冷凝水回收系統(tǒng)換熱效果差原因分析及對策

陶衛(wèi)君

（中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

克拉瑪依石化公司對全廠各個裝置的蒸汽冷凝水按照含油和無油分類回收、統(tǒng)一換熱、處理、再利用。其中無油冷凝回水先與新水換熱，再進(jìn)行除氧后作為熱電廠鍋爐給水；含油冷凝水先與新水換熱，再進(jìn)行除油后作為常溫軟化水用于各裝置工藝注水、濕式空冷器噴淋用水等。換熱后新水進(jìn)入化學(xué)除鹽系統(tǒng)離子交換器除鹽作為鍋爐補(bǔ)給水。無油冷凝回水和含油冷凝水與新水換熱的是2臺板式換熱器，其中含油冷凝水與新水換熱的2#板式換熱器投運(yùn)后換熱效果一直不理想。

1 板式換熱器參數(shù)及存在的問題

1.1 板式換熱器參數(shù)

無油和含油冷凝水與新水換熱的2臺換熱器均為北京華都換熱設(shè)備廠生產(chǎn)的板式換熱器，主要性能參數(shù)：型號H200-0.8M-120 m2，負(fù)荷3000 kW，冷凝水進(jìn)/出口溫度80℃/60℃，新水進(jìn)/出口溫度20℃/45℃，板片數(shù)量146片，單片換熱面積0.82 m2，熱交換面積120 m2，設(shè)計壓力1.6 MPa，設(shè)計溫度150℃，板片材料SUS304，密封墊材料丁晴橡膠。該板式換熱器采用簡單夾緊式框架結(jié)構(gòu)和U形流程組合，2種流體進(jìn)行全逆流換熱。

1.2 存在問題

（1）換熱效果差，冷凝水熱量無法回收。含油冷凝水與新水換熱的2#板式換熱器投用后不到3個月，換熱效果開始變差，換熱后冷凝水側(cè)出口溫度從約60℃升高到75℃，僅比進(jìn)口低約5℃，遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計的換熱效果。換熱效果變差帶來兩個直接后果，一是含油冷凝水熱量無法回收，造成含油冷凝水熱量浪費(fèi)；二是含油冷凝水換熱后溫度偏高，作為常溫軟化水用于濕式空冷器噴淋用水，對空冷器安全運(yùn)行很不利。

（2）新水側(cè)流量小、進(jìn)出口壓差大。2#板式換熱器新水側(cè)流量明顯降低，對新水側(cè)進(jìn)口過濾器進(jìn)行檢查、清理后，新水流量仍然小。該板式換熱器設(shè)計新水側(cè)流量為120 t/h，但根據(jù)測算實(shí)際新水流量僅約為40 t/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計值。新水側(cè)的進(jìn)出口壓差從剛開始投運(yùn)時的（0.01～0.02）MPa增到約0.15 MPa。

2 原因分析

2.1 新水側(cè)結(jié)垢嚴(yán)重，堵塞通道

（1）根據(jù)2#板式換熱器新水側(cè)流量降低、進(jìn)出口壓差增大、冷凝水側(cè)出口溫度升高等現(xiàn)象，判斷是2#板式換熱器新水側(cè)板片間通道堵塞導(dǎo)致?lián)Q熱效果不理想。經(jīng)檢測，與含油冷凝水換熱的新水硬度比較高，鈣、鎂離子含量最高接近200 mg/L，含油冷凝水溫度又比較高，最高達(dá)到95℃。新水與含油冷凝水換熱后溫度升高，易在新水側(cè)板片間通道內(nèi)形成水垢，再加上板式換熱器換熱通道非常狹窄，水垢進(jìn)一步縮小了換熱通道，使得新水通流量降低、進(jìn)出口壓差增大。由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于不銹鋼板片的導(dǎo)熱系數(shù)，因此大大降低了換熱器板片的傳熱效率。

（2）熱電廠內(nèi)的新水管道使用年限比較長，管壁生銹嚴(yán)重。尤其是新水中斷重新投用后，管壁上大量鐵銹泥垢隨著新水進(jìn)入與換熱器板片表面的水垢結(jié)合，形成巧克力色的水垢片（圖 1），嚴(yán)重堵塞換熱通道，造成換熱器換熱效率降低。

