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总结石油和天然气化工装置空冷器检维修技术的关键点

2020-02-25 355 上传者：管理员

摘要：换热器是石油和天然气化工等过程工业中重要的能量传递设备。在天然气处理装置停车大检修过程中，换热器检修的工程量占装置静设备检修总工程量的50%以上，在换热器检维修中程序较为复杂的重要检修工作就是空冷器的检修。在高含硫的天然气净化装置中，空冷器介质具有易燃易爆、剧毒、腐蚀等复杂特性，为此只有对空冷器检维修规范中关键点进行概括，同时对现场检维修经验进行总结，才能形成系统化的空冷器检维修作业程序，为后期相关的检修工作提供参考。

关键词：
堵漏
检测
清洗
空冷器
试压
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天然气作为清洁能源，具有安全可靠、绿色环保、利用率高、经济等特点，广泛应用于工业领域和居民日常生活中。随着天然气的需求越来越旺盛，国内新建或改扩建大量的天然气处理装置以保证城市居民和工业需要的大量天然气。国内天然气处理一般经过脱硫和脱水后输送到天然气站。石油和天然处理装置为了安全环保和节能需要，在装置的多个单元均采用大量的空冷器，为保证设备及装置的长、满、稳、优、安运行，本文以国内某大型石油公司的天然气采输及处理装置为例，对空冷器检修进行了系统分析研究，并对空冷器检修技术关键节点进行了较详细的阐述。

1、空冷器概况

在天然气处理装置中空冷器应用较为普遍，如回注泵（P-072502）油冷却器、空压机油冷却器、高低压泵及半贫泵的机械密封冲洗方案中封水冷却器等均采用空气进行换热。本文主要介绍的是脱硫单元及尾气单元生产用60台套大型空冷器检维技术。60台套空冷器分三个系列布置，在每个系列的脱硫单元和尾气单元空冷平台上有20台套空冷器。

空冷器检修主要目的是对换热器进行清洗、壁厚检测以及试压查漏。天然处理装置一般每年进行一次停车检修，需要对各塔器、灼烧炉、空冷器等设备进行拆检维修，因此需要对空冷器检修技术进行系统的分析总结，控制检修重要节点，以期形成标准化的检修程序。

2、检修技术

2.1 拆检

丝堵式空冷设备是较为普遍的空冷器型式之一（见图1、图2），性能优良，但经常受到拆检清洗检测试压查漏堵漏工作等产生严重的不良影响或者后果，稍有误差极可能导致整个设备运转不畅，有时还会影响生产，个别时候会影响生产运行等。丝堵式空冷器拆检时，主要根据要求对丝堵进行拆检。为此，使用专用拆检工具（定力矩扳手和液压扳手）具有较大的应用价值，极大程度地降低了检验难度，提高了检修工作的精度、质量，需要注意的是拆卸清理垫片时不要损坏设备和丝堵上的密封面。然后按照技术部门的拆检百分比要求进行堵头拆检，根据检查结果进行下一步工作。

图1 空冷器管箱堵头

图2 空冷器管束翅片

2.2 清洗方法

停车检修时，对空冷器进行拆检的目的是为了清洗、管束检测。由于石油和天然气化工装置的生产特点和设备状况，空冷器检修的主要目的之一是为了清洗。空冷器管束内部运行一段时间后产生一定的污垢是极为广泛的故障现象，普遍存在脱硫和尾气单元等各个传热过程中，是影响装置整体运行周期的瓶颈。污垢沉积物热阻较高，将严重影响空冷器换热效果，有时换热效率将会降低30%以上；即使是工艺控制较为平稳，无生产波动等，一个运行周期后个别空冷器结垢物最厚可达2mm。空冷器结垢将影响运行平稳率和产品产量，严重时不仅会造成装置停车，还会引起垢下腐蚀，缩短设备使用寿命，造成严重的设备泄漏事故。

