1-4横管初冷器管程泄漏的检查与维修

2011年8月19日—22日 2011年(第四届)全国捣固炼焦、化产回收生产技术交流会

横管初冷器管程泄漏的检查与维修

李应超（河南平煤天宏焦化公司）

【摘 要】本文介绍了2000m2初冷器管程泄漏后的检查和维修技术，阐述了在不停产的情况下，如何进行查找泄漏点和维

修的快捷法。我们根据设备结构特点，采用管程注水法查找泄漏点，并用盲堵法对泄漏点进行了维修处理，通过生产使用达到了满意效果。

【关键词】初冷器 管程 泄漏 检查 维修

平煤天宏焦化集团特种焦公司现有HN38-96型焦炉2座，年产焦炭38万t，产生煤气1.9万Nm/h，

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配有一套3万m/h煤气初冷净化装置。初冷系统现有2000m横管冷却器三台，采用两开一备的间接初冷工艺。荒煤气首先进入两台并联的初冷器一段，煤气温度由82℃左右被循环水间接冷却至45℃左右，然后进入初冷器的二段，煤气温度被低温水进一步间接冷却至28℃以下，送入下道工序净化回收处理。

2009年4月上旬，我们发现初冷器外排冷凝液量较前段有所增加，从二段初冷器外排低温水中发现有浮状焦油液滴和气味，化验水中NH3─N含量在120mg/l左右（进水在35mg/l），初步怀疑初冷器管程下段有泄露情况。我们分别对两台现使用的初冷器下段停止通入低温水进行检测，化验另一台初冷器外排低温水的NH3─N含量。检查中发现发现1#初冷器外排低温水中带有异味气体，化验水中NH3─N含量在130mg/l左右，因此断定1#初冷器下段管程泄漏。

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1.横管初冷器的结构特点

横管煤气初冷器主要由壳体、冷却管束等组成。横管式初冷器壳体是由钢板焊制而成的直立的长方形器体，壳体的前后两侧是初冷器的管板，管板外装有封头。在壳体侧面上、中部有喷洒液接管，顶部为煤气入口，底部有煤气出口，煤气在壳程得到净化冷却。在横管式初冷器的操作中，除了用循环水和低温水冷却焦炉煤气外，在冷却器顶部及中部喷洒被初冷器冷却下来的煤气冷凝液，来吸收焦炉煤气中的萘，并冲刷掉冷却在横管上沉积的焦油、萘，从而有效的提高了传热效率。初冷器内部结构和换热原理如图1：

图1 初冷器的结构特点和换热原理

2.初冷器检修方案的选择

2.1 初冷器检修方案

1#初冷器检修基本方案有两种。第一种方案是整体更换初冷器，预算资金78万元，检修时间为2个月。第二种方案是只对管程泄漏点维护，保留原来的管程和壳程，预算资金8万元，检修时间大约在10天左右。为了解初冷器的腐蚀情况，我们首先利用测厚仪对初冷器侧板和管板的壁厚进行测量，发现侧板和管板腐蚀程度均不大，10mm侧板和20mm管板腐蚀在1-2mm，由此断定管程也不会严重腐蚀。经厂领导和技术人员商议，决定采用修复管程漏点。修复管程方案有投资小、工期短的优点，但初冷器内部存有大量焦油、萘等易燃物，施工期间存在着火、爆炸等危险。拆除管程封头时，每个封头上有62条螺栓，绝

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2011年(第四届)全国捣固炼焦、化产回收生产技术交流会 2011年8月19日—22日 大部分螺栓已锈蚀无法拆卸，需要动火割除螺栓，并存在着一定得安全隐患，给管程的修复工作带来了一定难度。

