Ce cauzează scurgerile în schimbătorul de căldură din carcasă și tub?

Presiunea pe partea de apă a schimbătorului de căldură cu recuperator de tip suprafață este mai mare decât presiunea pe partea cu abur. Odată ce sistemul de conducte se scurge, apa de alimentare se va precipita în carcasă, ceea ce face ca partea de abur să fie plină de apă. Apa poate fi turnată înapoi în turbina cu abur de-a lungul conductei de extracție a aburului, provocând deformarea cilindrului turbinei cu abur, modificări ale dilatației diferențiale, vibrații ale unității și chiar ruperea lamei și alte accidente.

Acest tip de accidente cauzate de scurgerea schimbătorului de căldură au cauzat oprirea întregului set de echipamente și pătrunderea apei în turbina cu abur s-a produs de mai multe ori în fabrică. Prin urmare, este foarte important să analizăm cauza scurgerii schimbătorului de căldură și să găsim contramăsuri pentru a reduce scurgerea cât mai mult posibil.

Analiza cauzelor scurgerilor

Scurgerea sistemului de conducte interne al schimbătorului de căldură cu tuburi este împărțită în principal în scurgerea tubului în sine și scurgerea portului.

1 Cauzele scurgerii orificiului tubului

1.1 Stresul termic excesiv

Atunci când schimbătorul de căldură înveliș și tub este în funcțiune, din cauza temperaturilor diferite ale fluidelor reci și fierbinți, temperaturile carcasei și peretelui tubului sunt diferite unele de altele. Această diferență face ca dilatarea termică a carcasei și a tubului să fie diferite. Când diferența de temperatură dintre cele două este mare, tubul poate fi răsucit sau tubul poate fi smuls din placa de flori sau chiar distruge întregul schimbător de căldură. În acest sens, este necesar să se ia în considerare influența expansiunii termice din punct de vedere structural și să se adopte diferite metode de compensare.

În timpul procesului de pornire și oprire a schimbătorului de căldură, rata de creștere a temperaturii și rata de scădere a temperaturii depășesc reglementările, astfel încât tuburile și foile tubulare de înaltă presiune sunt supuse la un stres termic mai mare, iar sudurile sau rosturile de dilatare care leagă tuburile și foile tubulare sunt deteriorate. Cauza scurgeri de orificiu: când sarcina se schimbă prea repede în timpul reglajului de vârf sau motorul principal sau schimbătorul de căldură se defectează și schimbătorul de căldură este oprit brusc, dacă partea de abur oprește alimentarea cu abur prea repede sau după ce partea de abur oprește alimentarea cu abur, partea de apă continuă să intre. Alimentarea cu apă, deoarece peretele tubului este subțire și se micșorează rapid, iar foaia tubulară este groasă și se micșorează încet, provocând adesea deteriorarea îmbinării de sudură sau de dilatare dintre tub și foaia de tub. Acesta este motivul pentru care rata admisibilă de scădere a temperaturii este de numai 1,7 grade /min-2.0 grade /min, ceea ce este mai strict decât rata admisă de creștere a temperaturii de 2 grade /min-5 grade / min.

1.2 Deformarea foii tubulare

Este în principal deformarea de prelucrare a foii tubulare și deformarea generată în timpul procesării. Tubul este conectat la foaia de tub, iar deformarea foii de tub va provoca scurgeri la portul tubului.

Partea cu apă a plăcii cu tuburi înalte are presiune ridicată și temperatură scăzută, în timp ce partea de abur are presiune scăzută și temperatură ridicată, mai ales dacă există o secțiune de răcire hidrofobă încorporată, diferența de temperatură este și mai mare.

Dacă grosimea foii tubulare nu este suficientă, placa tubulară va avea o anumită deformare. Centrul foii tubulare se va bomba spre partea de abur la presiune scăzută și temperatură ridicată. Pe partea de apă, foaia tubulară este scufundată în centru.

Când sarcina motorului principal se modifică, presiunea și temperatura părții de adăugare a aburului se modifică în consecință. În special atunci când intervalul maxim de bărbierit este mare, viteza maximă de bărbierit este prea rapidă sau sarcina se modifică brusc, în condițiile utilizării unei pompe de apă de alimentare cu viteză constantă, presiunea din partea apei se va schimba, de asemenea, foarte mult și poate chiar depăși presiunea nominală. de alimentare mare a apei: aceste modificări Deformarea foii tubulare poate provoca scurgeri la capetele tuburilor sau deformarea permanentă a foii tubulare.

