Что делать, если у теплообменника протекает? В этой статье рассказывается о причинах утечки и способах её устранения

Thread Content

Утечки в теплообменниках часто приводят к остановке всего оборудования, что не только сказывается на экономичности производства, но и зачастую напрямую угрожает безопасной работе основного оборудования или других устройств, а также может вызвать серьезные повреждения оборудования. Определение трубчатого теплообменника. Трубчатый теплообменник в настоящее время является наиболее широко используемым типом оборудования для теплообмена. По сравнению с другими типами теплообменников с перегородками, устройство данного типа обеспечивает гораздо большую площадь для теплообмена на единицу объема, при этом эффективность теплообмена также выше. Трубчатый теплообменник состоит из труб, трубчатой пластины, перегородок, корпуса, крышек (трубных ящиков) и т. д. При процессе теплообмена одна из жидкостей поступает в систему через соединительные трубы крышки, циркулирует внутри труб и выходит наружу через выходные трубы с другой стороны крышки. Это называется трубопроводной частью системы ； Другая жидкость поступает через входное отверстие в корпусе и выходит через другое отверстие в корпусе; это называется потоком в корпусе. Причины утечек в трубчатых теплообменниках. Утечки во внутренней системе труб трубчатого теплообменника в основном делятся на утечки в самой трубе и утечки в местах соединения труб. Причины утечки на портах труб теплообменника: 1. Чрезмерные тепловые напряжения. При работе теплообменника с трубками из-за различий в температурах холодной и горячей жидкостей температуры корпуса и стенок труб также отличаются друг от друга. Эта разница приводит к разному тепловому расширению корпуса и труб. При большой разнице температур между ними трубы могут изогнуться или ослабнуть на кронштейнах, что даже может привести к полной порче всего теплообменника. В связи с этим необходимо структурно учитывать влияние теплового расширения, применяя различные методы компенсации. В процессе запуска и остановки теплообменника скорость повышения или снижения температуры превышает установленные значения, что приводит к значительным тепловым напряжениям в трубах и трубчатых пластинах высокотемпературного нагревателя. Это вызывает повреждение сварных соединений или мест соединения труб с трубчатыми пластинами, в результате чего возникает утечка через порты. Деформация трубчатой пластины обусловлена в основном деформацией при её обработке, а также деформациями, возникающими в процессе обработки. Трубы соединены с трубчатой пластиной, и деформация последней может привести к утечке из отверстий труб. Неправильная технология затыкания труб: обычно для этой цели используется сварка конических заглушек. При вставлении конического затычки необходимо прилагать умеренное усилие ； Чрезмерная сила ударов приводит к деформации отверстий в трубах, что влияет на места соединения соседних труб с трубной решеткой; это может вызвать повреждения и появление новых утечек. В процессе сварки, при неправильной предварительной подготовке, а также при ненадлежащем расположении и размерах шва, может произойти повреждение мест соединения соседних труб с трубной пластиной. Использование других методов затыкания труб, таких как затыкание путем расширения или взрывным способом, при неправильном выполнении процедуры также может привести к утечке из соседних отверстий труб. Поэтому необходимо соблюдать строгую технологию закрытия труб. Причины утечек в самых трубах теплообменника: 1. Эрозия под действием потока пара. Одной из причин является то, что при высокой скорости потока пара и наличии крупных капель воды внешняя поверхность труб подвергается воздействию смеси пара и воды; это приводит к её ослаблению, возникновению дыр или разрыву трубы под действием давления воды. Другая причина — прямое воздействие пара или гидрофобных веществ. Из-за некорректного выбора материала и способа крепления защитной плиты. Разрушается или отваливается в процессе эксплуатации, теряя защиту от эрозии ； Площадь защитной пластины недостаточно велика; капли воды под действием потока воздуха высокой скорости попадают на трубную сборку, расположенную за пределами защитной пластины ； Расстояние между корпусом и трубчатым набором слишком мало, из-за чего скорость парового потока у входа очень высока. Вибрация труб: при слишком низкой температуре воды или при чрезмерной нагрузке на агрегат, когда скорость и объем потока пара между трубами теплообменника превышают установленные значения, трубопакет, обладающий определенной упругостью, может начать вибрировать под действием сил, возникающих из-за возмущений в жидкости, находящейся с внешней стороны корпуса. Когда частота этих сил совпадает с естественной частотой вибрации трубопакета