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裂解爐急冷鍋爐泄漏失效原因分析及應(yīng)對(duì)措施

所屬分類:建筑論文 閱讀次 時(shí)間:2020-05-09 16:43

本文摘要:摘要:在我國(guó)乙烯化工生產(chǎn)過(guò)程中,乙烯裝置出現(xiàn)裂解爐急冷鍋爐泄漏失效的問(wèn)題較為常見(jiàn),導(dǎo)致泄露的具體原因也各不相同。為此下文將對(duì)乙烯裂解爐急冷鍋爐發(fā)生泄露的原因進(jìn)行了分析,進(jìn)而對(duì)相關(guān)預(yù)防措施進(jìn)行了有效探討,以期能夠?yàn)樘嵘蚁┭b置的利用效益提供

  摘要:在我國(guó)乙烯化工生產(chǎn)過(guò)程中,乙烯裝置出現(xiàn)裂解爐急冷鍋爐泄漏失效的問(wèn)題較為常見(jiàn),導(dǎo)致泄露的具體原因也各不相同。為此下文將對(duì)乙烯裂解爐急冷鍋爐發(fā)生泄露的原因進(jìn)行了分析,進(jìn)而對(duì)相關(guān)預(yù)防措施進(jìn)行了有效探討,以期能夠?yàn)樘嵘蚁┭b置的利用效益提供有效參考。

  關(guān)鍵詞:乙烯裝置;急冷鍋爐;腐蝕;泄露

鍋爐技術(shù)

  隨著乙烯裝置的運(yùn)行時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),裂解非計(jì)劃性停車的發(fā)生幾率不斷增多,其中平均每?jī)纱畏怯?jì)劃停車就會(huì)出現(xiàn)一次急冷鍋爐泄露問(wèn)題,嚴(yán)重影響了工廠的正常生產(chǎn)。因此,必須對(duì)裂解爐急冷鍋爐泄露原因進(jìn)行全面的分析、總結(jié),進(jìn)而采取有效措施進(jìn)行預(yù)防處理極為必要。

  一、急冷鍋爐運(yùn)行及故障分析

  (一)急冷鍋爐總體運(yùn)行情況

  當(dāng)前,不少企業(yè)的急冷鍋爐從投入使用至今都經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)的時(shí)間,以及受到裂解原料品質(zhì)差,裂解爐切換操作頻繁等影響,急冷鍋爐出現(xiàn)了不同程度的腐蝕泄漏,影響了裂解爐正常運(yùn)行。經(jīng)普查發(fā)現(xiàn),裂解爐雙套管型急冷鍋爐出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的腐蝕情況。急冷鍋爐下管板扁圓管壁出現(xiàn)了大幅度的減薄,且難以修復(fù)。內(nèi)孔焊型急冷鍋爐由于使用的是深孔焊結(jié)構(gòu)難以對(duì)換熱管內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè),出現(xiàn)了嚴(yán)重的下管板管臺(tái)根部腐蝕泄漏?梢(jiàn)為確保乙烯裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,加強(qiáng)對(duì)急冷鍋爐定期檢測(cè)極為關(guān)鍵。

  (二)急冷鍋爐事故分析

  使用裂解爐過(guò)程中,不可避免會(huì)出現(xiàn)管板腐蝕問(wèn)題,對(duì)腐蝕引起泄露的換熱管進(jìn)行更換之后運(yùn)行較為穩(wěn)定。途中也出現(xiàn)由于急冷鍋爐的突然泄露而導(dǎo)致了裂解爐的連鎖停車。打開(kāi)急冷鍋爐之后發(fā)現(xiàn)20%左右的換熱管發(fā)生堵塞?梢(jiàn),為避免出現(xiàn)嚴(yán)重的換熱管堵塞事故,必須加強(qiáng)對(duì)急冷鍋爐的泄露失效分析。

  二、急冷鍋爐腐蝕情況及檢測(cè)

