六、换热器

　　换热器是石化生产系统中的重要设备，投资约占总投资的20%以上。按其结构来说，换热器主要有管式和板式。大部分换热器都是管式，包括固定管板式、浮头换热器和U形管式。材质多为碳钢。

　　换热器最容易发生泄漏的部位是焊接接头处、封头与管板连接处、管束与管板连接处、法兰连接处和管束。

　　列管泄漏会造成两种流体混合，降低产品质量或导致产品漏失，特别是在油气介质漏入冷却水中时，轻则污染水质，重则造成着火、爆炸事故。

　　1．泄漏预防措施

　　预防换热器的泄漏，可采取以下六种措施：

　　一是保持良好的水质，防止微生物滋生和发生腐蚀。1998年，齐鲁石化公司胜利炼油厂的联合装置冷却器大量泄漏，成为危及装置安全运行的重大隐患，通过开展循环水质攻关，及时解决了这一难题。

　　二是采取防腐措施，如对换热器芯子采取内喷涂或牺牲阳极防腐，对于关键换热器，应尽量用不锈钢芯子。

　　三注意清洗，换热器腐蚀的重要原因是垢下腐蚀。垢下金属表面因为氧浓差电池或有害氯离子、硫离子的沉积，引发严重腐蚀。通过高压水射流或化学清洗，去除污垢，可减轻腐蚀。

　　四是在运行操作上，注意避免发生剧烈的温度变化（包括使用蒸汽清除换热器内外的污垢），因为急剧的温度变化会在局部产生热应力，使胀管部分松开而造成泄漏。

　　五是推广应用新型换热器，如波纹管换热器，它把传统的直管变成波纹状，由于本身具有补偿功能，所以不易泄漏；而且换热效率比直管式提高一倍以上。波纹管通径一般相对较大，采用不锈钢材料，所以具有不堵、不结垢、不漏的优点。由于换热效率高，所需换热面积只是传统直管的一半，所以成本并不高。

　　六是为避免管壳式热交换器管板连接部位的缝隙腐蚀破坏，采用背部深孔密封焊接效果最好。

　　七是对于法兰泄漏，可采用自紧式结构螺栓，以防止螺栓随温度上升而伸长，使紧固部位松动。

　　2．油品泄漏入冷却塔的迹象

　　油品泄漏入冷却塔有四种迹象：

　　（1）生物生长加快。凉水塔栅板上积累的粘质物，或者维持余氯浓度所要求的加氯量增加。胺或其它有机物泄漏也有同样的效果。

　　（2）在冷却水回水出口的分配槽板处，用仪器可测出可燃气体。

　　（3）凉水塔的各栅板层有热雾升起，这是高浓度的轻烃蒸汽。

　　（4）回水管发生振动，这是由于其中有气体造成的。

　　发现冷却水塔处有油品泄漏后，应确定是哪个换热器泄漏。打开分配头顶部的放气阀，然后取样测定油品性质。

　　如果非关闭整套装置才能将有泄漏的冷却器从系统中隔离出来，通常只好任其泄漏。当然，如果看到凉水塔的栅板层雾气腾腾，或者气体检测显示烃气体浓度达到爆炸极限，必须立即停用泄漏的换热器，不能拖延。

　　3．换热器内部的泄漏检测

　　（1）操作运行中的检查

　　目前主要是靠在低压流体出口取样，分析其颜色、粘度、密度来推测泄漏情况。至于管束检查，可将一端封头打开，再将壳程入口阀缓慢打开，查看哪根管子有物料流出则为漏管。

　　（2）停车检修时的检查

　　当换热设备从装置中切换出来后，常在全面拆卸之前，先进行充压查漏。在不充压的一侧的低压排放口如果发现泄漏，就证明存在内漏。这时，应该将其封头拆下，装上固定管束用的试压用固定环，作进一步的试压查漏，根据漏水情况，找出穿孔、破裂及管与管板接头泄漏的位置。

　　对于管束内部，可利用光照、内窥镜或管内检查器进行肉眼检查。

　　4．管束堵漏方法

　　管束泄漏以后，现场经常采用堵管方法应急，就是打塞子（锥形铁塞子或橡皮塞）堵死。即先临时关掉换热器，然后打开管程一端，查找到漏管后，往管束内打入橡胶塞子，一直打到另一端，最后注入密封胶将管束堵死。

