Что вызывает утечки в кожухотрубном теплообменнике?
Давление на водяной стороне теплообменника рекуператора поверхностного типа больше, чем на паровой стороне. Как только трубопроводная система даст течь, питательная вода будет устремляться в кожух, в результате чего паровая сторона будет заполнена водой. Вода может попасть обратно в паровую турбину по пароотводной трубе, вызывая деформацию цилиндра паровой турбины, изменение дифференциального расширения, вибрацию агрегата и даже поломку лопаток и другие аварии.
Такого рода аварии, вызванные течью теплообменника, приводили к остановке всего комплекса оборудования и попаданию воды в паровую турбину неоднократно случались на заводе. Поэтому очень важно проанализировать причину утечки теплообменника и найти контрмеры, чтобы максимально уменьшить утечку.
Анализ причин утечки
Утечка внутренней системы трубопроводов трубчатого теплообменника в основном делится на утечку самой трубы и утечку порта.
1 Причины протечки порта трубки
1.1 Чрезмерная тепловая нагрузка
При работе кожухотрубного теплообменника из-за разной температуры холодной и горячей жидкости температуры кожуха и стенки трубы отличаются друг от друга. Эта разница приводит к тому, что тепловое расширение оболочки и трубы различно. Когда разница температур между ними велика, трубка может быть перекручена, или трубка может оторваться от цветочной пластины, или даже разрушить весь теплообменник. В связи с этим необходимо конструктивно учитывать влияние теплового расширения и применять различные методы компенсации.
В процессе пуска и останова теплообменника скорость нарастания и падения температуры превышают нормы, поэтому трубы высокого давления и трубные доски подвергаются большей термической нагрузке, а сварные швы или компенсаторы, соединяющие трубы и трубные решетки повреждены. Причина утечки через порт: когда нагрузка изменяется слишком быстро во время пикового регулирования или главный двигатель или теплообменник выходит из строя и теплообменник внезапно отключается, если паровая сторона слишком быстро прекращает подачу пара или после того, как паровая сторона прекращает подачу пара, сторона воды продолжает поступать в систему водоснабжения, поскольку стенка трубы тонкая и быстро сжимается, а трубная решетка толстая и сжимается медленно, что часто приводит к повреждению сварного шва или компенсационного шва между трубой и трубной решеткой. Вот почему допустимая скорость падения температуры составляет всего 1,7 град/мин-2.0 град/мин, что является более строгим, чем допустимая скорость повышения температуры 2 град/мин-5 град/мин. мин.
1.2 Деформация трубной доски
В основном это деформация обработки трубной доски и деформация, возникающая во время обработки. Трубка соединена с трубной решеткой, и деформация трубной доски вызовет утечку в порту трубы.
Водяная сторона высокой трубной пластины имеет высокое давление и низкую температуру, а паровая сторона имеет низкое давление и высокую температуру, особенно если имеется встроенная гидрофобная охлаждающая секция, разница температур еще больше.
Если толщины трубной доски недостаточно, трубная решетка будет иметь определенную деформацию. Центр трубной решетки будет выпирать в сторону пара с низким давлением и высокой температурой. Со стороны воды трубная решетка утоплена в центре.
При изменении нагрузки главного двигателя соответственно изменяются давление и температура стороны добавления пара. В частности, когда пиковый диапазон бритья велик, пиковая скорость бритья слишком высока или нагрузка резко меняется, при условии использования насоса питательной воды с постоянной скоростью давление со стороны воды также будет сильно меняться и может даже превышать номинальное давление. высокой питательной воды: эти изменения Деформация трубной доски может вызвать протечку на концах трубы или необратимую деформацию трубной доски.
Если впускной клапан верхнего топливного бака имеет внутреннюю течь, то после отключения большого бака при работе основного двигателя водяная сторона верхнего топливного бака будет нагреваться, и давление будет увеличиваться при постоянном объеме. Если на стороне воды нет предохранительного клапана или предохранительный клапан выходит из строя, давление может подняться очень высоко, а также деформировать трубную решетку.
1.3 Неправильный процесс подключения
Как правило, конические заглушки обычно используются для сварки заглушек труб. При забивании конической пробки усилие должно быть умеренным; если сила удара слишком велика, отверстие трубы будет деформировано, что повлияет на соединение между соседней трубой и трубной решеткой, что вызовет повреждение и вызовет новую утечку. В процессе сварки, если предварительный нагрев, положение и размер сварного шва не подходят, это может привести к повреждению соединения между соседней трубой и трубной решеткой. Использование других методов закупорки, таких как закупоривание расширительной трубы, закупорка взрывом и т. д., если процесс неправильный, также приведет к утечке вблизи сопла. Поэтому следует соблюдать строгий процесс подключения.