или с кратными ей значениями, происходит резонанс, что приводит к увеличению амплитуды вибраций. Это, в свою очередь, вызывает постоянные нагрузки на места соединения труб с трубной пластиной, что может привести к повреждению трубопакета. Эрозия на входном конце труб для подачи воды. Повреждения на входном конце труб происходят только в теплообменниках из углеродистой стали. Это явление представляет собой результат совместного действия эрозии и коррозии: механизм заключается в том, что оксидный слой, образующийся на поверхности металла трубы, разрушается под действием высокой степени турбулентности воды, что приводит к постепенной потере металла. В конечном итоге это приводит к повреждению трубы. Когда трубы низкотемпературного теплообменника изготовлены из меди, такие трубы часто вынуждены заменять из-за серьезных утечек. При значении pH от 8,5 до 8,8 скорость коррозии меди минимальна. Для углеродистой стали требуется, чтобы значение pH было не ниже 9,5. Чрезмерно высокий уровень pH в воде, поступающей в котел, привел к коррозии медных труб. 5. Некачественные материалы и технология изготовления: некачественный материал труб, неравномерная толщина стенок труб, наличие дефектов на трубах до сборки, чрезмерное расширение места соединения труб, наличие следов растяжения на внешней поверхности труб и т. д. При возникновении аномальных условий эксплуатации теплообменника это может привести к массовому повреждению труб. Меры по устранению утечек в трубчатых теплообменниках. Меры реагирования после возникновения утечки. При утечке снижается давление воды, поступающей в котел; количество воды, поступающей в котел, уменьшается. Поэтому при обнаружении утечки в трубопроводах теплообменника необходимо немедленно остановить его работу, чтобы сократить количество поврежденных труб и уменьшить степень их повреждения. При остановке агрегата необходимо проверить наличие утечек в нагревателе высокого давления и найти способ их устранения. В случае утечки через порты необходимо снять металл старого сварного шва, затем провести дополнительную сварку и применить соответствующую термообработку для устранения тепловых напряжений. При утечке в самой трубе сначала необходимо определить характер и место утечки, а затем выбрать подходящий способ закрытия трубы, чтобы закупорить оба её конца. Независимо от используемой технологии закрытия трубы, для обеспечения качества этого процесса концы трубы должны быть тщательно обработаны: пластина трубы и отверстия в ней должны быть ровными и чистыми, чтобы обеспечить хороший контакт с элементами, используемыми для закрытия трубы. При наличии трещин или эрозии в месте соединения трубы и трубной решетки необходимо удалить исходный материал трубы и металл сварного шва, чтобы заглушка плотно прилегала к трубной решетке. Меры по предотвращению утечек в теплообменниках 1. Меры по предотвращению утечек на отверстиях труб. Помимо достаточной толщины трубных пластин при производстве теплообменника, а также качественной обработки отверстий в трубах, процедур нанесения наплавок, соединения труб методом растяжения и сварки, в процессе эксплуатации необходимо соблюдать ограничения на скорость повышения и снижения температуры во время запуска и остановки теплообменника. На стороне воды должны быть установлены предохранительные клапаны для предотвращения перегрузки. Для проведения технического обслуживания необходимо использовать правильные методы закрытия труб. 2. Меры предотвращения утечек самой трубы; меры предотвращения эрозии в результате воздействия потока жидкости; ограничение скорости потока пара или конденсата по корпусу трубы, а также предотвращение вскипания жидкости в зоне конденсации ； Пар, выходящий из секции охлаждения паром, должен иметь достаточную остаточную температуру перегрева ； Плита защиты должна быть надежно закреплена, иметь достаточную площадь и качественный материал ； Поддерживайте нормальный уровень воды с торца корпуса, запрещается работа при низком уровне воды или без воды. Меры по предотвращению вибрации труб: установка предохранительных клапанов с парной стороны на стороне котла ； Ограничение скорости потока пара или гидрофобных веществ с стороны оболочки ； Расстояние между трубами должно быть достаточно великим: с одной стороны, это снижает скорость потока на стороне корпуса, а с другой — уменьшает вероятность повреждения труб из-за их взаимного столкновения и трения; кроме того, это позволяет ограничить длину свободного участка трубопакета. Меры по предотвращению эрозии на входном конце трубы для подачи воды. Скорость потока жидкости внутри трубы влияет не только на значение коэффициента теплообмена за счет конвекции, но и на тепловой сопротивление налета, что в свою очередь влияет на общий коэффициент теплообмена. Очень важно выбрать