煤化工裝置換熱器泄漏的危害及快速檢測(cè)查漏分析方法

吳維呈

(河南龍宇煤化工有限公司 ， 河南 永城 476600)

河南龍宇煤化工公司主要以煤制甲醇、醋酸、乙二醇的大型煤化工企業(yè)。公司有眾多不同種類的換熱器，而且換熱介質(zhì)繁多，成分復(fù)雜，一旦換熱器發(fā)生腐蝕泄漏，將對(duì)水系統(tǒng)造成很大的影響。通過對(duì)裝置的換熱器快速檢測(cè)手段進(jìn)行探索，為換熱器的快速查漏提供技術(shù)支持。

1 各類換熱器泄漏的危害

1.1 有機(jī)物類換熱器

換熱器長(zhǎng)時(shí)間泄漏，該換熱器的有機(jī)介質(zhì)會(huì)被微生物所消耗，造成細(xì)菌大量繁殖，細(xì)菌的代謝產(chǎn)物及其所黏附的生物黏泥附著設(shè)備，造成垢下腐蝕，最終造成設(shè)備腐蝕穿孔，導(dǎo)致泄漏更加嚴(yán)重，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)造成極大的危害，如果循環(huán)水泄漏至另一側(cè)，則會(huì)造成產(chǎn)品的污染甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

1.2 油冷器換熱器

循環(huán)水系統(tǒng)油污染會(huì)導(dǎo)致水體乳化，增加循環(huán)水的色度和濁度，同時(shí)循環(huán)水的COD含量會(huì)顯著增加，循環(huán)水乳化后會(huì)在換熱器的管壁形成一種油膜，影響換熱器的換熱效果。另外，泄漏的潤(rùn)滑油與水中的懸浮物結(jié)合生成油垢，大大降低了換熱器的傳熱效率，從而導(dǎo)致裝置的能耗大幅增加。

1.3 氨換熱器

甲醇裝置的氨換熱器外漏，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有刺鼻的氣味，由于氨具有毒性，可燃易爆，一旦發(fā)生事故，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員、制冷系統(tǒng)及周圍裝置的安全性造成重大危害。如果是換熱器內(nèi)漏，循環(huán)水壓力比氣氨壓力高，水進(jìn)入氨系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的水達(dá)到一定程度時(shí)，氨制冷量不足，嚴(yán)重影響低溫甲醇洗單元的吸收。如果少量氨泄漏到循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)，會(huì)嚴(yán)重影響循環(huán)水的水質(zhì)，在循環(huán)水中有充足的碳源、氮源、氧氣、會(huì)造成大量微生物的繁殖，造成水質(zhì)惡化。微生物沒有得到有效控制，導(dǎo)致生物黏泥大量超標(biāo)，給循環(huán)水的連續(xù)，穩(wěn)定運(yùn)行造成了一系列的負(fù)面影響。另一方面氨對(duì)銅及銅合金換熱設(shè)備腐蝕也比較嚴(yán)重。

1.4 氣水換熱器

煤氣主要成分有：CO、CO2、H2、N2、H2S、微量HCl、NH3、CH4，一旦泄漏，由于CO、H2難溶于水，它們會(huì)隨著循環(huán)水被帶到?jīng)鏊鹊胤剑S后釋放出來，同時(shí)可能有微量的硫化氫釋放，對(duì)巡檢人員的安全帶來極大的威脅，如果有動(dòng)火作業(yè)，也有發(fā)生爆炸的可能。

1.5 水汽換熱器

如果循環(huán)水泄漏至冷凝液一側(cè)，就會(huì)使冷凝液回收的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，不能回收利用，加大除鹽水站的制水壓力，造成除鹽水量不足，甚至?xí)绊懙较到y(tǒng)負(fù)荷。

1.6 渣水換熱器

煤氣化裝置的渣水換熱器泄漏會(huì)造成循環(huán)水系統(tǒng)濁度上升。渣水泄漏到循環(huán)水系統(tǒng)，會(huì)造成換熱器和氣化渣水管道堵塞。同時(shí)渣水中的懸浮物會(huì)沉積在換熱器和工藝管道表面，影響換熱器的換熱效果。

2 換熱器查漏分析對(duì)策

2.1 物理方法判斷

通過對(duì)各工段的循環(huán)水換熱器回水的濁度、懸浮物和現(xiàn)場(chǎng)氣味來判斷該換熱器是否存在泄漏。例如：空分和甲醇配套裝置氨換熱器泄漏，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有強(qiáng)烈刺鼻氣味；煤氣化裝置的換熱器泄漏會(huì)使循環(huán)水變渾變黑，濁度明顯上升。

