Що викликає витоки в кожухотрубному теплообміннику?
Тиск на стороні води теплообмінника поверхневого рекуператора більший, ніж тиск на стороні пари. Після того, як система трубопроводів протікає, живильна вода кинеться в оболонку, в результаті чого сторона пари буде наповнена водою. Вода може повертатися в парову турбіну вздовж труби відбору пари, викликаючи деформацію циліндра парової турбіни, зміну диференціального розширення, вібрацію агрегату та навіть поломку лопатей та інші нещасні випадки.
Подібні аварії, спричинені витоком теплообмінника, призводили до зупинки всього комплекту обладнання та потрапляння води в парову турбіну відбувалося багато разів на заводі. Тому дуже важливо проаналізувати причину витоку теплообмінника та знайти контрзаходи, щоб максимально зменшити витік.
Аналіз причини витоку
Витік внутрішньої системи трубопроводів трубчастого теплообмінника в основному поділяється на витік самої трубки та витік порту.
1 Причини витоку трубки
1.1 Надмірне термічне навантаження
Коли кожухотрубний теплообмінник працює, через різну температуру холодної та гарячої рідини температури кожуха та стінки труби відрізняються одна від одної. Ця різниця спричиняє різне теплове розширення оболонки та труби. Коли різниця температур між ними велика, трубка може бути перекручена, або трубка може від’єднатися від квіткової пластини, або навіть зруйнувати весь теплообмінник. У зв'язку з цим необхідно розглянути вплив теплового розширення структурно та прийняти різні методи компенсації.
Під час процесу запуску та зупинки теплообмінника швидкість підвищення температури та швидкість падіння температури перевищує норми, тому труби високого тиску та трубні решітки зазнають більшого теплового навантаження, а зварні або компенсаційні шви, що з’єднують труби та трубні решітки пошкоджені. Причина витоку порту: коли навантаження змінюється занадто швидко під час пікового регулювання або головний двигун або теплообмінник виходить з ладу, і теплообмінник раптово вимикається, якщо сторона пари припиняє подачу пари занадто швидко, або після того, як сторона пари припиняє подачу пари, сторона води продовжує надходити в систему водопостачання, оскільки стінка труби тонка і швидко стискається, а трубна решетка товста і стискається повільно, часто спричиняючи пошкодження зварного або компенсаційного шва між трубою та трубною решеткою. Ось чому допустима швидкість падіння температури становить лише 1,7 градуса/хв-2.0 градус/хв, що суворіше, ніж допустима швидкість підвищення температури 2 градуси/хв-5 градус/ хв.
1.2 Деформація трубної дошки
В основному це деформація трубної дошки при обробці та деформація, що виникає під час обробки. Трубка з’єднана з трубною решеткою, і деформація трубної решетки призведе до витоку в отворі трубки.
Сторона води пластини з високою трубкою має високий тиск і низьку температуру, тоді як сторона пари має низький тиск і високу температуру, особливо якщо є вбудована гідрофобна секція охолодження, різниця температур ще більша.
Якщо товщина трубної дошки недостатня, трубна дошка матиме певну деформацію. Центр трубної решетки буде випирати в бік пари з низьким тиском і високою температурою. З боку води трубна решетка занурена в центр.
При зміні навантаження головного двигуна відповідно змінюються тиск і температура парододаючої сторони. Особливо, коли піковий діапазон гоління великий, пікова швидкість гоління занадто висока або навантаження раптово змінюється, за умови використання водяного насоса живлення з постійною швидкістю тиск на стороні води також сильно зміниться та може навіть перевищити номінальний тиск високий рівень живильної води: ці зміни. Деформація трубної решетки може спричинити витік на кінцях труб або остаточну деформацію трубної решетки.
Якщо вхідний клапан високого паливного бака протікає всередині, після вимкнення високого паливного бака під час роботи головного двигуна, водяна сторона високого паливного бака буде нагріватися, а тиск буде збільшуватися при постійному обсязі. Якщо на стороні води немає запобіжного клапана або він виходить з ладу, тиск може піднятися дуже високо, що також призведе до деформації трубної дошки.
1.3 Неправильний процес підключення
Як правило, конічні дюбелі зазвичай використовуються для зварювання труб. При забиванні конічної пробки зусилля має бути помірним; якщо сила удару буде надто великою, отвір труби буде деформовано, впливаючи на з’єднання між сусідньою трубою та трубною решеткою, що призведе до пошкодження та нового витоку. Під час процесу зварювання, якщо попередній нагрів, положення та розмір зварювального шва не підходять, це призведе до пошкодження з’єднання між сусідньою трубою та трубною решеткою. Використання інших методів закупорювання, таких як закупорювання розширювальної трубки, закупорювання вибухом тощо, якщо процес є неправильним, також призведе до витоку поблизу сопла. Тому слід дотримуватися суворого процесу заглушки.