2.2 方案实施的难点

在拆卸初冷器管程封头时，必须对初冷器的进出口阀门进行盲堵停（避免在检修过程中煤气中漏入空气），由于1#初冷器进、出闸板阀很可能关闭不严，堵盲板时是否需要停止鼓风机，成为解决此问题的难点。为了检修安全，我们考虑了两种盲堵进出口阀门的方案。方案1是停止鼓风机，然后对初冷器煤气进、出口阀门加盲板。此方案的优点是安全可靠，缺点是鼓风机停止以后，焦炉需要大量放散煤气，后部焦炉煤气用户全部停产，产量损失太大又污染环境。方案2是不停止鼓风机，将鼓风机前吸力和初冷器前吸力降低，然后负压堵盲板。此种方案的优点是不影响生产，焦炉适当放散煤气，缺点是安全措施要求高（负压堵盲板，会使煤气中吸入大量的空气，存在隐患），鼓风机操作难度加大。对比两种方案，我们经过反复磋商，为了不影响生产，经过周密规划，决定采用方案二。这一经验其他同行采用的话，如果阀门泄漏不严重，净化系统又没有电捕除油设备，也可以不盲堵煤气阀门，只需在初冷器内加直接蒸汽，可防止煤气中吸入空气。

3.漏点部位检查

管程和壳程是两个独立的体系，一旦出现内漏，管程和壳程的两种不同介质就会互相窜漏。由图1初冷器结构图可以看出，管程全部密封在壳程内部，出现漏点很难发现。如果打开横管两端上所有的封头，对每一根横管检查，不但费工费料，而且劳动强度也大（初冷器下段共有14个封头，每个封头上有62的螺栓）。另外，由于受高空作业位置影响，拆卸作业十分困难和危险。为了能够准确找到漏点，我厂领导和技术人员反复查看设备装配图纸和对工艺生产研究，采用向初冷器管程注水法检查漏点。因为管程内注满水后，管程内的水就会从漏点处泄漏，水位也就自然下降，水位不再降低的位置就是我们要找的泄漏点的位置。具体的检查方法是： 3.1 感温法查漏点

初冷器泄漏的时间是四月中旬，天气比较热，考虑水吸收热量的原理，我们在初冷器二段的管程内注入低温水，从上部出口排出低温水后（注满），关闭低温水进口阀门（进水阀门不能存在内漏情况），让管程内的水通过漏点自然泄漏24h。经过24h的泄漏后，剩余的低温水位在管程内基本稳定，经过太阳光的曝晒，根据低温水吸热原理，我们用温度测量仪对二段初冷器封头部位进行温度检测，存有低温水的封头温度较低，而没有低温水的封头温度较高。由封头的温差点，我们可以判断出管程的水面高度，由此可以推断，管程的水面位置就是泄漏点位置。如果是在冬季泄漏检查维修时，无法采用太阳光曝晒对初冷器封头查找温差点时，我们可用氧气割枪对每层管程封头进行烘烤，用温度测量仪寻找温差点来判断泄漏点位置。

3.2 连通器原理查漏点

我们也可以在低温水进口阀门后接一短节，在短节处连一透明胶管，透明胶管的另一端拉到超过初冷器低温水的出口位置，开启低温水阀门，向二段初冷器管程送低温水。用同样的方法注满低温水后，关闭低温水进口阀门，观察透明胶管内的水位，直到透明胶管内的液面不再下降，透明胶管中的液面高度位置就是初冷器所在的泄漏点高度。

4.初冷器泄漏点维修和准备工作

4.1 检修前的准备工作

在检修初冷器前，首先应对两个需要加盲板的闸阀阀杆事先浇上机油进行浸泡，阀门底部通入蒸汽进行加热。当关闭两个闸阀后，检查塔内的压力变化情况，如果负压较大，证明两个闸阀肯定还有关闭不严处，为了维修安全，然后我们在初冷器内通入适量蒸汽进行清扫。由于初冷器运行了近8年，壳程内焦油和萘等易燃物质很多，在切割管程封头螺栓前，为防止施工动火期间发生火灾和煤气爆炸事故，壳程内一定要清扫干净。为此，在清扫前必须制定详细的吹扫方案，并严格按方案实施。确认煤气、冷凝液等系统盲板安装完成后，先将蒸汽通入壳程内进行清扫24小时后，关小蒸汽阀门，要求初冷器顶部放散管有少

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2011年8月19日—22日 2011年(第四届)全国捣固炼焦、化产回收生产技术交流会 量蒸汽冒出后，方可加堵盲板和动火作业。 4.2 堵、抽煤气阀门盲板。