2.2 化學(xué)方法判斷

依據(jù)換熱介質(zhì)的不同，確定一些重要的查漏分析項(xiàng)目對(duì)水系統(tǒng)做定期的檢測(cè)，如循環(huán)水中的NH3-N、COD、甲醇、pH值、油含量，冷凝液的二氧化硅、電導(dǎo)率等。在日常分析過程中一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有較大的異常，則可根據(jù)具體分析結(jié)果判斷泄漏的類型，然后針對(duì)這一類型的換熱設(shè)備逐個(gè)排查，最終查到泄漏源，從而制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。另外，對(duì)較容易發(fā)生泄漏的、發(fā)生泄漏造成危害非常嚴(yán)重的以及已經(jīng)泄漏但對(duì)生產(chǎn)環(huán)保影響不大的特定換熱設(shè)備，通過日常的檢測(cè)來確定該設(shè)備是否發(fā)生泄漏，以及泄漏量是否增大。

2.2.1有機(jī)物類換熱器查漏分析(甲醇、二甲醚、醋酸等)

如果有機(jī)物泄漏的話，要么是水中的有機(jī)物含量升高，要么是有機(jī)物介質(zhì)中水分超標(biāo)。例如公司精餾裝置的加壓塔精甲醇冷卻器E15502管程為循環(huán)水是殼程為精甲醇。

分析方案：用色譜分析法測(cè)定換熱器回水中的甲醇含量，若有甲醇則可確定換熱器已泄漏。

測(cè)定換熱器入口甲醇和換熱器出口甲醇中的水分含量。采用卡爾-費(fèi)休法來測(cè)定換熱器進(jìn)出口甲醇中的水分含量，若出口甲醇含水量大于入口則可確定換熱器已泄漏。也可以測(cè)定上水和回水的COD含量(方法參見GB/T 15456—95 工業(yè)循環(huán)冷卻水中需氧量(COD)的測(cè)定高錳酸鉀法)，若回水COD明顯大于上水COD則可確定換熱器已泄漏。

2.2.2油冷器換熱器查漏分析

如果油冷器的油泄漏循環(huán)水系統(tǒng)，水系統(tǒng)的油含量會(huì)顯著增加，因此可以通過測(cè)定油冷器循環(huán)上水和回水的油含量來判斷該換熱器是否泄漏。循環(huán)水中油含量通常采用紅外測(cè)油儀方法進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)循環(huán)回水的油含量明顯高于循環(huán)上水的油含量時(shí)，可以判斷該換熱器泄漏。

2.2.3氨換熱器的查漏分析

如果有氨泄漏，由于氨極易溶于水，則回水的pH值會(huì)有明顯的上升，可通過對(duì)比上回水的pH值來判定。氨是一種無色氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味，若回水中有明顯的刺激性氣味，也可確定換熱器已泄漏。取換熱器上水和回水分別測(cè)定氨氮的含量(分析方法參見 GB 7479—87水質(zhì)銨的測(cè)定納氏試劑比色法)，若回水氨氮大于上水氨氮?jiǎng)t表明換熱器已泄漏。

2.2.4氣水換熱設(shè)備的查漏

由于煤氣中的CO、H2難溶于水，所以可以通過測(cè)定換熱設(shè)備回水是否釋放出CO等氣體來確定換熱設(shè)備是否泄漏。具體做法：打開回水閥，用采樣瓶采集水樣，迅速用氣體檢測(cè)器在瓶口處測(cè)定氣體含量，若顯示有CO等，則表示換熱設(shè)備已經(jīng)泄漏。如果泄漏量大，在采樣時(shí)水樣中會(huì)有大量氣泡逸出，現(xiàn)象很明顯，如公司E15301、E15105使用氣體檢測(cè)儀檢測(cè)CO等氣體含量。注意事項(xiàng)：人員站于上風(fēng)口，必要時(shí)需佩戴防毒面具。

2.2.5水汽換熱設(shè)備

正常情況下循環(huán)水與冷凝液的電導(dǎo)率相差甚遠(yuǎn)，可先測(cè)定冷凝液的電導(dǎo)率，如果電導(dǎo)率異常升高，然后再測(cè)定冷凝液的硬度(參見GB 6909.2—86鍋爐用水和冷卻水分析方法硬度的測(cè)定低硬度)、二氧化硅等，如果有硬度、且二氧化硅較大，可確定換熱器已泄漏。

2.2.6渣水與循環(huán)水換熱器

渣水的表觀與循環(huán)水有很大的差別，如有泄漏，可在回水中發(fā)現(xiàn)明顯的固體懸浮物，濁度上升，可分析循環(huán)上水和回水的濁度來判定。

3 結(jié)束語

我公司通過采用上述分析方式建立了簡(jiǎn)單快速的換熱設(shè)備查漏方法，并對(duì)一些重要換熱設(shè)備定期檢測(cè)，查漏效率大幅度提升，對(duì)已泄漏設(shè)備加大頻率檢測(cè)，給設(shè)備的特護(hù)工作提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)水系統(tǒng)的運(yùn)行和制定應(yīng)對(duì)措施起到很大的指導(dǎo)作用，為公司裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行提供了有力保障。