　　值得注意的是，堵管法不但减小换热面积，而且往往不奏效。有关专家曾对变换气换热器管束作过试验，当第一次发现管束泄漏后，将占总数14%的泄漏管子予以堵塞，然后继续使用。结果，很快就发生了更严重的泄漏，造成管束报废。这是由于堵塞的管子内没有流动介质，其温度大致等于壳程介质的温度，若壳程为高温介质，这些已堵管子的温度还要大大升高，从而使已堵管和未堵管的温差很大，加速了自身的破坏。而且已堵管因温度高，将受到附加轴向压应力的作用；没堵的管束，特别是位于已堵管周围的管子，将受到拉应力的作用，也会加快自身的应力腐蚀破坏。

　　因此，应慎重采用堵管方法，宜尽量拆管更换，或用衬套粘接的办法解决热应力问题，就是在原管束内衬入金属套管或聚四氟乙烯管，注意端面间隙要处理清洁、涂胶均匀，固化良好后方可投用。

　　5．管板连接处的堵漏

　　管板连接处的泄漏，应重新进行胀管、焊接或者粘接。当对某根管子进行胀管装配时，要对周围的管子进行再胀管，以免松动。

　　对于胀管部位不允许泄漏的设备宜采用焊接装配，但是管板的焊接难度较大，可使用胶粘剂修补，以避免焊接时刺穿的问题。粘接的施工工艺是：

　　（1）表面处理

　　用压缩空气把管道中的残留水分吹干，再用橡皮塞子把管束堵住，塞子平面要比管子接口处略低，然后用砂纸或钢丝刷把面板及接合处清洁干净，然后清洗掉油污。

　　（2）配胶

　　选适应工作环境要求的胶粘剂，按规定比例混合均匀。

　　（3）涂敷

　　把胶粘剂涂布在面板上，尤其注意面板与管子的接合处。

　　（4）清理

　　胶固化后，用小于管束的冲子把橡皮塞打进管束内，再用小型的锥形砂轮把管束内表面的胶打磨光滑，以方便用螺旋起子拔出橡皮塞。

　　举例：

　　（1）缝隙蚀坑的粘接修补

　　不锈钢水冷器的法兰密封面常发生缝隙腐蚀。对于存在基准平面、只局部呈现蚀坑的，可以考虑采用贝尔佐纳高分子合金修补，或采用环氧钛粉、环氧不锈钢粉胶泥修补。如果整个密封面均呈环状蚀沟，只好采用车削整平办法。

　　为减轻缝隙腐蚀，可在已处理好的整个密封面上刷涂一层富锌涂料，或在垫片上薄薄涂上一层混有钼酸盐粉末、锌粉的密封油膏。

　　（2）炼油厂漏油引起的危害及处理措施

　　国内大部分炼油厂的循环冷却水系统，在运行过程中存在着油品泄漏问题，以煤油和柴油居多。

　　漏油引起的危害主要有：

　　①在金属表面形成一层油膜，从而影响换热效果；由于油的粘附力强，和水中的悬浮颗粒（泥沙、腐蚀产物等）一起，在流速低的管壁上和死角沉积下来，形成污垢，降低了冷却效果，甚至造成堵塞。

　　②漏油是微生物的营养源，有助于其生长繁殖，特别是促进了厌氧菌如硫酸盐还原菌的繁殖，创造了产生点蚀的环境；把冷却水中的铬酸盐缓蚀剂还原，生成铬铁矿（FeCr2O4）型的化合物，或使铬酸盐浓度降低，加剧设备腐蚀尤其是点蚀。局部腐蚀的存在，极易造成设备腐蚀穿孔，严重影响到冷却器的安全、平稳运行。

　　③漏油会消耗日常投加的用于抑制微生物生长的氯的使用量，这时即使不停地加氯，仍然测不到余氯量。大量加氯会造成循环水中的Cl-浓度过高，腐蚀系统内的不锈钢设备。结果导致氯气失去杀菌作用。这两方面的综合结果，使微生物处于良好的生长繁殖环境。

　　④造成水浊度急剧增高，增加排污，造成环境污染。

　　因此，加强运行期间的泄漏监测（如循环水含油量分析），运行良好系统的冷却水中含油量小于10mg/L，一旦发现含油超标，应该立即采取措施。

　　长岭炼油厂在处理冷却水系统漏油方面，做了大量工作，如将原用的低磷全有机配方改进成“碱性锌”系水处理药剂，提高药剂的抗油能力；利用油分散剂将油分散、乳化；改氧化性杀菌剂为非氧化性杀菌剂等。

　　6．漏油清洗方案

　　表1介绍了国外某炼油厂在发现漏油后采用的处理方案。

表1　　　处理漏油清洗处理过程