天然气转化炉换热器泄漏的判断及处理.pdf

5 2 天然 气化 工 2 0 0 8年 第 3 3卷 天然气转化炉换热器泄漏的判断及处理 张 刚 ， 晁静 河南蓝天集 团中原 甲醇厂周湾 工业 园， 河南驻马店4 6 3 0 0 0 摘要 转化炉是天然气制氨和甲醇 的核心设备 ， 其工作温度高达 1 o 0 O ℃以上 。 恶劣 的操作环境使其容易产生 问题 。 因此诊 断转化炉的故 障和隐藏 的安全问题十分重要 ， 其直接牵涉到转化炉的正常和安 全运转 。 本文介绍了在如此高温 的工作条件下 ， 如何判断设备 运行是否正常 ， 是 否存在安全隐患 ， 成为生产管理 中值得关注 的问题 ， 本文就在生产 中如何判断 隐患的存在 及处 理办法举 一实例 ， 希望对 同行业有所帮助 。 关键 词 天然气转化炉 ； 换热器泄漏 ； 判断 ； O k 理 中图分类号 0 6 4 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 2 1 9 2 0 0 8 0 2 ． 5 2 ． 0 2 1 现象及问题判断 2 故障分析判断 2 0 0 7年 5月 2 7 F I ，国内某大型天然气转化制 甲醇化工装置 ， 在生产负荷及工艺参数维持不变 的 条件下 ， 转化炉 图 1 对 流段换 热器 E 1后烟气温 度 0 1 r I 1 0 5 4 、 高压过热蒸 汽温度 0 1 T 1 0 6 2 、 高压蒸汽 过热器 E 2后烟气温度 0 1 T 1 0 5 5 、过氧度 0 1 A 1 0 0 1 、 鼓风压力 0 1 P 1 0 0 6和新鲜气量等发 生较大变化 ， 在 当时增加鼓风量的情况下 ， 过氧度也 由 2 ． 7 ％下降至 2 ． 5 ％。当时一些数据记录如表 1 。 图 1 天然气重整炉 F i g ． 1 Na t u r a l g a s r e f o r m e r 表 1 操作记录数据 Ta b l e 1 Op e r a t i o n d a t a 时间 0 1 O 5 0 0 1 0 5 4 0 1 n0 5 5 0 1 0 6 2 0 1 m0 0 1 0 1 P D 0 6新鲜气量 0 7 O 5 2 7 9 8 0 ℃ 6 5 6 ℃ 6 5 3 ℃4 8 9 C 4 ．5 ％ O ． 5 1 k P a 8 9 O 0 0 Nm 3 ／ h 0 7 0 5 1 2 9 8 0 ℃ 7 1 0 C 7 o 2 ℃5 0 7 ℃ 2 ．7 ％ O ． 6 2 k P a 8 8 0 0 0 Nm 3 ／ h 注 两天 的工况基本类似 ， 原料气 、 燃料气量均处 于恒定 状态 收 稿 日期 2 o 0 7 - 0 6 - 1 0 ； 作者简介 张刚 1 9 7 9 ， 男 ， 助理工程 师 ， 电话 1 3 5 1 3 9 5 8 8 o 0 ， 电邮 1 3 5 1 3 9 5 8 8 o 0 s o h u ．e o m。 在工艺条件基本不变的情况下 ， 由表 1 数据可 以看 出 1 换热器 E 1 后烟气温度 0 1 T 1 0 5 4升高了 5 4 ℃ 造成该现象的原 因可能有二 ①转化炉对流段 发生二次燃烧 ， 但从 0 1 T 1 0 5 0对流段入 口侧烟气温 度未变化来看， 次原因可以排除； ②换热器 E 1 泄漏 后 燃烧 。 2 高压过热蒸汽温度 0 1 T 1 0 6 2升高了 1 8 ℃、 高 压蒸汽过热器 E 2后烟气温度 0 1 T 1 0 5 5升高了 4 9 ℃ 造成该现象的原因可能有三 ① 烟气入 口侧温 度 0 1 T 1 0 5 4升高； ②烟气流通量增大； ③蒸汽量减 少 ，但 当时换热器 E 2 进 口蒸汽量及参数与正 常时 相当 ， 所 以可 以排除蒸汽的原 因。 3 转化炉过氧度 0 1 A 1 0 0 1 下 降了 1 ． 8 ％， 且鼓 风压 力 0 1 P 1 0 o 6压 力上升 了 0 ． 1 l k P a ． 造成该现象的原 因可能有二 ①燃烧料量增加 或空气量减少 ， 但实际空气风压增加 ， 即空 气量增 加了， 而燃料气量从数据上来看， 保持在恒定状态 ； ②转化炉对流段有天然气泄漏并着火燃烧。 4 新鲜气量下降了 1 0 0 0 N m 造成该现象的原因可能有二 ①生产负荷下 降， 但 当时保持不变 ； ②系统存在泄漏现象 。 通过对 以上 四条异常现象 的原 因分析 不难 看 出换热器 E1内的天然气泄漏到转化炉 内并着火 燃烧 了。燃烧产生 的热量 导致烟气温 度 0 1 T 1 0 5 4 ／ 0 5 5升高 ， 且过热蒸汽温度 0 1 T 1 0 6 2上升。 且 由于此 部分泄漏天然气 的燃烧 ， 导致对助燃空气 的需求量 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 张刚等 天然 气转化 炉换 热 器泄 漏 的判 断及 处理 5 3 增加 ， 所以过氧度 0 1 A 1 0 0 1下降。由于 E 1的泄漏 ， 导致进入转化炉内反应 的原料气量减少 ， 所以新鲜 气量下降了 1 0 0 0 Nm 3 ／ h左右 。 3 换热器 E 1泄漏可 能造 成 的危害 换热器E 1 泄漏可能带来的危害是 1 造成过渡段天然气燃烧部位的超温 ， 如果长时 间火嘴直接舔烧换热管 ， 则会造成换热管超温损坏。 2 随着泄漏量的逐渐加大 ， 燃烧所需空气量 逐渐增加 ， 过氧度逐渐下降 ， 当过氧度低 至一定程 度后燃料燃烧不完成 ， 可燃气体会在转化炉对流段 积聚 ， 达到爆炸极限则会发生严重的爆炸事故。 鉴于以上两点， 需进行紧急停车处理。 4 E1检修处 理方案 4 ． 