Dacă supapa de admisie a rezervorului de combustibil mare are scurgeri în interior, după ce rezervorul de mare putere este oprit în timpul funcționării motorului principal, partea de apă a rezervorului de combustibil mare va fi încălzită și presiunea va crește la un volum constant. Dacă nu există o supapă de siguranță pe partea apei sau dacă supapa de siguranță se defectează, presiunea poate crește foarte mare și va deforma și placa tubulară.

1.3 Proces de conectare necorespunzător

În general, dopurile conice sunt utilizate în mod obișnuit pentru sudarea țevilor de obturare. Când conduceți în dopul conic, forța ar trebui să fie moderată; dacă forța de lovire este prea mare, orificiul tubului va fi deformat, afectând legătura dintre tubul adiacent și foaia tubulară, ceea ce va provoca daune și va provoca noi scurgeri. În timpul procesului de sudare, dacă preîncălzirea, poziția cusăturii de sudură și dimensiunea nu sunt adecvate, se va deteriora legătura dintre tubul adiacent și foaia tubulară. Folosind alte metode de astupare, cum ar fi astuparea tubului de expansiune, astuparea exploziilor etc., dacă procesul este necorespunzător, va provoca, de asemenea, scurgeri în apropierea duzei. Prin urmare, trebuie urmat un proces strict de conectare.

2 Motivul scurgerii țevii în sine

2.1 Scurtarea și eroziunea

Un motiv este că, atunci când viteza de curgere a aburului este mare și fluxul de abur conține picături mari de apă, peretele exterior al țevii este spălat de fluxul în două faze de abur și apă, devine mai subțire, se perforează sau se sparge sub presiune. a alimentării cu apă. Principalele motive pentru fluxul bifazic abur-apă în interiorul schimbătorului de căldură sunt: ​​în primul rând, aburul supraîncălzit din secțiunea de răcire cu abur supraîncălzit și evacuarea acestuia nu îndeplinește cerințele de proiectare; în al doilea rând, nivelul apei de scurgere al schimbătorului de căldură este menținut prea scăzut sau nu există un nivel al apei Sau temperatura hidrofobă este mult mai mare decât valoarea de proiectare sau rezistența la curgere hidrofobă este mare sau presiunea de extracție scade brusc și alți factori fac hidrofob flash se evaporă, iar atunci când hidrofobul intră în schimbătorul de căldură din următoarea etapă, va exista abur, care va spăla tubul schimbătorului de căldură și va cauza daune; 3. Atunci când o țeavă din tubul de înaltă presiune este deteriorată și se scurge, apa de alimentare de înaltă presiune iese din scurgere cu o viteză mare, ceea ce va spăla țevile sau partițiile adiacente. O altă cauză este impactul direct al aburului sau al hidrofobicității. Datorită materialului nerezonabil și metodei de fixare a plăcii anti-șoc. Se rupe sau se desprinde în timpul funcționării și își pierde efectul de protecție împotriva spălării; zona plăcii anti-scurcare nu este suficient de mare, iar picăturile de apă se mișcă odată cu fluxul de aer de mare viteză, lovind fasciculul de tuburi în afara plăcii rezistente la frecare; distanța dintre carcasă și fascicul de tuburi este prea mică, astfel încât fluxul de abur la intrare Viteza este foarte mare.

Fisurarea prin coroziune sub tensiune se referă la fisurarea metalelor sau aliajelor cauzată de acțiunea comună a tensiunii de tracțiune și a unor medii corozive specifice. Se caracterizează prin aceea că cea mai mare parte a suprafeței nu este deteriorată, doar o parte din fisurile fine pătrund în metal sau aliaj. Fisurarea prin coroziune sub tensiune poate apărea în intervalul de tensiuni de proiectare utilizat în mod obișnuit, astfel încât consecințele sunt grave. Factorii importanți care provoacă fisurarea prin coroziune prin tensiune sunt temperatura, compoziția soluției, compoziția metalului sau aliajului, solicitarea și structura metalului.

