一台设计、制造单位取了下限。

 

发表于 2022-9-24 08:58:19

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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本帖最后由 chuan21206 于 2022-9-24 09:06 编辑
wycasia 发表于 2022-9-22 15:10
温差过大,很可能是这个原因造成的
测一下冷凝液温度,有可能是管内发生了水击
建议改成两级空气预热器, ...

现场检测了疏水温度:
1、空气预热器:疏水阀前201度,阀后127度。
2、一级再热器:疏水阀前240度,阀后155度。
3、二级再热器:疏水阀前207度,阀后153度。

 

发表于 2022-9-24 08:58:48

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uffss2000VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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可以检测一下腐蚀产物,再分析原因
个人看法:
1)空气预热器管、壳程压力相差这么大,空气侧没有设置安全阀吗?设计时候应设安全阀并考虑换热管破裂的工况。看你的描述,没有说空气侧超压或系统超压(制硫炉燃烧器或叫主燃烧器空气管路上压力高高没有联锁),暂认为装置运行时候正常,开工或检修期间才表现出来。个人猜测可能是操作过程中的氧腐蚀;或蒸汽带盐(锅炉给水中的碳酸盐携带进蒸汽)而造成的CO2腐蚀;
2)另外,预热器开工有暖管?开工初期,换热管是冷的,短时间大量的高压蒸汽对换热管冲击应避免;
3)看了一下你现场测的疏水阀前后的水温,加热的高压饱和蒸汽压力是多少呢?疏水阀前水温201-240℃,这个温度要么就是没测准,要么就是蒸汽调阀+管程压降太大,蒸汽温度降太多。另外有一个猜测:蒸汽里的不凝气的影响,比如4.1Mpa(表)蒸汽带10%空气的话,实际蒸汽的压力就只有3.8MPa左右,实际温度就只有247℃左右,加之调阀与管程的压降,造成温度降低得比较多。
4)设计的设备标签中,空气压力60kPa(g),60℃,应该是考虑的低环境温度的工况,实际克劳斯风机出口压力每增加1kPa,空气温度上升~1℃,所以风机增压过程,空气都有大约60℃左右的温升

 

发表于 2022-9-25 00:26:58

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wycasiaVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP江苏省
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疏水温度基本正常
第1/3列泄漏?是否在图上标出泄漏管的分布位置?

 

发表于 2022-9-26 15:13:43

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chuan21206楼主 VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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wycasia 发表于 2022-9-26 15:13
疏水温度基本正常
第1/3列泄漏?是否在图上标出泄漏管的分布位置?

泄露管的位置图上传了。

 

发表于 2022-9-27 11:00:02

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wycasiaVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP江苏省
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只漏了4个螺帽的地方吗?那就是制作质量问题

 

发表于 2022-9-29 11:35:02

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