Trattamento delle perdite di scambiatori di calore a fascio tubiero

Lo scambiatore di calore a fascio tubiero è attualmente una delle apparecchiature di scambio termico più utilizzate.Rispetto ad altri scambiatori di calore tra pareti, l'attrezzatura del volume unitario può fornire un'area di trasferimento del calore molto più ampia e un migliore effetto di trasferimento del calore.A causa della struttura compatta, forte e della possibilità di scegliere una varietà di materiali da produrre, quindi una forte adattabilità, soprattutto nei dispositivi su larga scala 4 e nelle alte temperature e alta pressione sono ampiamente utilizzate.

Innanzitutto, introduzione dello scambiatore di calore tubolare

Da molti anni, tra tutti i tipi di guasti dello scambiatore di calore di alimentazione dell'acqua nell'impianto, le perdite del sistema di tubazioni rappresentano la percentuale maggiore.La pressione sul lato acqua dello scambiatore di calore superficiale è maggiore della pressione sul lato vapore.Una volta che il sistema di tubazioni perde, l'acqua di alimentazione scorrerà nel guscio, riempiendo d'acqua il lato del vapore.È possibile che l'acqua rifluisca nella turbina a vapore lungo il tubo di estrazione, provocando la deformazione del cilindro della turbina a vapore, variazioni di espansione differenziale, vibrazioni dell'unità e persino la rottura della pala e altri incidenti.

Questo tipo di perdita dello scambiatore di calore causata dall'intera serie di incidenti di arresto delle apparecchiature e della turbina a vapore si è verificata nell'impianto.Pertanto, è molto importante analizzare le ragioni delle perdite dello scambiatore di calore e scoprire le contromisure per ridurre il più possibile le perdite.

In secondo luogo, analisi delle cause delle perdite

La perdita del sistema di tubazioni interne dello scambiatore di calore a tubi è principalmente suddivisa in perdite del tubo stesso e perdite dell'estremità.

1.Causa della perdita della porta del tubo

1.1 Stress termico eccessivo

Nel funzionamento degli scambiatori di calore a fascio tubiero, a causa delle diverse temperature dei fluidi freddi e caldi, le temperature delle pareti a fascio tubiero sono diverse l'una dall'altra.Questa differenza rende diversa la dilatazione termica del mantello e del tubo, quando la differenza di temperatura tra i due può far sì che un grande tubo attorcigliato o un tubo dal soffitto si allenti o addirittura distrugga l'intero scambiatore di calore.Pertanto è necessario considerare l'effetto della dilatazione termica nella struttura e adottare vari metodi di compensazione.Durante l'avvio e l'arresto dello scambiatore di calore, la velocità di aumento e di diminuzione della temperatura ha superato il limite regolamentare, pertanto il tubo e la piastra tubiera di Gawga sono stati sottoposti a uno stress termico maggiore e la saldatura o il giunto di dilatazione del tubo e della piastra tubiera sono stati danneggiati, causando la porta perdite: il carico di picco cambia troppo velocemente e si verifica un guasto al motore principale o allo scambiatore di calore in caso di arresto improvviso dello scambiatore di calore, se il lato vapore interrompe l'erogazione di vapore troppo velocemente o il lato vapore si arresta, il lato acqua continua a entrare nell'acqua di alimentazione, perché il la parete del tubo è sottile, si restringe rapidamente, lo spessore del tubo, il restringimento lento, spesso portano a danni alla saldatura del tubo e della piastra tubiera o al giunto di dilatazione.Questo è il motivo per cui la velocità di abbassamento della temperatura richiesta è di soli 1,7 ℃/min -2,0 ℃/min e il rapporto tra la velocità di aumento della temperatura è di 2 ℃/min -5 ℃/min.

1.2 Deformazione della piastra tubiera

Si tratta principalmente della deformazione della piastra tubiera e della deformazione prodotta durante la lavorazione.Il tubo è collegato alla piastra tubiera.La deformazione della piastra tubiera causerà la perdita dell'estremità del tubo.Alta pressione e bassa temperatura sul lato acqua della piastra tubiera, bassa pressione e alta temperatura sul lato vapore, in particolare nella sezione di raffreddamento dello scarico integrata, la differenza di temperatura è maggiore.Se lo spessore della piastra tubiera non è sufficiente, la piastra tubiera subirà una certa deformazione.Il centro della piastra tubiera sarà a bassa pressione e il lato del vapore ad alta temperatura rigonfierà.Dal lato dell'acqua, nella piastra tubiera si forma una depressione centrale.Quando il carico del motore principale cambia, la pressione e la temperatura del lato vapore cambiano di conseguenza.Soprattutto quando l'ampiezza di regolazione di picco è elevata, la velocità di regolazione di picco è troppo elevata o il carico è improvviso, a condizione di utilizzare una pompa di alimentazione a velocità costante, anche la pressione del lato acqua cambierà notevolmente e potrebbe persino superare la pressione nominale del acqua di alimentazione elevata: questi cambiamenti possono causare la deformazione della piastra tubiera con conseguente perdita all'estremità del tubo o deformazione permanente della piastra tubiera.Se la valvola di ingresso di Gawga perde, l'alta pressione sul lato dell'acqua alta verrà riscaldata dopo lo spegnimento del motore principale.Se non è presente una valvola di sicurezza sul lato acqua o se la valvola di sicurezza non funziona, la pressione potrebbe aumentare molto e deformare anche la piastra tubiera.