2.2 含油冷凝水側(cè)油垢影響換熱效率

含油冷凝水匯集了全廠數(shù)十個裝置的蒸汽冷凝水，成分復(fù)雜，各類油品泄漏進(jìn)入冷凝水時有發(fā)生，尤其是瀝青膠質(zhì)類稠油隨著冷凝水進(jìn)入換熱器，易在換熱器板片表面形成黏稠的油垢（圖2），雖然不會堵塞換熱通道，但大大降低了板片換熱系數(shù)，影響換熱效率。

圖1 新水側(cè)板片間水垢

3 板式換熱器解體清洗及效果

3.1 解體清洗步驟

（1）拆卸板片。拆卸板片前，先測量好板片兩端壓緊板之間的距離值，然后用扳手將夾緊螺母按照對角交叉的順序分組均勻松動，逐步卸去每組夾緊螺桿載荷，最后把板片移到上導(dǎo)桿缺口處取出，并記錄板片的排列順序號。

（2）清洗、檢查板片。對2#板式換熱器解體后發(fā)現(xiàn)，新水側(cè)板片間積存了大量的巧克力色的水垢，已將通道堵塞。板片拆卸過程中大部分水垢即自行脫落，對板片上剩余水垢采用人工用不銹鋼清潔球和清水刷洗，以保證板片表面的清潔干凈。

（3）清洗密封槽、更換密封墊。從密封槽中提出舊的墊片，徹底清洗密封槽，含油冷凝水側(cè)槽內(nèi)油垢可以用刷子沾溶劑丙酮擦洗。清洗干凈并擦干后按照原來的密封形式更換新的密封墊片。

（4）組裝板片。按拆下時記錄的板片排列順序號依次將板片排列好，然后按規(guī)定的順序均勻?qū)菙Q緊螺栓，以保持板片的平行狀態(tài)，直到擰緊到固定板和活動版之間的距離達(dá)到解體前所測量的距離值。

（5）液壓試驗(yàn)。板式換熱器組裝后要進(jìn)行液壓試驗(yàn)，液壓試驗(yàn)要按新水側(cè)和含油冷凝水側(cè)分別進(jìn)行，緩慢升壓至工作壓力的1.25倍，保持30 min無泄漏、掉壓現(xiàn)象為合格。

3.2 解體清洗后運(yùn)行效果

通過解體清洗，2#板式換熱器的換熱效果基本恢復(fù)，含油冷凝水側(cè)出口溫度降到約60℃，基本達(dá)到設(shè)計值，新水側(cè)進(jìn)出口壓差恢復(fù)到（0.01～0.02）MPa。但解體清洗后不到3個月，2#板式換熱器又出現(xiàn)換熱效果變差、新水側(cè)流量小、進(jìn)出口壓差大等現(xiàn)象，再次解體清洗。之后2#板式換熱器正常運(yùn)行周期越來越短，而且解體清洗后板片間的密封墊現(xiàn)場粘貼質(zhì)量不好，密封效果不理想，運(yùn)行時有內(nèi)、外泄漏現(xiàn)象，已經(jīng)影響到2#板式換熱器的正常運(yùn)行。

4 更換管殼式換熱器及效果

4.1 更換管殼式換熱器型號

鑒于板式換熱器本身存在換熱通道狹窄，新水側(cè)易結(jié)垢堵塞換熱通道，導(dǎo)致含油冷凝水與新水換熱效果差，而且頻繁的解體拆洗導(dǎo)致密封墊泄漏嚴(yán)重，決定將2#板式換熱器更換為無錫鼎邦換熱設(shè)備有限公司生產(chǎn)的BES800-1.6-160-6/25-4型管殼式換熱器，主要性能參數(shù)，見表1。

4.2 換熱器換型后運(yùn)行效果

管殼式換熱器投運(yùn)后，含油冷凝水與新水換熱效果比較好，含油冷凝水換熱后溫度穩(wěn)定在（60～65）℃，新水換熱后溫度穩(wěn)定在（40～45）℃，而且新水側(cè)進(jìn)出口壓差一直＜0.02 MPa。

5 結(jié)論

板式換熱器雖然傳熱系數(shù)比較高，但由于換熱通道狹窄，新水側(cè)易結(jié)垢導(dǎo)致通流量減少，進(jìn)出口壓差大，需要頻繁解體清洗換熱器，實(shí)際換熱效果并不理想。更換為管殼式換熱器之后，盡管傳熱系數(shù)下降，但是管程新水換熱通道較大，不易堵塞，含油冷凝水與新水實(shí)際換熱效果比較好，既充分回收了含油冷凝水的熱量，又有利于濕式空冷器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

表1 管殼式換熱器主要性能參數(shù)