2 Причина протечки самой трубы
2.1 Очистка и эрозия
Одна из причин заключается в том, что при высокой скорости потока пара и наличии в паровом потоке крупных капель воды наружная стенка трубы омывается двухфазным потоком пара и воды, истончается, пробивается или разрывается под давлением. водоснабжения. Основными причинами пароводяного двухфазного течения внутри теплообменника являются: во-первых, перегретый пар в секции охлаждения перегретого пара и на его выходе не соответствует проектным требованиям; во-вторых, уровень дренажной воды теплообменника поддерживается слишком низким, или уровень воды отсутствует, или гидрофобная температура намного выше, чем расчетное значение, или гидрофобное сопротивление потоку велико, или давление экстракции внезапно падает, и другие факторы делают гидрофобный мгновенное испарение, и когда гидрофобный материал попадет в теплообменник следующей ступени, будет пар, который будет промывать трубку теплообменника и вызывать повреждения; 3. Заключается в том, что при повреждении и протечке трубы в трубе высокого давления, из места утечки с большой скоростью устремляется питательная вода высокого давления, которая смывает соседние трубы или перегородки. Другой причиной является прямое воздействие пара или гидрофобность. Из-за неподходящего материала и способа крепления противоударной пластины. ломается или отваливается в процессе эксплуатации, теряет защитный эффект от размыва; площадь противоразмывной пластины недостаточно велика, и капли воды движутся с высокоскоростным потоком воздуха, ударяясь о трубный пучок снаружи противоразмывной пластины; расстояние между кожухом и трубным пучком слишком мало, так что скорость потока пара на входе очень высока.
Коррозионное растрескивание под напряжением относится к растрескиванию металлов или сплавов, вызванному совместным действием растягивающего напряжения и определенных агрессивных сред. Характеризуется тем, что большая часть поверхности не повреждается, лишь часть мелких трещин проникает в металл или сплав. Коррозионное растрескивание под напряжением может происходить в пределах обычно используемого диапазона проектных напряжений, поэтому последствия могут быть серьезными. Важными факторами, вызывающими коррозионное растрескивание под напряжением, являются температура, состав раствора, состав металла или сплава, напряжение и структура металла.
2.2 Вибрация трубки
При слишком низкой температуре питательной воды или перегрузке агрегата, когда расход пара и скорость между трубами теплообменника превышают расчетное значение, пучок труб с определенной упругостью будет вибрировать под действием силы возмущения жидкости на сторона оболочки. Когда возбуждающая сила. Когда частота пучка труб совпадает с частотой собственных колебаний пучка труб или ее кратной, это вызывает резонанс пучка труб и значительно увеличивает амплитуду, что приводит к повторяющейся силе на соединении между трубой и трубную решетку, что привело к повреждению трубного пучка. Механизм вибрационного повреждения трубного пучка обычно включает:
① Из-за вибрации напряжение трубы или соединения между трубой и трубной решеткой превышает предел усталостной выносливости материала, что приводит к разрушению трубы из-за усталости;
②Вибрирующая трубка трется о металл обшивки в отверстии для трубки, поддерживающем обшивку, что делает стенку трубки тоньше и, в конечном итоге, вызывает разрыв;
③ Когда амплитуда вибрации велика, соседние трубы в середине пролета будут тереться друг о друга, вызывая износ или усталость труб.
2.3 Коррозия на входном конце трубы питательной воды
Эрозионное повреждение на конце входной трубы происходит только в теплообменниках из углеродистой стали. Это процесс повреждения, вызванный совместным действием эрозии и коррозии: механизм заключается в том, что оксидная пленка, образующаяся на поверхности металла стенки трубы, разрушается и уносится высокотурбулентной питательной водой. , Металлический материал постоянно теряется. В конечном итоге привести к разрыву трубы. Иногда поврежденная поверхность может распространяться на сварной шов конца трубы или даже на трубную решетку: при низком значении pH питательной воды (менее 9,6), высоком содержании кислорода (более 7 мкг/л), температуре низкий (менее 260 градусов), а степень турбулентности большая, склонная к эрозии.