1.3 Processo di collegamento non corretto

Tubo a tappo per saldatura conico generalmente utilizzato.Quando si inserisce il tappo conico, la forza dovrebbe essere moderata;la forza del martello è eccessiva e provoca la deformazione del foro del tubo, influisce sul tubo adiacente e sul giunto della piastra tubiera e provoca danni e nuove perdite.Durante il processo di saldatura, ad esempio durante il preriscaldamento, la posizione e le dimensioni del cordone di saldatura non sono appropriate, causeranno danni al collegamento del tubo adiacente e della piastra tubiera.Anche altri metodi di tamponamento dei tubi, come il tamponamento dei tubi di espansione, il tamponamento dei tubi per esplosione, come un processo improprio, causeranno la perdita degli orifizi dei tubi adiacenti.Pertanto, è necessario seguire il rigido processo di tappatura dei tubi.

2.Causa della perdita del tubo stesso

2.1 Erosione

Uno dei motivi è che quando la velocità del flusso di vapore è elevata e sono presenti grandi gocce d'acqua nel flusso di vapore, la parete esterna del tubo viene raschiata e assottigliata dal flusso bifase vapore-acqua.Le ragioni principali del flusso bifase vapore-acqua nello scambiatore di calore sono le seguenti: in primo luogo, il vapore surriscaldato nella sezione di raffreddamento del vapore surriscaldato e la sua uscita non possono soddisfare i requisiti di progettazione;L'altro è che il livello idrofobo dello scambiatore di calore è mantenuto troppo basso o non c'è livello dell'acqua o la temperatura idrofobica è molto più alta del valore di progetto, o la resistenza al flusso idrofobo è maggiore o la pressione di aspirazione diminuisce improvvisamente, ecc., quando drenaggio nella fase successiva dello scambiatore di calore con vapore, lavaggio del tubo dello scambiatore di calore danneggiato;L'acqua ad alta pressione proveniente dalla perdita verrà espulsa a grande velocità dal tubo adiacente o dal danno dovuto all'erosione del diaframma.Un altro motivo è l’impatto diretto del vapore o dell’acqua idrofobica.Perché il materiale della piastra antiurto e il modo fisso non sono ragionevoli.Durante il funzionamento si rompe o cade e perde la funzione di protezione antierosione;l'area della piastra antierosione non è abbastanza grande e le gocce d'acqua si muovono con il flusso d'aria ad alta velocità, colpendo il fascio tubiero all'esterno della piastra antierosione;la distanza tra mantello e fascio tubiero è troppo ridotta, rende il flusso di vapore in ingresso molto elevato.

La tensocorrosione (SCC) è la rottura di un metallo o di una lega causata dall'azione combinata di stress da trazione e mezzo di corrosione specifico.È caratterizzato dal fatto che la maggior parte della superficie non è danneggiata e solo una parte delle sottili fessure penetra all'interno del metallo o della lega.Le fessurazioni da tensocorrosione possono verificarsi entro l'intervallo di sollecitazioni di progettazione comunemente utilizzate, quindi le sue conseguenze sono gravi.I fattori importanti che causano la fessurazione da tensocorrosione sono la temperatura, la composizione della soluzione, la composizione del metallo o della lega, lo stress e la struttura del metallo.

2.2 Vibrazioni dei tubi

Quando la temperatura dell'acqua è troppo bassa o l'unità è sovraccarica, quando la portata del vapore e la velocità tra i tubi dello scambiatore di calore superano il valore progettato, i tubi con una certa elasticità vibreranno sotto l'azione della forza di disturbo del fluido su Dal lato del guscio, quando la frequenza della forza di eccitazione coincide con la frequenza naturale del fascio tubiero o il suo multiplo, farà risuonare il fascio tubiero e aumenterà notevolmente l'ampiezza, il meccanismo di danno da vibrazione del fascio tubiero è il seguente:

(1) a causa delle vibrazioni, la sollecitazione del tubo o della giunzione tra tubo e piastra tubiera supera il limite di resistenza alla fatica del materiale, provocando la frattura per fatica del tubo;

(2) il tubo vibrante nel foro del tubo che sostiene il deflettore strofinerà con il metallo del deflettore, in modo che la parete del tubo diventi sottile e alla fine porti alla rottura;

(3) quando l'ampiezza della vibrazione è elevata, i tubi adiacenti al centro della campata si sfregano tra loro, usurano o affaticano il tubo.