2 Причина протікання самої труби
2.1 Розтирання та ерозія
Однією з причин є те, що коли швидкість потоку пари висока і потік пари містить великі краплі води, зовнішня стінка труби омивається двофазним потоком пари та води, стає тоншою, перфорує або лопається під тиском. водопостачання. Основними причинами пароводяної двофазної течії всередині теплообмінника є: по-перше, перегріта пара в секції охолодження перегрітої пари та її вихід не відповідають проектним вимогам; по-друге, рівень дренажної води в теплообміннику підтримується занадто низьким, або відсутній рівень води, або гідрофобна температура значно вища за проектне значення, або гідрофобний опір потоку великий, або тиск відведення раптово падає, а інші фактори роблять гідрофобні спалах випаровується, і коли гідрофобна речовина потрапляє в теплообмінник наступного ступеня, з’являється пара, яка омиває трубку теплообмінника та спричиняє пошкодження; 3. Це полягає в тому, що коли труба в трубі високого тиску пошкоджена та витікає, живильна вода під високим тиском виривається з місця витоку з великою швидкістю, що змиє сусідні труби або перегородки. Іншою причиною є прямий вплив пари або гідрофобність. Через невиправданий матеріал і спосіб кріплення протиударної пластини. Під час експлуатації ламається або відпадає, втрачає захисний ефект від нальоту; площа пластини проти натирання недостатньо велика, і краплі води рухаються з високошвидкісним потоком повітря, вдаряючись об пучок труб за межами пластини, що не натирає; відстань між кожухом і пучком труб занадто мала, тому потік пари на вході Швидкість дуже висока.
Корозійне розтріскування під напругою відноситься до розтріскування металів або сплавів, спричинене спільною дією напруги розтягування та специфічних корозійних середовищ. Характеризується тим, що більша частина поверхні не пошкоджується, лише частина дрібних тріщин проникає в метал або сплав. Корозійне розтріскування під напругою може виникнути в межах загальноприйнятого розрахункового діапазону напруги, тому наслідки є серйозними. Важливими факторами, що викликають корозійне розтріскування під напругою, є температура, склад розчину, склад металу або сплаву, напруга та структура металу.
2.2 Вібрація трубки
Коли температура живильної води занадто низька або установка перевантажена, коли потік пари та швидкість між трубами теплообмінника перевищують проектне значення, пучок труб з певною пружністю буде вібрувати під дією сили збурення рідини на теплообмінник. сторона оболонки. Коли збуджуюча сила Коли частота пучка трубок збігається з частотою власних коливань пучка трубок або її множником, це призведе до резонансу пучка трубок і значного збільшення амплітуди, що призведе до повторного впливу сили на з’єднання між трубкою та трубну решетку, спричинивши пошкодження трубного пучка. Механізм вібраційного пошкодження пучка труб зазвичай включає:
①Через вібрацію напруга труби або з’єднання між трубою та трубною решеткою перевищує межу втомної витривалості матеріалу, що призводить до руйнування труби через втому;
②Вібраційна трубка треться об метал вагонки в отворі трубки, що підтримує вагонку, що робить стінку трубки тоншою та, зрештою, спричиняє розрив;
③ Коли амплітуда вібрації велика, сусідні труби в середині прольоту будуть тертися одна об одну, викликаючи знос або втому труб.
2.3 Корозія на вхідному кінці труби живильної води
Пошкодження від ерозії на кінці вхідної труби трапляється лише в теплообмінниках із вуглецевої сталі. Це процес пошкодження, спричинений спільною дією ерозії та корозії: механізм полягає в тому, що оксидна плівка, утворена на поверхні металу стінки труби, руйнується та забирається високою турбулентністю живильної води. , Металевий матеріал постійно втрачається. Зрештою призводять до поломки труби. Іноді пошкоджена поверхня може поширюватися на зварний шов на кінці труби або навіть на трубній решетці: коли значення pH живильної води низьке (менше 9,6), вміст кисню високий (більше 7 мкг/л), температура низький (менше 260 градусів), а ступінь турбулентності великий, схильний до ерозії.
