1、故障描述:
8月12日3#硫磺一级硫冷凝器操作异常,液硫排污线排排出大量水蒸汽,遂判断为换热器内漏。
该台硫冷凝器的公称直径为φmm,壳体厚度20mm,材质为20R,换热管规格为φ38×3.5mm,长mm,材质为20#无缝钢管,换热管根,管板材质:16MnRIII+16MnR,厚26mm。设计参数如下:
2.1、解体状况(附图片)
(1)换热管最下一层最中间一根管束开裂严重,上水过程中就泄露,共堵管3根;
(2)出口处底部积硫积碳严重、破沫网损坏严重;
(3)部分浇注料脱落,设备本体裸露;
最底部靠下面一根管束开裂,内漏严重;南侧(出口)积硫积碳严重,部分铁锈夹一根管束在上水过程中就泄漏2.2、维修项目有:
(1)上水试压、堵漏,破沫网更换;
(2)内部积硫积碳清理、浇注料修补;
(3)换热器两侧头盖板拆、复,壳程试压(试压值0.5MPa)、堵漏,破沫网拆除更换安装,蒸汽盘管试压(试压值:1.0MPa),顶部人孔拆、复,人孔规格:DN,PN1.6,头盖保温(硅酸镁铝δ=+阻燃布+铝板)拆复,法兰罩拆复2只,保温材料施工单位提供;设备规格:Φ××20,E过程气出入口制作、抽、堵盲板,规格:PN2.0DN;PN2.0DN1;N2.0DN0各1块。E筒体内清理,E过程气入口处保温料破损修复。
3、原因分析:
此次设备打开后发现管口处情况良好,而且泄漏部集中在1根管束上,直接原因这一根换热管质量问题和腐蚀穿孔导致泄漏,具体原因分析如下:酸性气中的硫在燃烧时,部分二氧化硫在灰分或金属氧化物的作用下生成三氧化硫,进而与过程气中的水分结合在低温部位冷凝成硫酸,对碳钢换热管造成严重腐蚀(SO2—H2O型露点腐蚀);由拆卸下的破沫网形态可以了解到该换热器在工艺操作上曾出现过超温现象,超温对换热管的热力学性能有一定的影响,从而导致管束进一步腐蚀穿孔;刚开始泄漏时若比较微弱,操作上难以发现,水蒸气随液态硫磺进入硫坑内,水蒸气进入管程与过程气中H2S、SO2等接触,进一步加剧腐蚀;该硫冷凝器上水有两处,一处为低压锅炉给水,另一处为中压蒸汽冷凝器后的凝结水,由于装置内有一台中压蒸汽加热器E回水线上疏水器使用情况不佳,可能会存在部分汽相直接进入硫冷凝器内对底部的喷淋管冲刷,导致喷淋管失效后直接冲刷换热管。同时,在工艺方面也有诱导原因,装置开工时,因酸性气带烃或酸性气的压力、流量波动,导致系统操作不平稳,系统温度和过程气成分都有较大范围的波动,特别是今年7月份尾气焚烧炉后过热器E爆管,导致装置停工抢修。装置因联锁停车和操作温度过低时,为了防止干烧,硫冷凝器E继续上水,但此时系统没有压力,过程气不流动和温度过低,硫冷凝器内温度很快就降下来,达到水的露点,过程气中的水蒸汽就会在硫冷凝器换热管内表面凝结成一层水膜,也给腐蚀创造了腐蚀条件和环境。
4、整改及防范措施:
1、冷凝器管程的过程气因装置非正常操作易形成湿硫化氢环境,在低温下与水份结合形成腐蚀性很强的化合物,引起换热管和换热管与管板连接处焊缝的腐蚀,是导致内漏的主要原因,因此在今后的生产中①、避免装置联锁停车的发生和频繁的开、停工,尽可能使装置长期连续运转,只要装置操作正常和装置连续运转,硫冷凝器的运转也会是良好的。②、加强生产管理。装置停工时要严格执行吹扫规定,即先用燃烧燃料气产生的烟气吹扫设备,最后再用氮气吹扫,使设备内不残存腐蚀性气体。若装置停汽检修,开盖后应尽快将器内可能残留的腐蚀性气体或固体物清除干净。
2、对换热管材质进行升级:使用或0Cr13类钢材;
3、提高检修质量:严格按照施压要求及气密标准来进行设备打压堵漏工作。