  通常情況下裂解爐急冷鍋爐采用的是薄管板結(jié)構(gòu)的換熱管,其管板材質(zhì)為主要為15Mo3。下管板管臺(tái)采用的是整體銑出結(jié)構(gòu),利用深孔焊接對(duì)管子與管臺(tái)進(jìn)行連接。由裂解爐分離出來(lái)的高溫裂解氣在急冷鍋爐中快速冷卻到450℃~550℃,產(chǎn)生的蒸汽壓強(qiáng)為12MPa左右。高溫裂解氣作為介質(zhì)流動(dòng)在急冷鍋爐管程中,殼程主要包括了鍋爐水以及高壓蒸汽。在宏觀檢查方面,發(fā)現(xiàn)換熱管泄漏部位大多在下管板管子進(jìn)和管板連接的管臺(tái)位置,尤其是管板換熱管一側(cè)表面被嚴(yán)重腐蝕,呈現(xiàn)出凹凸不平狀,導(dǎo)致了管臺(tái)根部泄漏。在化學(xué)成分分析方面,通過(guò)對(duì)急冷鍋爐管臺(tái)及換熱管束采用的15Mo3鋼管材質(zhì)的化學(xué)成分分析,并與相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),急冷鍋爐出現(xiàn)腐蝕泄露并非所用材質(zhì)不達(dá)標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)致。

  在金相分析方面,對(duì)管臺(tái)沿橫截面截?cái)嗟亩嗣孢M(jìn)行顯微金相分析可知,管外壁最先出現(xiàn)腐蝕,并且由外表向內(nèi)擴(kuò)散,沒(méi)有出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的金相組織主要為鐵素體和珠光體,有輕微的珠光體球化。同等時(shí)間條件下,溫度越高,相同材質(zhì)鋼的珠光體球化程度也就越嚴(yán)重。急冷鍋爐管臺(tái)及換熱管產(chǎn)生了輕微珠光體球化現(xiàn)象,表明了急冷鍋爐的運(yùn)行出現(xiàn)了超溫現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致了管臺(tái)根部換熱管外壁出現(xiàn)腐蝕。在能譜分析方面,管臺(tái)表面富含O、Na、Al、Ni、Ca等元素,對(duì)換熱管內(nèi)壁腐蝕物粉末分析發(fā)現(xiàn)了大量的Fe元素。表明鍋爐給水中存在氧氣、鈉鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽和鈣鹽等。而換熱管內(nèi)壁在長(zhǎng)時(shí)間的高溫裂解氣環(huán)境中產(chǎn)生了鐵的氧化物,進(jìn)而腐蝕內(nèi)壁。在高溫、高壓環(huán)境下,急冷鍋爐會(huì)出現(xiàn)氣蝕、沖擊腐蝕、高溫腐蝕、應(yīng)力腐蝕等多種腐蝕現(xiàn)象。

  三、裂解爐急冷鍋爐泄漏失效原因分析

  (一)鍋爐給水系統(tǒng)雜質(zhì)含量超標(biāo)鍋爐給水在經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后含鹽量很低,不會(huì)對(duì)管線、設(shè)備造成腐蝕。而進(jìn)入急冷鍋爐后受蒸發(fā)濃縮,鍋爐給水沉淀析出了SiO2、懸浮物以及其他雜質(zhì)離子,使得鍋爐給水含鹽量、溶硅量等嚴(yán)重超標(biāo)。下管板管臺(tái)處積液中一些SiO2、鈉鹽、鈣鹽等雜質(zhì)不斷積累吸附在急冷鍋爐換熱管外壁,在高溫作用下,鍋爐給水堿性物濃度增高,進(jìn)而導(dǎo)致堿性腐蝕。

  (二)鍋爐給水系統(tǒng)的pH值控制不穩(wěn)定正常情況下運(yùn)行的急冷鍋爐系統(tǒng)設(shè)備的表面附著一層磁性的Fe3O4薄膜,起到對(duì)金屬的保護(hù)作用。然而鍋爐給水系統(tǒng)PH值過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)使Fe3O4薄膜層遭到破壞,進(jìn)而腐蝕設(shè)備。將鍋爐給水PH值控制在9.0~9.5,腐蝕速率較低。而在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)通常需要向鍋爐給水區(qū)總加入磷酸鈉來(lái)對(duì)PH值進(jìn)行控制,然而因?yàn)闆](méi)有對(duì)裂解爐汽包進(jìn)行固定排污,沒(méi)有及時(shí)地調(diào)整藥劑添加量等等,使得鍋爐給水PH值出現(xiàn)了較大波動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)t管鈍化,以及基體金屬腐蝕,進(jìn)而出現(xiàn)鍋爐泄漏。