подходящую скорость потока. Ограничение скорости потока воды, отключение одного из теплообменников или наличие большого количества заблокированных труб приводит к значительному увеличению скорости потока внутри труб. В таких случаях необходимо направить часть воды через обходной путь в котел или снизить нагрузку на агрегат. Меры по предотвращению коррозии: устранение напряжений. Напряжения могут иметь различные источники: внешние напряжения, остаточные напряжения, напряжения, возникающие в процессе сварки, а также напряжения, обусловленные продуктами коррозии. При выборе материалов необходимо сделать установку безмедной, что способствует защите всей установки от коррозии и контролю качества пара ； Необходима совершенная система выпуска воздуха. При соединении труб обычно рекомендуется не использовать последовательное соединение, чтобы предотвратить накопление неконденсируемых газов в теплообменниках с более низким давлением ； Необходимо обеспечить нормальную работу системы выпуска воздуха: при запуске необходимо полностью удалить воздух с водяной и паровой стороны. Качество воды, поступающей в систему, также должно соответствовать требованиям ； При выпуске из завода необходимо обеспечить надлежащие меры защиты от коррозии, чтобы предотвратить её в процессе хранения и транспортировки. Для теплообменников из углеродистой стали обычно применяется метод защиты от коррозии путем заполнения пространства между элементами теплообменника азотом как с паровой, так и с водной стороны ； При выводе теплообменника из эксплуатации, в зависимости от продолжительности простоя, обычно применяют такие меры противокоррозионной защиты, как заполнение водой, паром или азотом; на водной стороне также корректируют значение pH деаэрированной воды для обеспечения защиты. Меры предотвращения утечек труб из-за некачественных материалов и технологий производства. Толщина стенки трубы должна быть не менее 2,0 мм для повышения её устойчивости к эрозии. Перед сборкой необходимо провести дефектоскопию каждой трубы, гидравлические испытания и другие проверки ； Трубчатые структуры должны проходить термообработку, без видимых дефектов ； Отверстия в трубчатой пластине должны иметь определенную степень шероховатости, допуски и сферичность; фаски или закругления отверстий должны быть гладкими без заусенцев. Профилактическое забивание труб. Проводится профилактическое забивание труб. Рекомендуется при закупорке части труб делать на трубопроводной пластине отверстия для обходного потока определенного размера, чтобы снизить скорость потока воды и уменьшить коррозию. Этот метод уже применялся во многих электростанциях как в стране, так и за рубежом, и он доказал свою эффективность: он позволяет увеличить срок службы теплообменника и сократить количество утечек. Выбор процесса. При выборе того, какой флюид будет циркулировать внутри трубок, а какой — снаружи корпуса теплообменника, можно использовать следующие принципы в качестве ориентира: а) материалы, которые нечисты или склонны к образованию налета, должны циркулировать в той части, которую легче очистить. Для трубчатых пакетов с прямыми трубами вышеупомянутые среды обычно должны проходить внутри труб, но если пакет можно демонтировать для очистки, они могут также проходить снаружи труб. б) Текучие среды, для которых необходимо увеличить скорость потока с целью повышения коэффициента теплообмена конвекцией, должны течь внутри труб. Это связано с тем, что площадь поперечного сечения внутри труб обычно меньше, чем площадь сечения между трубами. Кроме того, при использовании многоканальных конструкций можно легко увеличить скорость потока. в) Коррозионно активные материалы должны транспортироваться по трубам; таким образом, корпус можно изготовить из обычных материалов, а только трубы, перегородки и крышки должны быть изготовлены из коррозионностойких материалов. д) Материалы с высоким давлением проходят внутри труб, таким образом, корпус не подвергается воздействию высокого давления. е) Материалы с очень высокой или очень низкой температурой должны транспортироваться по трубам для снижения потерь тепла. Конечно, для лучшего охлаждения можно также пустить горячий материал по внешней трубке. f) Пар обычно подается в камеру корпуса, поскольку это облегчает удаление конденсата, к тому же пар более чистый, а коэффициент теплообмена при конвекции мало зависит от скорости потока. г) Жидкости с высокой вязкостью, как правило, течут в пространстве между трубами. При движении в таком пространстве, где имеются перегородки, площадь поперечного сечения канала и направление потока постоянно меняются. При низких значениях числа Рейнольдса (Re менее 100) может наступить турбулентность, что способствует повышению коэффициента теплоотдачи за счет конвекции у жидкости, находящейся снаружи труб.