2.2 Vibrația tubului

Când temperatura apei de alimentare este prea scăzută sau unitatea este supraîncărcată, când fluxul de abur și viteza dintre tuburile schimbătorului de căldură depășesc valoarea de proiectare, fascicul de tuburi cu o anumită elasticitate va vibra sub acțiunea forței de perturbare a fluidului asupra partea cochiliei. Atunci când forța excitantă Când frecvența fasciculului de tuburi coincide cu frecvența naturală de vibrație a fasciculului de tuburi sau a multiplului său, va face ca fasciculul de tuburi să rezoneze și să mărească mult amplitudinea, rezultând o forță repetată asupra conexiunii dintre tub și foaia de tuburi, provocând deteriorarea fasciculului de tuburi. Mecanismul de deteriorare a vibrațiilor fasciculului de tuburi include în general:

①Datorită vibrațiilor, efortul țevii sau îmbinarea dintre țeavă și placa tubulară depășește limita de rezistență la oboseală a materialului, provocând ruperea țevii din cauza oboselii;

②Tubul vibrator se freacă de metalul clapei în orificiul tubului care susține clapa, ceea ce face peretele tubului mai subțire și în final provoacă ruperea;

③ Când amplitudinea vibrației este mare, țevile adiacente din mijlocul travei se vor freca unele de altele, provocând uzura sau oboseala țevilor.

2.3 Coroziunea la capătul de intrare a apei de alimentare a conductei

Deteriorările cauzate de eroziune la capătul conductei de admisie apar numai în schimbătoarele de căldură din oțel carbon. Este un proces de deteriorare cauzat de acțiunea comună a eroziunii și coroziunii: mecanismul este că pelicula de oxid formată pe suprafața metalului peretelui țevii este distrusă și îndepărtată de apa de alimentare cu turbulențe mari. , Materialul metalic se pierde continuu. În cele din urmă duce la ruperea țevii. Uneori, suprafața deteriorată poate fi extinsă la sudarea capătului țevii sau chiar la placa de tub: atunci când valoarea pH-ului apei de alimentare este scăzută (mai puțin de 9,6), conținutul de oxigen este ridicat (mai mare de 7 ug/L), temperatura este scăzut (mai puțin de 260 de grade), iar gradul de turbulență este mare, predispus la eroziune.

2.4 Coroziune

Când materialul tubului schimbătorului de căldură de joasă presiune este cupru, tubul de cupru de joasă presiune este adesea forțat să fie înlocuit din cauza scurgerilor grave. Când valoarea pH-ului este de 8,5 ~ 8,8, rata de coroziune a cuprului este cea mai scăzută. Oțelul carbon necesită o valoare a pH-ului nu mai mică de 9,5. pH-ul apei de alimentare a cazanului a fost prea ridicat, provocând coroziunea conductelor de cupru. Principalii factori care afectează coroziunea fasciculelor de conducte din oțel carbon sunt: ​​conținutul de oxigen și valoarea pH-ului apei de alimentare: când oxigenul dizolvat în apa de alimentare este prea mare sau valoarea pH-ului este prea scăzută, peretele interior al conductei de înaltă presiune. vor fi corodate, astfel încât concentrația de oxigen dizolvat în apa de alimentare nu trebuie să depășească 7pg/L, iar valoarea pH-ului a fost menținută între 9,3 și 9,6. Dacă există oxigen pe partea carcasei, acesta va provoca coroziune cu oxigen pe peretele exterior al fasciculului de tuburi. Depuneri de cupru: pot provoca coroziune prin pitting, formând gropi. Temperatura afectează formarea peliculei de oxid de Fe3O4 pe suprafața oțelului carbon: se crede în general că pelicula de oxid de Fe3O4 este relativ stabilă atunci când este peste 260 de grade. Sub această temperatură, gradul de protecție al peliculei de oxid de Fe3O4 depinde de pH-ul apei de alimentare și de alți factori de mediu. Când valoarea pH-ului este mai mare de 9,6, este sigur.

2.5 Material și manoperă slabe

Materialul tubului este slab, grosimea peretelui tubului este neuniformă, tubul este defect înainte de asamblare, partea de expansiune este supra-expandată și există urme de deteriorare la tracțiune pe exteriorul tubului. Atunci când schimbătorul de căldură întâlnește condiții anormale de lucru, acesta va cauza multe daune tubului.

3. Contramăsuri

1 Măsuri de tratament după ce apare scurgerea

Când apare o scurgere, presiunea apei de alimentare este redusă, iar cantitatea de apă de alimentare trimisă la cazan este redusă. Prin urmare, atunci când se constată o scurgere a sistemului de țevi ale schimbătorului de căldură, schimbătorul de căldură trebuie oprit imediat pentru a reduce numărul de țevi deteriorate și pentru a reduce gradul de deteriorare. Când unitatea nu funcționează, ar trebui să verificați dacă există vreo scurgere în generatorul de înaltă presiune și să găsiți o modalitate de a o elimina.

