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化工设备换热器常见问题及处理措施

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：郑记祥

[导读] 摘要：社会快速发展，化工产业作为国民经济中的重要支柱，而换热器作为化工产业的基础，管理人员要积极分析换热器的使用条件，有效解决化工设备腐蚀、污垢等问题，强化数据集成分析，制定完善的维护管理措施，促进工业生产科学化、流程化。

        临沂城投富海天然气有限公司山东临沂 276000
        摘要：社会快速发展，化工产业作为国民经济中的重要支柱，而换热器作为化工产业的基础，管理人员要积极分析换热器的使用条件，有效解决化工设备腐蚀、污垢等问题，强化数据集成分析，制定完善的维护管理措施，促进工业生产科学化、流程化。
        关键词：化工设备；换热器；常见问题
        引言
        我国化工产业快速发展，生产力快速提高，工业生产朝着多元化、精准化发展。对于换热器也提出了新的要求。管理人员应该明确分析换热器在工作过程中存在的常见问题，采取对应性措施，完善整体的工艺流程。
        一、化工设备换热器的概述
        化工设备换热器将热流体中的能量传递给冷流体，通过能量交换，满足生产活动中的需要。化工设备管理人员应该明确作业中危险要点，提出合理的解决措施，强化日常的检验保养措施，提高内部的运行效率，保证基层人员的生命健康，延长换热器的使用寿命，降低维修成本。目前主要有以下两种基础的换热器：
        （一）板式换热器
        板式换热器作为一种高效紧凑的换热设备，在石油化工生产、食品生产、电力服务等行业中有着广泛的应用。其空间相对紧凑，不需要另外的拆装空间，在相同的外界条件下，占地面积和热量是其他换热器的1/3。由于体积小，热损耗低、传热效率较高，并且可以通过改变板片数目和组合方式来调解换热能力，成本较低，具有广泛的应用空间。
        （二）管壳式换热器
        管壳式换热器以圆筒壳底座为主体构架，含有管束、折流板、管箱等多个模块。管壳式换热器与传统的换热器相比，传热效果更为准确。内部的换热器通过冷热两种流体的温度对流，实现管内传输与管外传输，适用于较大的机械化作业中。同时增加流体的湍流程度，以提高工作效率。
        二、化工设备换热器的常见问题
        （一）表面腐蚀
        在化工设备换热器不断使用过程中，存在着一定的表面腐蚀，这也是化工设备换热器中面临的首要问题。换热器腐蚀主要包括水质腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀等。水作为一种常用的热交换介质，换热器中大量的水汽与氧气相结合，容易出现吸氧腐蚀。水介质的pH较低时，含氧量较高，都会导致换热器表面与其他物质发生不同程度上的化学反应，进而加快腐蚀效率。水中存在的大量滞留沉积物，导致换热器内壁分布不均匀、结构松散，很容易发生腐蚀。此外，电化学腐蚀也是换热器中较为常见的腐蚀，碳素钢在电解质中会形成多个微电池，加快了化学反应速率。换热器正常工作过程中，当氢气相进入换热器后温度会快速下降，通常情况下气相中会残留一定的酸性气体，如果换热器金属壁的温度低于气相酸的露点时，换热器金属表面都会凝结水蒸气，诱发管道进行二次腐蚀。换热器在工作过程中会受到外界应力的作用，导致换热器受力不均。在腐蚀介质与外界应力的共同作用下，换热器表面的氧化膜被破坏，表面分别形成阳极，阴极两级，产生的电子，又流入电解池形成了原电池，影响了热换器设备的正常应用。
        （二）管壁积累蒸汽污垢
        换热器在实际工作过程中作业时间较长。内部存在着大量的回流气流，经过多重阻力，存在着大量的冲击，形成了颗粒型污垢。在换热器表面积累大量污垢之后，会导致管壁的厚度大大增加，使得换热器管壁的传热效率有所降低，并且会在一定程度上腐蚀设备，缩短换热器的使用年限。
        （三）缺乏维护
        大部分企业使用的换热器装置性能不稳定，很容易出现故障问题。