2.4 Корозія
Якщо матеріалом труб теплообмінника низького тиску є мідь, мідну трубку низького тиску часто доводиться замінювати через серйозний витік. Коли значення pH становить 8,5 ~ 8,8, швидкість корозії міді є найнижчою. Вуглецева сталь вимагає значення pH не менше 9,5. Рівень pH живильної води для котла був занадто високим, що спричинило корозію мідних труб. Основними факторами, що впливають на корозію пучків труб з вуглецевої сталі, є: вміст кисню та значення pH живильної води: коли розчинений кисень у живильній воді занадто високий або значення pH занадто низьке, внутрішня стінка труби високого тиску піддасться корозії, тому концентрація розчиненого кисню в живильній воді не повинна перевищувати 7 пг/л, а значення pH підтримувалося між 9,3 і 9,6. Якщо кисень є на стороні оболонки, це спричинить кисневу корозію на зовнішній стінці пучка труб. Мідні відкладення: можуть спричинити точкову корозію, утворюючи ямки. Температура впливає на формування плівки оксиду Fe3O4 на поверхні вуглецевої сталі: зазвичай вважається, що плівка оксиду Fe3O4 є відносно стабільною, коли вона вище 260 градусів. Нижче цієї температури ступінь захисту плівки оксиду Fe3O4 залежить від pH живильної води та інших факторів навколишнього середовища. Коли значення pH перевищує 9,6, це безпечно.
2.5 Поганий матеріал і якість виготовлення
Матеріал трубки поганий, товщина стінки трубки нерівномірна, трубка має дефекти перед складанням, розширювальна частина надмірно розширена, на зовнішній стороні трубки є сліди пошкодження від розтягування. Коли теплообмінник стикається з ненормальними умовами роботи, це завдасть великої шкоди трубці.
3. Протидія
1 Лікувальні заходи після витоку
При витоку тиск живильної води знижується, а кількість живильної води, що надходить у котел, зменшується. Тому при виявленні витоку системи труб теплообмінника необхідно негайно зупинити теплообмінник, щоб зменшити кількість пошкоджених труб і зменшити ступінь пошкодження. Коли агрегат не працює, слід перевірити, чи немає витоку в генераторі високого тиску, і знайти спосіб його усунення.
Для витоку порту перед ремонтним зварюванням слід зішкребти вихідний метал зварного шва та провести відповідну термічну обробку для усунення термічного навантаження: для витоку самої труби форма та місце витоку пучка труб повинні бути спочатку перевірено, і слід вибрати відповідний процес закупорювання труби, заткніть два порти труби. Незалежно від того, який процес заглушки використовується, щоб забезпечити якість заглушеної труби, кінець заблокованої труби має бути добре оброблений, щоб пластина труби та отвір труби були круглими та чистими та мали хороший контакт поверхні з пробкою. У разі тріщин або ерозії на з’єднанні між трубою та трубною решеткою вихідний матеріал труби та зварювальний метал на кінці необхідно видалити, щоб заглушка щільно контактувала з трубною решеткою.
2 Запобіжні заходи
2.1 Запобіжні заходи щодо витоку через порт
При виготовленні теплообмінників повинні бути трубні дошки достатньої товщини, хороша обробка трубних отворів, зварювання поверхонь, компенсаційні шви труб і зварювальні процеси. З точки зору роботи, швидкість підвищення температури та швидкість падіння температури теплообмінника не повинна перевищувати норми, повинен бути запобіжний клапан на стороні води, щоб запобігти надлишковому тиску, і повинен бути правильний процес заглушки для обслуговування.
2.2 Заходи запобігання протікання самої труби
(1) Профілактичні заходи проти ерозії
Обмежте швидкість потоку пари або гідрофобного потоку на стороні оболонки та запобігайте спалаху в секції охолодження; пара на виході з секції пароохолодження повинна мати достатній залишковий перегрів; антизадирна пластина повинна бути міцно закріплена, площа достатня, матеріал якісний; рівень води з боку оболонки підтримується нормальним. Робота з низьким рівнем води або без неї заборонена.
(2) Профілактичні заходи щодо вібрації труб
Встановіть захисні дверцята з боку парової сторони на стороні високої пари; обмежити швидкість потоку пари або води з боку оболонки; відстань між трубками має бути достатньо великою, що, з одного боку, зменшує швидкість течії з боку оболонки, а з іншого – зменшує ймовірність зіткнення труб один з одним і пошкодження тертям: Обмеження Довжина вільної ділянки пучка труб.
(3) Заходи із запобігання ерозії на вхідному кінці труби
Швидкість потоку рідини з боку труби або з боку труби не тільки впливає на значення коефіцієнта конвективної теплопередачі, але також впливає на термічний опір бруду, таким чином впливаючи на величину загального коефіцієнта теплопередачі. Особливо для рідин, що містять осад та інші частинки, які легко осідають, швидкість потоку є занадто низькою та може навіть спричинити закупорку трубопроводу, що серйозно впливає на використання обладнання. Однак збільшення витрати значно збільшить втрати тиску. Тому дуже важливо вибрати відповідну швидкість потоку. Обмежити витрату живильної води, припинити використання ряду теплообмінників або перекрити велику кількість теплообмінників, швидкість потоку в трубі значно збільшиться, при цьому частина живильної води повинна надходити в котел через байпас або зменшити навантаження агрегату; контролюйте вміст кисню у живильній воді, щоб бути невеликим 7 мкг/л, контролюйте значення рН живильної води на рівні 9.2-9.6.