2.4 Коррозия
Когда материалом трубы теплообменника низкого давления является медь, медную трубу низкого давления часто приходится заменять из-за серьезной утечки. Когда значение pH составляет 8,5 ~ 8,8, скорость коррозии меди самая низкая. Углеродистая сталь требует значения pH не менее 9,5. pH питательной воды котла был слишком высоким, что вызвало коррозию медных труб. Основными факторами, влияющими на коррозию пучков труб из углеродистой стали, являются: содержание кислорода и значение pH питательной воды: когда содержание растворенного кислорода в питательной воде слишком высокое или значение pH слишком низкое, внутренняя стенка трубы высокого давления будет подвергаться коррозии, поэтому концентрация растворенного кислорода в питательной воде не должна превышать 7 пг/л, а значение рН должно поддерживаться в пределах 9,3–9,6. Если кислород присутствует на стороне кожуха, это вызовет кислородную коррозию внешней стенки трубного пучка. Отложения меди: могут вызывать точечную коррозию с образованием ямок. Температура влияет на формирование оксидной пленки Fe3O4 на поверхности углеродистой стали: обычно считается, что оксидная пленка Fe3O4 относительно стабильна при температуре выше 260 градусов. Ниже этой температуры степень защиты оксидной пленки Fe3O4 зависит от pH питательной воды и других факторов окружающей среды. Когда значение pH больше 9,6, это безопасно.
2.5 Плохой материал и качество изготовления
Материал трубки плохой, толщина стенки трубки неравномерная, трубка имеет дефект перед сборкой, расширительная часть чрезмерно расширена, на внешней стороне трубки имеются следы повреждения при растяжении. Когда теплообменник сталкивается с ненормальными условиями работы, это может привести к серьезному повреждению трубки.
3. Контрмеры
1 Меры по лечению после возникновения подтекания
При возникновении течи давление питательной воды снижается, а количество питательной воды, подаваемой в котел, уменьшается. Поэтому при обнаружении утечки в системе труб теплообменника теплообменник следует немедленно остановить, чтобы уменьшить количество поврежденных труб и уменьшить степень повреждения. Когда установка не работает, следует проверить, нет ли течи в генераторе высокого давления, и найти способ ее устранения.
При негерметичности портов перед ремонтной сваркой следует зачистить первоначальный металл сварного шва и провести соответствующую термическую обработку для устранения термического напряжения: при негерметичности самой трубы следует определить форму и место негерметичности пучка труб. сначала проверьте, и следует выбрать подходящий процесс закупоривания трубы, заглушить два порта трубы. Независимо от того, какой процесс закупорки используется, для обеспечения качества заглушенной трубы конец заблокированной трубы должен быть хорошо обработан, чтобы трубная пластина и отверстие трубы были круглыми и чистыми и имели хороший контакт. поверхность с пробкой. В случае появления трещин или эрозии в месте соединения трубы с трубной решеткой исходный материал трубы и металл сварного шва на конце должны быть удалены, чтобы заглушка находилась в тесном контакте с трубной решеткой.
2 Меры предосторожности
2.1 Меры предосторожности при утечке через порт
При изготовлении теплообменников должны быть трубные доски достаточной толщины, хорошая обработка трубных отверстий, наплавка, трубные компенсаторы, сварочные процессы. С точки зрения эксплуатации скорость повышения температуры и скорость падения температуры теплообменника не должны превышать нормы, должен быть предохранительный клапан на стороне воды для предотвращения избыточного давления, и должен быть правильный процесс закупорки для технического обслуживания.
2.2 Меры по предотвращению протечек самой трубы
(1) Профилактические меры против эрозии
Ограничьте расход пара или гидрофобного потока на межтрубном пространстве и предотвратите вскипание в секции охлаждения; пар на выходе из секции охлаждения пара должен иметь достаточный остаточный перегрев; противоистирающая пластина должна быть прочно закреплена, площадь достаточная, а материал хороший; уровень воды со стороны раковины поддерживается в норме. Эксплуатация при низком уровне воды или при отсутствии воды запрещена.
(2) Меры по предотвращению вибрации труб
Установите защитную дверцу со стороны пара на стороне высокого пара; ограничить расход пара или воды на межтрубном пространстве; расстояние между трубками должно быть достаточно большим, что, с одной стороны, снижает расход межтрубного пространства, а с другой стороны снижает вероятность столкновения трубок друг с другом и их повреждения при трении: Ограничение Длина свободного участка трубного пучка.
(3) Меры по предотвращению эрозии на входном конце трубы
Скорость потока жидкости в трубной части или в трубной части влияет не только на значение коэффициента конвективной теплопередачи, но и на термическое сопротивление грязи, тем самым влияя на величину общего коэффициента теплопередачи. В частности, для жидкостей, содержащих осадок и другие частицы, которые легко осаждаться, скорость потока слишком мала и может даже вызвать закупорку трубопровода, что серьезно влияет на использование оборудования. Однако увеличение расхода значительно увеличивает потери давления. Поэтому очень важно выбрать соответствующую скорость потока. Ограничьте расход питательной воды, перестаньте использовать ряд теплообменников или заблокируйте большое количество теплообменников, расход в трубе значительно увеличится, в это время часть питательной воды должна поступать в котел через байпас или уменьшить нагрузку агрегата; Контролируйте содержание кислорода в питательной воде на уровне 7 мкг/л, контролируйте значение pH питательной воды на уровне 9.2-9.6.