Pentru scurgerile din port, metalul original de sudură trebuie să fie răzuit înainte de repararea sudării și trebuie efectuat un tratament termic adecvat pentru a elimina stresul termic: pentru scurgerea țevii în sine, forma și locația scurgerii fasciculului de țevi ar trebui să fie verificat mai întâi și trebuie selectat un proces adecvat de obturare a conductei, conectați cele două porturi ale tubului. Indiferent ce fel de proces de astupare este utilizat, pentru a asigura calitatea conductei astupate, capătul conductei blocate trebuie să fie bine tratat, astfel încât placa tubului și orificiul tubului să fie rotunde și curate și să aibă un contact bun. suprafata cu dopul. În cazul crăpăturilor sau eroziunii la legătura dintre tub și placa tubulară, materialul original al tubului și metalul sudat de la capăt trebuie îndepărtate astfel încât dopul să fie în contact strâns cu placa tubulară.

2 Precauții

2.1 Măsuri de precauție împotriva scurgerilor din porturi

La fabricarea schimbătoarelor de căldură, ar trebui să existe foi de tuburi de o grosime suficientă, o bună prelucrare a găurilor pentru tuburi, sudarea la suprafață, îmbinările de dilatare a tuburilor și procesele de sudare. În ceea ce privește funcționarea, rata de creștere a temperaturii și rata de scădere a temperaturii schimbătorului de căldură nu trebuie să depășească reglementările, trebuie să existe o supapă de siguranță pe partea apei pentru a preveni suprapresiunea și trebuie să existe un proces corect de blocare pentru întreținere.

2.2 Măsuri de prevenire a scurgerilor țevii în sine

(1) Măsuri preventive împotriva eroziunii

Limitați debitul de abur sau hidrofob pe partea carcasei și preveniți clipirea în secțiunea de răcire; aburul de la ieșirea secțiunii de răcire cu abur trebuie să aibă suficientă supraîncălzire reziduală; placa anti-curătură trebuie să fie bine fixată, zona este suficientă și materialul este bun; nivelul apei pe partea cochiliei este menținut normal. Funcționarea cu un nivel scăzut al apei sau fără nivel al apei este interzisă.

(2) Măsuri de prevenire a vibrațiilor conductelor

Instalați o ușă de siguranță pe partea de abur pe partea de abur; limitați debitul de abur sau apă pe partea cochiliei; distanța dintre tuburi trebuie să fie suficient de mare, ceea ce reduce, pe de o parte, debitul din partea carcasei și, pe de altă parte, reduce posibilitatea ca tuburile să se ciocnească între ele și să fie deteriorate prin frecare: Limitare Lungimea secțiunii libere a fasciculului de tuburi.

(3) Măsuri de prevenire a eroziunii la capătul de intrare a apei din conductă

Viteza de curgere a fluidului în partea tubului sau în partea tubului nu numai că afectează valoarea coeficientului de transfer de căldură convectiv, ci afectează și rezistența termică a murdăriei, afectând astfel dimensiunea coeficientului total de transfer de căldură. În special pentru fluidele care conțin sedimente și alte particule care sunt ușor de depozitat, debitul este prea scăzut și poate provoca chiar blocarea conductelor, ceea ce afectează grav utilizarea echipamentului. Cu toate acestea, creșterea debitului va crește semnificativ pierderea de presiune. Prin urmare, este foarte important să alegeți un debit adecvat. Limitați debitul de apă de alimentare, opriți utilizarea unui rând de schimbătoare de căldură sau blocați un număr mare de schimbătoare de căldură, debitul în conductă va crește semnificativ, în acest moment, o parte din apa de alimentare ar trebui să intre în cazan prin bypass sau reduceți sarcina unității; controlați conținutul de oxigen al apei de alimentare să fie mic de 7 ug/L, controlați valoarea pH-ului apei de alimentare la 9.2-9.6.