将煤气鼓风机的转速由3200r/min降低到2500r/min左右，焦炉集气管打开1个放散，使集气道的压力维持在正常状态。再通过手动调节风机的转速和初冷器后煤气主管上的自动调节翻板，将初冷器前的吸力保持在200Pa左右，鼓风机前的吸力可根据初冷器前的煤气吸力大小调节。各点压力稳定后，先对初冷器煤气出口闸板阀加盲板，如发现闸板阀关闭不严，有明显吸气现象，可用外接蒸汽对准法兰口处进行吹扫，防止空气大量漏入煤气中，造成煤气含氧过高，给后段生产工序带来安全隐患。当堵完出口闸板阀后，利用同样的方法再盲堵初冷器进口闸板阀。 4.3 漏点的修复

在准备工作和安全工作都做到位后，根据判断出来的泄漏位置，我们对漏点所处位置的封头进行拆卸。首先用氧气割枪对封头上的每一个螺栓进行切割处理，并小心拆掉封头，然后关闭初冷器放散阀，向初冷器内通入水试漏，检查漏点。经检查发现初冷器管程有两处泄漏点，一处是管板和冷却管之间的胀管连接密封处出现渗漏现象；另一处是在一根冷却管中部腐蚀穿孔处泄漏，泄漏量比较大，经过工程技术人员反复论证采用以下两种办法修复。 4.3.1 管板处泄漏修复

由于管板和冷却管之间是采用胀管密封连接，如果管板和冷却管之间的密封连接处泄漏，绝对不能采用焊接修复，因为焊接升温，容易引发相邻管板和冷却管之间的不均匀膨胀收缩变形，造成邻管二次泄漏。在检查中发现一处是在管板处泄漏，为了不影响到邻管处再次泄漏，我们在冷却管中穿入带丝杠的双头拉条，利用垫片和石棉片封堵管板处和冷却管之间的泄漏点。具体的施工方法是：首先清理冷却管两端和管内的杂物及油污等，然后用角磨机打磨外露的冷却管头。打磨清理干净后，用Φ22两端带丝扣圆钢穿入管板处泄漏的冷却管内（拉条比冷却横管长100mm），在管板外端垫上用白厚漆涂抹后的石棉板（石棉垫厚度δ=5），压上δ=5、外径Φ80及内径Φ45的垫片后，用螺栓紧固，泄漏处理完毕。具体操作密封如下图2所示:

图2 管板泄漏密封示意图

4.3.2 冷却管内部泄漏修复

对内部穿孔泄漏的冷却管道（Φ57×3.5），我们用长期风干后的白蜡杆，在车床上车出一个带有锥度的柱体，对泄漏的管道两端进行封堵，消除初冷器中的两种介质互相窜漏（水、焦油、氨水），具体尺寸如图3所示。由于白蜡杆的木质比较坚实，另外干燥后的白蜡杆经水湿润后会自然膨胀，很好的阻止了两种介质通过管道泄漏。如果管程腐蚀严重，泄露点较多，采用封堵的办法会严重影响冷却效果的时候，可用更换管程的方法进行处理维修。

图3 冷却管两端堵漏木塞

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5.初冷器检修后的效果

1#初冷器于2009年4月下旬检修完毕，经过打压合格后投入使用，通过生产实践证明，修复后的初冷器运行效果良好。此次检修初冷器用时8天，包括人工和材料费用共计3.6万元，如果按原来方案更换整台同型号新初冷器相比，不但缩短了检修时间，而且为公司节约资金70万元以上，这一经验值得在同行业进行推广。

6.结束语

6.1 检修初冷器管程泄漏，不管采用哪种办法，找准泄漏点是主要问题，只有一次找准泄漏点所在位置，才能缩短检修时间、节约材料和减轻作业人员的劳动强度等。

6.2 打开封头发现管程泄漏后，泄漏点在管程内部，可用封堵冷却管两端的进、出口进行处理；如果泄漏点在管程与管板之间，如果是胀管连接密封，只能用胀管法和盲堵法处理，如用焊接处理，容易引起相邻管程和管板之间的胀接点收缩不均，会造成其它部位的胀接点泄漏。

6.3 不管采用哪种检查漏点和维修方法，都不能让大量的空气吸入煤气中，因为煤气中含氧量高会给后序生产带来安全隐患。另外，在作业过程中一定要按照作业规程和动火报告要求作业，确保人身安全和设备安全。

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