(4) Меры по предотвращению коррозии
Снятие напряжения, напряжение может иметь различные источники, такие как приложенное напряжение, остаточное напряжение, напряжение сварки и напряжение, создаваемое продуктами коррозии. При выборе материалов сделайте устройство системой, не содержащей меди, что полезно для защиты от коррозии всего устройства и контроля качества паровых кристаллов; чтобы иметь полную систему выпуска воздуха, обычно рекомендуется не использовать последовательное последовательное соединение для соединений трубопроводов. Предотвратить скопление неконденсируемого газа в теплообменнике с низким давлением; обеспечить нормальную работу системы выпуска воздуха. При запуске со стороны воды и со стороны пара следует удалить воздух, а качество подачи воды должно быть квалифицировано; При отправке с завода необходимо принять хорошие антикоррозионные меры, чтобы предотвратить коррозию во время хранения и транспортировки. Для трубчатых теплообменников из углеродистой стали методы антикоррозионной защиты с заполнением азотом обычно используются как для стороны пара, так и для стороны воды; , пар или азот, заполняющие антикоррозионные меры, и правильно отрегулируйте значение pH деоксигенированной воды на стороне воды, чтобы играть защитную роль.
(5) Меры по предотвращению утечек из труб, вызванных некачественными материалами и качеством изготовления.
Стенка трубы должна быть выше не менее чем на 2,0 мм, чтобы повысить устойчивость к эрозии. Каждая труба перед сборкой должна быть проверена на дефектоскопию и гидростатическое испытание; трубный пучок должен быть термически обработан и не иметь видимых дефектов; трубное отверстие трубной доски должно сохранять определенную шероховатость, допуск и концентричность, а фаска или закругление трубного отверстия должны быть гладкими и без дефектов. Сбой.
(6) Профилактическая закупорка
Выполните профилактическую блокировку. Рекомендуется открыть перепускное отверстие определенного размера на трубной решетке с одновременным перекрытием некоторых труб для уменьшения расхода питательной воды и уменьшения коррозии. Этот метод был принят на многих электростанциях в стране и за рубежом, и было доказано, что он может должным образом продлить срок службы теплообменника и уменьшить количество утечек.
(7) Выбор процесса
В теплообменнике, какой тип жидкости течет через трубную сторону, а какой через межтрубную часть, в качестве общих принципов выбора можно рассматривать следующие моменты:
а) Материалы, которые не являются чистыми или легко разлагаются и накипь, должны проходить через сторону, которую легко очистить. Для прямых трубных пучков вышеуказанные материалы, как правило, следует направлять внутрь труб, но когда трубные пучки можно снять для очистки, их также можно направить снаружи труб.
б) Жидкость, расход которой необходимо увеличить для увеличения коэффициента конвективной теплопередачи, должна идти в трубу, потому что площадь поперечного сечения внутри трубы обычно меньше, чем площадь поперечного сечения между трубами, и ее легко использовать несколько проходов трубки для увеличения скорости потока.
в) Внутрь трубы должны заходить коррозионно-активные материалы, так что корпус можно сделать из обычных материалов, только труба, трубная решетка и головка должны быть из коррозионно-стойких материалов.
г) Материал под высоким давлением попадает внутрь трубы, так что оболочка не выдерживает высокого давления.
e) Материалы с высокой или низкой температурой должны быть проложены в трубе, чтобы уменьшить потери тепла. Конечно, для лучшего отвода тепла сквозь оболочку можно пропускать и высокотемпературные материалы.
f) пар обычно проходит в межтрубное пространство, потому что конденсат удобно сбрасывать, а пар чище, а его коэффициент конвективной теплопередачи мало зависит от скорости потока.
ж) Жидкости с высокой вязкостью, как правило, протекают через межтрубное пространство, так как при течении в межтрубном пространстве с перегородками сечение и направление потока проточного канала постоянно меняются, что можно сделать при низких числах Re (Re больше 100) Достижение пульсирующего потока способствует улучшению коэффициента конвективной теплопередачи жидкости вне трубы.
Вышеуказанные пункты не могут быть удовлетворены одновременно, а иногда они противоречат друг другу, поэтому мы должны понять основные аспекты и принять соответствующие решения в соответствии с конкретной ситуацией.