(4) Măsuri de prevenire a coroziunii

Reducerea tensiunilor, stresul poate avea diverse surse, cum ar fi stresul aplicat, stresul rezidual, stresul de sudare și stresul generat de produsele de coroziune. Atunci când selectați materiale, transformați unitatea într-un sistem fără cupru, care este benefic pentru anticoroziunea întregii unități și controlul calității cristalelor de abur; pentru a avea un sistem complet de eliberare a aerului, se recomandă, în general, să nu folosiți o conexiune în serie pas cu pas pentru conexiunile la conducte. Preveniți acumularea gazului necondensabil în schimbătorul de căldură la presiune scăzută; asigura functionarea normala a sistemului de eliberare a aerului. La pornire, partea de apă și partea de abur trebuie evacuate de aer, iar calitatea alimentării cu apă trebuie să fie calificată; La părăsirea fabricii trebuie luate măsuri anti-coroziune bune, pentru a preveni coroziunea în timpul depozitării și transportului. Pentru schimbătoarele de căldură cu țevi din oțel carbon, metodele anticorozive umplute cu azot sunt de obicei utilizate atât pentru partea de abur, cât și pentru partea de apă; , umplerea cu abur sau azot măsuri anticorozive și ajustați corespunzător valoarea pH-ului apei deoxigenate pe partea apei pentru a juca un rol protector.

(5) Măsuri preventive pentru scurgerile din țeavă cauzate de materiale și manoperă slabe

Peretele conductei trebuie să fie cu cel puțin 2,0mm deasupra pentru a îmbunătăți rezistența la eroziune. Fiecare tub trebuie testat pentru detectarea defectelor și testul hidrostatic înainte de asamblare; fasciculul de tuburi trebuie tratat termic și fără defecte vizuale; orificiul tubului plăcii tubului trebuie să mențină o anumită rugozitate, toleranță și concentricitate, iar teșirea sau rotunjirea orificiului tubului trebuie să fie netedă și fără defecte. eroare.

(6) Blocarea preventivă

Efectuați blocaj preventiv. Se recomandă deschiderea unui orificiu de ocolire de o anumită dimensiune pe foaia tubulară în timp ce blocați unele tuburi pentru a reduce debitul de apă de alimentare și a reduce coroziunea. Această metodă a fost adoptată în multe centrale electrice din țară și din străinătate și s-a dovedit că poate prelungi în mod corespunzător durata de viață a schimbătorului de căldură și poate reduce numărul de scurgeri.

(7) Selectarea procesului

În schimbătorul de căldură, ce fel de fluid curge prin partea tubului și ce fel curge prin partea carcasei, următoarele puncte pot fi considerate principii generale pentru selecție:

a) Materialele care nu sunt curate sau care nu sunt ușor de descompus și depuneți ar trebui să curgă prin partea care este ușor de curățat. Pentru fasciculele de tuburi drepte, materialele menționate mai sus ar trebui, în general, să fie direcționate în interiorul tuburilor, dar când fasciculele de tuburi pot fi îndepărtate pentru curățare, acestea pot fi, de asemenea, direcționate în afara tuburilor.

b) Fluidul care trebuie să mărească debitul pentru a-și crește coeficientul de transfer de căldură convectiv ar trebui să intre în tub, deoarece aria secțiunii transversale din interiorul tubului este de obicei mai mică decât aria secțiunii transversale dintre tuburi și este ușor pentru a utiliza mai multe treceri de tub pentru a crește debitul.

c) Materialele corozive trebuie să intre în interiorul țevii, astfel încât carcasa să poată fi făcută din materiale obișnuite, numai țeava, foaia tubulară și capul trebuie să fie din materiale rezistente la coroziune.

d) Materialul cu presiune ridicată intră în interiorul țevii, astfel încât mantaua să nu suporte presiunea ridicată.

e) Materialele cu temperatură ridicată sau scăzută ar trebui să fie direcționate în conductă pentru a reduce pierderile de căldură. Desigur, pentru o mai bună disipare a căldurii, materialele cu temperatură înaltă pot fi lăsate să treacă prin carcasă.

f) Aburul este, în general, trecut în partea cochiliei, deoarece este convenabil să se descarce condensul, iar aburul este mai curat, iar coeficientul său de transfer de căldură convectiv are o relație mică cu debitul.

g) Fluidele cu vâscozitate mare curg în general prin spațiul lateral al carcasei, deoarece atunci când curg în partea carcasei cu deflectoare, secțiunea transversală și direcția de curgere a canalului de curgere se schimbă constant, ceea ce se poate face la numere Re scăzute (Re mai mare decât 100) Obținerea fluxului de supratensiune conduce la îmbunătățirea coeficientului de transfer de căldură convectiv al fluidului în afara tubului.

Punctele de mai sus nu pot fi satisfăcute în același timp, iar uneori sunt contradictorii, așa că ar trebui să înțelegem principalele aspecte și să luăm decizii adecvate în funcție de situația specifică.