  (三)鍋爐給水系統(tǒng)的磷酸鹽腐蝕除了要對(duì)鍋爐給水系統(tǒng)中的pH值與SiO2含量進(jìn)行監(jiān)控之外,還應(yīng)對(duì)鈉磷比(R=Na+/PO43-)進(jìn)行嚴(yán)格控制,使R值控制在2.5~2.8范圍內(nèi)。若是R<2.2,,鍋爐給水系統(tǒng)中磷酸氫二鈉含量過(guò)高,降低爐給水pH值,使急冷鍋爐發(fā)生酸性腐蝕。若是R<2.5,在鍋爐給水系統(tǒng)中產(chǎn)生“磷酸鹽隱藏”現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)t管表面出現(xiàn)酸性磷酸鹽腐蝕。

  四、結(jié)論與相關(guān)建議

  在乙烯裂解生產(chǎn)過(guò)程中,若是急冷鍋爐出現(xiàn)腐蝕泄漏,將會(huì)對(duì)裂解爐運(yùn)行周期產(chǎn)生較大影響。導(dǎo)致急冷鍋爐出現(xiàn)腐蝕泄漏的因素多種多樣。根據(jù)以上分析可知,由于各種原因鍋爐給水系統(tǒng)的堿性雜質(zhì)不斷濃縮、積累,提高了溶液PH值,形成堿性環(huán)境,導(dǎo)致急冷鍋爐出現(xiàn)堿腐蝕,在長(zhǎng)期作用下,管臺(tái)根部管束壁厚不斷被削薄,直至穿孔發(fā)生泄漏,因此堿腐蝕是引發(fā)急冷鍋爐出現(xiàn)腐蝕泄漏直接原因之一。鍋爐給水系統(tǒng)PH值控制不當(dāng)、雜質(zhì)含量超標(biāo)、出現(xiàn)磷酸鹽腐蝕等,都是使急冷鍋爐出現(xiàn)堿腐蝕的主要源頭。相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施如下:

  1.提高對(duì)急冷鍋爐運(yùn)行情況、狀態(tài)監(jiān)控力度,在停爐時(shí)對(duì)急冷鍋爐展開(kāi)全面的檢測(cè),及時(shí)對(duì)泄漏換熱管進(jìn)行堵管,必要是進(jìn)行換管處理,或者對(duì)急冷鍋爐熱端管板處采取加套管的方式進(jìn)行保護(hù)。

  2.結(jié)合生產(chǎn)的具體安排,依次對(duì)急冷鍋爐展開(kāi)全面的化學(xué)清洗,以有效減緩腐蝕速度。

  3.提高對(duì)鍋爐給水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)力度,將鍋爐給水pH值嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),準(zhǔn)確計(jì)算磷酸鈉藥劑使用量,并把鈉磷比納入水質(zhì)管理體系中,確保水質(zhì)合格。

  4.對(duì)裂解爐的投料負(fù)荷、應(yīng)力情況進(jìn)行嚴(yán)格控制,避免出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行情況。無(wú)論是升溫還是降溫操作,都必須嚴(yán)格安裝操作工藝執(zhí)行,確保裂解爐的溫度控制在合理范圍內(nèi),避免出現(xiàn)超溫運(yùn)行現(xiàn)象。

  5.盡可能地確保裂解爐操作工況穩(wěn)定,降低原料切換操作頻率,以免裂解爐熱在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)較大的負(fù)荷波動(dòng)而不利于急冷鍋爐的正常運(yùn)行。加強(qiáng)對(duì)汽包中鹽類與SiO2含量的控制,提高急冷鍋爐間斷排放頻次的合理性。

  6.在裂解爐完全停止之后,要徹底倒空急冷鍋爐,避免急冷鍋爐水側(cè)垢物的積累形成側(cè)面腐蝕。7.做好對(duì)對(duì)急冷鍋爐的定期排污、檢修工作。

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  化工師論文投稿刊物:《鍋爐技術(shù)》專業(yè)技術(shù)性刊物。反映鍋爐技術(shù)(電站鍋爐和工業(yè)鍋爐)的科研成果,包括鍋爐產(chǎn)品試驗(yàn)成果,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié),鍋爐總體及零部件的設(shè)計(jì)理論、方法、結(jié)果和計(jì)算機(jī)程序,鍋爐制造的新工藝、新技術(shù)、新材料,厚壁壓力容器的制造工藝和檢驗(yàn)等。

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