轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器管束清洗方案探究

李 聰，孫亞玲，楊朝康

（中國石油大港石化公司第二聯(lián)合車間，天津 300280）

1 換熱器結(jié)構(gòu)

1.1 換熱器總體概況

大港石化公司轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器投用于2008 年7 月，經(jīng)過6 次拆檢吹灰清理，最后一次吹灰時(shí)間為2014 年5 月，至本次檢修已連續(xù)使用3 年。使用過程中發(fā)現(xiàn)其換熱效果越來越差，熱介質(zhì)換熱后溫度由原來360 ℃提高至380 ℃，難以實(shí)現(xiàn)溫度控制。

該換熱器是一臺(tái)固定管板式換熱器。其中管束部分包括內(nèi)徑282 mm 的中心管與444 根內(nèi)徑28 mm 的換熱管組成。管束兩端管箱內(nèi)襯有耐高溫的襯里，并有不銹鋼護(hù)板覆蓋在襯里表面，壓緊襯里防止脫落。高溫轉(zhuǎn)化氣（750 ℃）由換熱器左側(cè)進(jìn)入管束，與殼程的鍋爐水換熱，低溫轉(zhuǎn)化氣（360 ℃）從管束右側(cè)流出，進(jìn)入后續(xù)流程設(shè)備。

1.2 換熱管結(jié)構(gòu)

換熱管主體為Φ38 mm×5 mm 的15CrMo 管，兩端使用Al2O3 隔熱陶瓷套管穿過襯里，陶瓷套管內(nèi)徑為Φ19 mm。套管前端拆入換熱管內(nèi)，外部及喇叭口部分穿過襯里連接管箱，使換熱管形成了兩端縮徑的結(jié)構(gòu)。

圖1 陶瓷套管結(jié)構(gòu)

圖2 陶瓷套管與換熱管連接

2 換熱管束疏通方案

經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)，444 根換熱管中有43 根堵死完全不通，其余結(jié)垢嚴(yán)重，換熱效果損失較大。鑒于此，檢修單位制定方案，先行疏通，再進(jìn)行除垢。疏通工具采用Φ12 mm 鋼釬，自右側(cè)伸入換熱管，人工向左疏通。

由于陶瓷套管在換熱管兩端形成的縮頸，為防止鋼釬捅壞陶瓷套管，需要準(zhǔn)確保證鋼釬伸入長度。經(jīng)過查閱圖紙，換熱管自最右端護(hù)板開始計(jì)算，至左側(cè)陶瓷套管最深處，總長度6230 mm。將鋼釬自一端開始測(cè)量，在6230 mm 長度位置處標(biāo)記，鋼釬最大伸入深度不超過標(biāo)記就能保證不破壞陶瓷套管。

經(jīng)人工反復(fù)疏通，除1 根管完全堵死，其余均已疏通完畢。

3 換熱管束清灰方案

由于該換熱管工作環(huán)境完全無水，工作溫度360 ℃，結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在不耐水的襯里。對(duì)于清灰方案，承包施工方與屬地方均不敢輕易嘗試高壓水清洗方式，所以受先選用風(fēng)吹方案。

3.1 風(fēng)壓吹掃

大港石化工業(yè)風(fēng)壓力為0.5 MPa，壓力較低，承包方采用電壓風(fēng)車提供1.0 MPa 壓縮空氣。使用Φ12 mm 膠管，頭部接50 mm 長鋼管作為噴頭，將鋼管頭部砸扁以提高壓縮空氣的噴出速度。經(jīng)反復(fù)吹掃后，內(nèi)窺鏡觀測(cè)換熱管，緊緊將浮灰吹出，內(nèi)部結(jié)垢仍未徹底清理，所以該方案效果不佳。

3.2 毛刷清理

另行采購?fù)鈴?8 mm 鋼絲刷，綁在鋼釬頭部，人工進(jìn)行刷洗。由于內(nèi)部結(jié)垢及其嚴(yán)重，鋼刷伸入換熱管后阻力較大、刷洗困難。鋼絲刷抽出換熱管時(shí)，卡在外端陶瓷套管凸臺(tái)上難以拔出，致使鋼絲刷從鋼釬脫落卡在換熱管內(nèi)。因?yàn)椴僮骼щy且易卡瑟異物堵管，所以放棄該方案。

3.3 鋼片清理

將厚2 mm、寬1.1 mm、長400 mm 的不銹鋼鋼片焊接在鋼釬頭部，防止其脫落堵管。將該鋼片伸入換熱管，轉(zhuǎn)動(dòng)鋼釬，利用鋼片變形在換熱管內(nèi)壁上刮擦，以期將掛壁的垢刮下后，用風(fēng)吹出。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，前兩根管效果良好，第三根管時(shí)因結(jié)垢過于牢固，出現(xiàn)鋼片在管內(nèi)扭曲成團(tuán)，無法前進(jìn)也無法后退，最終扯斷鋼片以失敗告終。

3.4 高壓水清洗

經(jīng)過數(shù)次嘗試，最終被迫采用高壓水清洗的方案。水清洗方案最大的難點(diǎn)在于擔(dān)心破壞襯里。右端管箱內(nèi)有金屬護(hù)板保護(hù)，端面有蓋板保護(hù)，清洗水浸入襯里的主要途徑為陶瓷套管與換熱管連接處的縫隙。經(jīng)主管部門聯(lián)合研究，最終決定采用后噴式水槍頭，帶動(dòng)高壓水管向前行進(jìn)，避免水流至左側(cè)管箱，在右側(cè)管箱設(shè)置抽水機(jī)，連續(xù)抽水，清洗完畢后采用電加熱設(shè)備逐步升溫烘干襯里。

施工單位跳高噴水壓力，降低噴水量，采用小槍頭，在高壓管外壁標(biāo)記6230 mm 的長度位置，防止高壓水槍碰壞對(duì)面陶瓷套管。經(jīng)過兩次全面清洗，除兩根換熱管外，全部清洗干凈。

4 后續(xù)處理

清洗完畢后，采用兩端管箱同時(shí)加熱，左端鼓風(fēng)右端開口的方式，將熱風(fēng)送入換熱管。嚴(yán)格按照升溫曲線，進(jìn)行烘干操作。

之后進(jìn)行管束渦流檢測(cè)，探測(cè)出有9 根管由于嚴(yán)重的垢下腐蝕，管壁厚度損失超過40%，故進(jìn)行兩端堵管。將陶瓷套管敲碎后用不銹鋼堵頭伸入襯里對(duì)換熱管進(jìn)行封堵。堵管的部分堵頭外用襯里料全部封滿，防止過熱損壞。

經(jīng)開工數(shù)據(jù)總結(jié)，未發(fā)現(xiàn)換熱器有內(nèi)漏損壞的情況發(fā)生，外部檢測(cè)沒有熱點(diǎn)。即襯里保護(hù)良好，且換熱效果恢復(fù)至原始設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)論

經(jīng)過多次嘗試總結(jié)，對(duì)于同類換熱器換熱管可以采用高壓水清洗的方式進(jìn)行，注意事項(xiàng)主要就是盡快抽走存水，減少浸泡，并按照升溫曲線進(jìn)行烘干即可。