(4) Заходи запобігання корозії
Зняття напруги, напруга може мати різні джерела, наприклад прикладену напругу, залишкову напругу, напругу під час зварювання та напругу, створювану продуктами корозії. Вибираючи матеріали, створіть систему без міді, що сприятиме захисту від корозії всього пристрою та контролю якості кристалів пари; щоб мати повну систему випуску повітря, як правило, рекомендується не використовувати покрокове послідовне з’єднання для з’єднань трубопроводів. Не допускати накопичення неконденсованого газу в теплообміннику з низьким тиском; забезпечити нормальну роботу системи випуску повітря. Під час запуску повітря з водяної та парової сторони має бути видалено, а якість водопостачання має бути перевірено; Для запобігання корозії під час зберігання та транспортування необхідно вжити належних антикорозійних заходів, покидаючи фабрику. Для трубчастих теплообмінників з вуглецевої сталі антикорозійні методи, наповнені азотом, зазвичай використовуються як для пари, так і для води; , заповнення парою або азотом, заходи проти корозії та належним чином відрегулюйте значення рН дезоксигенованої води на стороні води, щоб відігравати захисну роль.
(5) Профілактичні заходи для витоку труби, спричиненого поганим матеріалом і неякісним виготовленням
Стінка труби має бути щонайменше на 20мм вище, щоб підвищити стійкість до ерозії. Кожна труба повинна бути перевірена на дефектоскопію та гідростатичне випробування перед складанням; пучок труб повинен бути термічно обробленим і без візуальних дефектів; трубний отвір трубної плити повинен підтримувати певну шорсткість, допуск і концентричність, а фаска або округлення трубного отвору має бути гладким і без дефектів. глюк.
(6) Профілактичне закупорювання
Виконайте профілактичну закупорку. Рекомендується відкрити байпасний отвір певного розміру на трубній решетці, перекриваючи деякі труби, щоб зменшити швидкість потоку живильної води та зменшити корозію. Цей метод був прийнятий на багатьох електростанціях в країні та за кордоном, і було доведено, що він може належним чином продовжити термін служби теплообмінника та зменшити кількість витоків.
(7) Вибір процесу
У теплообміннику, який вид рідини протікає через трубку, а який через кожух, наступні моменти можна вважати загальними принципами вибору:
a) Матеріали, які не є чистими або легко розкладаються, і накип повинні витікати через бік, який легко чистити. Для прямих пучків труб вищезазначені матеріали, як правило, слід направляти всередину труб, але коли пучки труб можна видалити для очищення, їх також можна направляти за межі труб.
b) Рідина, яка повинна збільшити швидкість потоку, щоб збільшити її коефіцієнт конвективної теплопередачі, повинна надходити в трубку, оскільки площа поперечного перерізу всередині трубки зазвичай менша, ніж площа поперечного перерізу між трубками, і це легко використовувати кілька проходів трубок для збільшення швидкості потоку.
c) Корозійні матеріали повинні входити всередину труби, щоб оболонка могла бути виготовлена зі звичайних матеріалів, тільки труба, трубна решетка та головка повинні бути виготовлені з корозійностійких матеріалів.
d) Матеріал під високим тиском потрапляє всередину труби, так що оболонка не може витримувати високий тиск.
e) Матеріали з високою або низькою температурою слід направляти в трубу, щоб зменшити втрати тепла. Звичайно, для кращого розсіювання тепла високотемпературні матеріали також можуть проходити через оболонку.
f) Пара, як правило, пропускається всередину оболонки, тому що зручно виводити конденсат, і пара є чистішою, а її коефіцієнт конвективної теплопередачі мало пов’язаний зі швидкістю потоку.
g) Рідини з високою в’язкістю зазвичай протікають через простір з боку оболонки, тому що, коли тече в стороні оболонки з перегородками, поперечний переріз і напрямок потоку каналу потоку постійно змінюються, що може бути зроблено при низьких числах Re (Re більше ніж 100) Досягнення імпульсного потоку сприяє покращенню коефіцієнта конвективної теплопередачі рідини поза трубою.
Вищевказані пункти не можуть бути задоволені одночасно, а іноді вони суперечать один одному, тому ми повинні зрозуміти основні аспекти та прийняти відповідні рішення відповідно до конкретної ситуації.