1 设 备基本 参 数 E 1 换热 管材质 O C r 2 5 N i 2 O ； 1 4 0 x l 2 mm 光管 ； 流量 1 6 9 3 4 8 N m。 ／ h ； 烟气侧进 口温度 1 0 0 2 C 、 出口温 度 7 3 4 C； 管程进 口温度 2 1 3 o C、 出 口温度 5 5 0 C； 传 热面 积 6 4 6 m 。 4 ． 2 E 1泄漏 的原 因分 析 经过对系统降温、 置换 ， 并上水试漏 ， 发现换热 管中部一道焊 缝热影 响区 1 c m左右处 有一道环 向裂纹 ， 遂根据此钢材 的特性 ， 断定此次事故是 由 于焊接质量不过关造成 的， 因为 0 C r z s N i 加钢焊接时 容易产生凝 因裂纹。主要原 因是 1 该钢导热系数小 ， 线膨胀数大 ， 在焊接条件 下， 接头中产生较大 的拉应力 ； 2 焊缝组织易形成方向性较强的柱状晶组织 ； 3 焊缝金 属的合 金成分较复杂 ， 其杂质在凝 固过程 中易偏析且形 成低熔共 晶化合物而 聚集 于 晶界处 ， 为凝 固裂纹的产生提供 了冶金条件 ； 4 0 C r z s N i 加钢易于产生高温脆化。 盘和内蒸汽 的温度为 1 0 0 ～ 2 0 0 C，压力为． 3 MP a ，管外温度为 5 0 0 ～ 7 0 0 C， 而该钢在 5 0 0 ～ 9 0 0 C 长时间加热有利于 了发生 8相到 盯相的转变 ， 产生 盯相脆化。 因此 ， 从理论上分析和裂纹外观具有很好的方 向性 ， 可以判断该裂纹属热裂纹中的凝固裂纹 。 4 - 3 对泄漏点 的处理 对泄漏点采取了以下处理措施 1 对盘管个表面进行着色探伤 ， 确定裂纹的 具本位置 ， 以便彻底清除缺陷。 2 采用角 向磨光机对裂纹处进行打磨 ， 裂纹 尖端处打磨 出圆角 至平滑过渡 。条磨完毕后 开 仅 5 O 。 5 。 的 V形坡 口。 3 选用 q o 2 ． 5 mm的 A 4 0 2焊条 ，焊接 电流为 7 5 ～ 8 0 A。 为了减小熔池过热， 避免形成粗大柱状晶， 提高焊接缝的抗裂性 ， 施 焊时采用小的焊接热输入 和小截面焊道。 4 控制层 间温度不高 于 8 O ℃。为此 ， 采用焊 完一层马上用冷水浇注焊道 ， 以降低层间温度 。 5 为防止合金元素的烧损 ， 采用短弧焊 ， 且焊 条不摆动。 6 施焊时必须保证焊接工艺参数的稳定 ， 以 确煲时颖成分的稳定。 焊 后进 行 着色 探 伤无 发 现裂 纹 等缺 陷 。经 0 ． 3 MP a蒸汽试验 ， 无泄漏现象发生 ， 说 明裂纹 已经 被修复。经过一个月的使用 ， 设备动转正常 ， 确保了 生 产安 全 。 5 结语 化工生产过程易燃、 易爆 、 易中毒 ， 稍有不慎， 就会 出现安全事故， 我们要在生产过程中， 加强管理 ， 注重 细节 ， 勤于观察， 对于各种工艺参数的异常情况 ， 及时 分析判断查找原因， 将事故消除在萌芽状态， 从而避免 了恶性事故的发生， 并将事故的损失降至最低限。 J u d g me n t a n d Tr e a t me n t o f t h e L e a k a g e o f Na t u r a l Ga s Re f o r me r He a t E x c h a n g e r Z HANG G a n g , C HA0． 1 i n g Z h o n g y u a n Me tha n d P l a n t o f H e n an L a n t i an G r o u p C o ． ， L t d ， Z h u ma d i a n 4 6 3 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e r e f o r me r i n a mmo n i a a n d me t h an o l p r o d u c t i o n f r o m n a t u r a l g a s i s a k e y e q u i p me n t an d i t s o p e r a ti o n t e mp e r a t u r e i s a b o v e 1 0 0 0 0 C． R i g o r o u s r u n e n v i r o n me n t ma k e the p r o b l e ms e a s i l y o c c u r o n i t ． S o d i a g n o s i n g ma l f u n c ti o n and h i d d e n s t y p rob - l e m o f the r e f o rme r i s i mp o r t a n t and i t i s d i r e c t l y r e l a t e d w i t l l n o rma l and s a f e run n i n g of the r e f o rme r ． A n e x a mp l e o f j u d g i n g and t rea ti n g the l e a k a g e of the ref o r l n e r h e a t e x c h an g e r w a s d e s c r i b e d ． K e y w o r d s n a t u r a l g a s r e f o rme r , h e a t e x c h a n g e r l e a k a g e ； j u d g m e n t ； t r e a t m e n t 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m