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由于换热器换热板片的运行状态不稳定，在长时间工作状态下，内部摩擦当量大，温度迅速升高，缺少有效的维护机制，加快了内部零件的老化速率，影响着整体工业体系的发展。
        三、化工设备换热器的常见问题处理措施
        （一）使用防腐涂料
        管理人员应该明确换热器的使用流程，完善前期的检验流程，避免出现污垢堆积腐蚀现象。可以在金属表面添加涂料，防止介质直接与换热器表面接触，完善后续的维护管理，根据实际工作环境，定期清洗换热器，保证换热器长效稳定运行。例如，在使用涂料时，可以应用CH-784环氧氨基涂料。CH-784环氧氨基涂料具有良好的防腐性能，可以在过酸过碱的环境稳定使用。此外具有良好的防腐效果，表面光滑能够有效降低摩擦，提高传热效率。在刷防腐涂料后，要进行高温烘烤，以免涂料之间存在粘结，应用无机涂层或金属涂层，保证表面光滑平整，避免出现微孔现象。利用超声检验，保证涂抹过程中不存在裂纹、针孔、漏涂现象。同时也要注意防腐厚度，一旦防腐层过厚，就会降低热传导效率，容易出现涂层破裂现象。要在满足设备防腐功能的同时，确保换热器稳定应用。
        （二）加强各类参数控制
        换热器大部分材料是碳素钢，在电解质溶液下会形成多个微电池。为了防止铁元素进一步氧化形成电化学腐蚀，可以在表面外部，连接镁、铝、锌等活泼金属，将铁元素作为阴极，增加金属作为阳极，避免表面被腐蚀。对换热器进行绝缘处理，使内部的铁芯相对牢固，降低产品运行的噪声，检查换热器周围是否存在有害气体，控制周围的湿度数值。在停工维修过程中，仔细检查内部固件是否稳定连接，防止螺母松动，持续改进换热器的使用参数，完善换热器数据风险管控，保证换热器设备稳定运行。例如，要加强对于换热面积的控制，强化外界因素的影响。调整流速与温度之间的参数关系，不断优化工艺生产流程。在后期生产中要根据生产数据，科学安排换热器的工作时间，防止出现不必要损失。在流体进入换热器之前，要明确检查流体中含有的污垢，颗粒大小以及pH值，合理使添加剂，综合应用结晶改良剂、分散剂、化学反应抑制剂等手段，全方位控制内部的污垢浓度。
        （三）制定完善的管理机制
        管理人员要针对化工设备存在的问题，结合数据分析强化参数管理。耦合换热器工作效率与温度之间的关系。完善的设备抽查制度，给出具体的解决方案，严格遵照前期的流程，优化设计方案，保证整体导热安全稳定。调动操作人员的积极性，明确奖励惩罚机制，树立榜样意识，强化日常的维护保养机制，增强零件检修保养意识。配有专人进行存放管理，定时定期检查，设置完善的换热器管理制度，严格落实各项规章制度，有效控制运行操作中的危险点。强化巡回检查制度、定期轮换制度时，提高基层员工科学生产的使命感。明确安全管理的各项措施，杜绝无票操作，强化审批许可程序与在交班管理程序，激发基层员工的责任感，做好事故前的应急准备，预防换热器使用中存在的风险。例如，要硬性规定保证固定板式换热器不能单向受热，在换热器启动过程中排气阀应该完全处于打开状态，排出全部剩余气体，在起动结束后应该立即关闭，以免加热过程中引发爆炸。
        清洁过程中一定要用冷凝水，保证整体通气过程缓慢进入，综合应用水冷却，空气冷却，氢气冷却等多种方法。根据换热机的实际工作情况，采用组合式冷却方法，提高冷却效率。持续完善换热机的保养机制，通过科学的决策和分析，结合当下市场的发展方向，实现企业的利益最大化。
        结束语
        综上，换热器作为化工厂中重要设备，在石油开采、能源利用、炼油化工等众多工业领域中有广泛应用。但其作业环境比较恶劣，经常会出现污垢、腐蚀等一系列问题，严重影响了工作效率。化工设备管理人员要明确细节管理，完善日常的维护手段，保证化工设备换热器稳定工作。
        参考文献：
        [2]换热器检修工序及质量控制[J].高飞，王玉斌.聚酯工业.2020（05）
        [3]换热器的现状分析及分类应用[J].吕明璐，杨鑫，张瑶，庄严.当代化工.2018（03）
        [4]集成换热器在化工生产改造中的应用[J].杨荣生.设备管理与维修.2018（18）