2.2.1 高压水清洗

高压水清洗是一种物理清洗技术。通过柱塞泵产生高压水，利用高压水的流速等机械性能去除管束内部的垢质。高压水清洗可以把人孔中无法清除的垢质彻底去除，能够见到管束及管板的本色。高压水清技术效率较高、清洗质量较好，且成本低廉速度快，效率高；同时除了垢质外不会产生新污染物，对设备无腐蚀作用；在易燃易爆环境中也可使用；高压水清洗技术不但适用于结垢的管束，对于完全堵塞的管束也具有较好的清洗效果并且易于实现机械化和自动化。因此空冷器管束内表面采用高压水清洗可以较彻底和高效地完成检修任务。同时如果拆检丝堵的比例较高，虽然高压水清洗的效率和质量不会降低，但是丝堵拆检后重新回装的工作量将会增大很多，同时密封点较多也是泄漏的因素。

2.2.2 化学清洗

化学清洗是用一种或数种化学药剂及其水溶液，按现场取样的结垢物清洗实验结果确定的工艺条件、配比和程序，通过清洗泵、管道及阀组等与被清洗装置构成临时系统。化学清洗过程控制需要重点监控腐蚀速率、腐蚀量、除垢率、洗净率等四个指标。工程验收按行业标准HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》规定的质量指标和交工验收内容进行，主要内容有：(1)化学清洗工程验收时，施工方应向用户方提交：化学清洗方案、施工记录及各种分析化验数据；(2)由施工方和用户方质量检验员共同对设备进行化学清洗质量检验，清洗质量符合本标准规定。

2.3 检测、查漏与堵漏

2.3.1 管束检测

石油及天然气化工装置出于节能和环保等方面考虑采用了大量的空冷器，其换热主要依靠带有翅片的换热管。由于流体的冲蚀或介质的腐蚀等多方面的原因，可能造成换热管腐蚀减薄，严重时可能造成管束爆破等严重的设备及生产事故。鉴于空冷器管束翅片的结构特性，采用远场涡流检测技术与常规涡流检测相结合，碳钢管束上采用远场涡流测厚技术。远场检测技术对碳钢管道检测十分有效，尤其是对体积型缺陷。

2.3.2 查漏、堵漏

丝堵式空冷器查漏与堵漏是空冷器检修中关键控制节点。空冷器管束的分布广泛采用错列式布置的方法将管束分为六层，可以有效地提高换热器效果。但在空冷器运行后，如某根管束出现泄漏，不能一次性找到具体泄漏管束。寻找泄漏管束将消耗大量人力和物力，同时还浪费时间，耽误检修进度。即使找到泄漏管束，进行堵漏也比一般的固定管板式换热器堵管麻烦得多。

在空冷器清洗检测结束后，首先采用如图3所示管束整体试漏工装对空冷器整体进行试压查找漏点。如果管束存在漏点，在大致确定泄漏管束后采用新型查漏套装。见图4，根据空冷器的管束大小及丝堵大小等制作相应的单根管束试漏工装，即可很快找出具体的泄漏管束。

图3 管束整体试漏工装

图4 单根管束试漏工装

空冷器查找到漏点后进行堵漏工作是一项比较有难度的工作。在找到泄漏管束后，取出试漏工装，直接在泄漏管束的两端安装上如图5所示堵漏工装。在定位丝堵的导向下中心顶杆通过锥形丝堵的螺纹将锥形丝堵顶紧。之后取下工装，仅留下锥形丝堵，待整台空冷器堵漏完毕后，统一进行试压即可。

图5 管束堵漏工装

2.4 丝堵回装

在丝堵回装前必须对丝堵和丝孔螺纹进行清洗或者用丝锥过一遍，并且检查垫片密封面是否存在缺陷，如果存在缺陷需要彻底进行修复。同时根据如表1金属垫片的选取依据及介质的化学性质和工艺操作工况等确定需要选取的金属垫片，并确定扭矩值。

表1 金属垫片选取依据

3、结论

本文系统介绍了石油天然气处理装置空冷器的检修程序和检修技术，分析了天然气处理装置空冷器堵头垫片选取原则以及换热器管程常用清洗方式，并对试压、堵漏较复杂的换热器检修技术关键点进行了技术分析。本文从空冷堵漏拆卸、垫片选取原则、堵头紧固方法、管束检测以及试漏和堵漏等多方面对换热器检修的关键点进行了系统分析。在换热器检修质量管理、进度控制、安全受控等三方面进行了探索，使天然气处理装置空冷器检修技术在整体上有较全面的总结，可供相关技术人员参考借鉴。

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