2.3 Erosione dell'ingresso dell'acqua nel tubo

Il danno da corrosione dell'estremità del tubo di ingresso si verifica solo nello scambiatore di calore in acciaio al carbonio, che è un processo combinato di corrosione ed erosione: il meccanismo è che il film di ossidazione formato sulla superficie del metallo della parete del tubo viene distrutto e portato via dal fornitura d'acqua ad alta turbolenza, il materiale metallico sta perdendo.Alla fine il tubo si è rotto.A volte la superficie danneggiata può essere estesa alla saldatura dell'estremità del tubo e persino alla piastra tubiera: quando il valore del pH dell'acqua di alimentazione è basso (meno di 9,6), il contenuto di ossigeno è alto (più di 7μg/L), la temperatura è bassa (meno di 260 ° C) e il grado di turbolenza è elevato, è facile che si verifichi l'erosione.

2.4 Corrosione

Quando il tubo dello scambiatore di calore a bassa pressione è in rame, il tubo in rame a basso apporto è spesso costretto a essere sostituito a causa di gravi perdite.Il tasso di corrosione del rame è il più basso a pH 8,5 ~ 8,8.L'acciaio al carbonio richiede un pH di almeno 9,5.L'elevato valore del pH dell'acqua di alimentazione della caldaia porta alla corrosione del tubo di rame.I principali fattori che influenzano la corrosione dei fasci tubieri in acciaio al carbonio sono: contenuto di ossigeno e valore pH dell'acqua di alimentazione: quando l'ossigeno disciolto nell'acqua di alimentazione è troppo elevato o il valore pH è troppo basso, la parete interna del tubo ad alta pressione sarà corroso, pertanto, la concentrazione di ossigeno disciolto nell'acqua di alimentazione non deve superare 7 pg/L e il valore del pH deve essere mantenuto tra 9,3 e 9,6.Se è presente ossigeno sul lato del guscio, ciò causerà la corrosione da ossigeno sulla parete esterna del fascio tubiero.Deposizione di rame: può causare corrosione per vaiolatura e cavità.La temperatura influenza la formazione della pellicola di ossido FE3O4 sulla superficie dell'acciaio al carbonio.Si ritiene generalmente che il film di ossido FE3O4 sia relativamente stabile quando la temperatura è superiore a 260 ° C%.Al di sotto di questa temperatura, il grado di protezione della pellicola di ossido FE3O4 dipende dal pH dell'acqua di alimentazione e da altri fattori ambientali.Quando il pH è superiore a 9,6, sicuro.

2.5 Materiale e lavorazione scadenti

Il materiale del tubo non è buono, lo spessore del tubo non è uniforme, il tubo presenta difetti prima del montaggio, la bocca di espansione è eccessivamente gonfia, l'esterno del tubo presenta danni da trazione, ecc.

Terzo, affrontare le contromisure

1.Dopo il verificarsi delle misure di trattamento delle perdite

Quando si verifica la perdita, la pressione dell'acqua di alimentazione diminuisce e l'acqua di alimentazione alla caldaia diminuisce.Pertanto, quando viene rilevata una perdita nel sistema di tubi dello scambiatore di calore, lo scambiatore di calore deve essere arrestato immediatamente per ridurre il numero di danni ai tubi e l'entità del danno.L'arresto dell'unità dovrebbe verificare se vi sono perdite GAWGA e trovare modi per eliminarle.

Per la perdita dell'estremità, il metallo di saldatura originale deve essere raschiato prima della saldatura di riparazione e deve essere effettuato un trattamento termico adeguato per eliminare lo stress termico: per la perdita del tubo stesso, la forma e la posizione della perdita del tubo controllare innanzitutto il fascio di tubi e selezionare il processo di tamponamento appropriato, collegando le due estremità del tubo.Indipendentemente dalla tecnologia di tamponamento utilizzata, per garantire la qualità del tamponamento, l'estremità del tubo bloccato deve essere ben trattata per rendere la piastra tubiera e il foro rotondi e puliti e avere una buona superficie di contatto con il tappo.In caso di crepe o erosioni nella giunzione del tubo e della piastra tubiera, il materiale originale del tubo e il metallo di saldatura devono essere rimossi all'estremità per rendere il tappo a stretto contatto con la piastra tubiera.

2. Misure preventive

2.1 Precauzioni contro le perdite della porta

Lo scambiatore di calore deve avere una piastra tubiera di spessore sufficiente, una buona lavorazione dei fori dei tubi, saldature di superficie, espansione dei tubi, processo di saldatura, il funzionamento dello scambiatore di calore all'avvio e all'arresto della velocità di aumento della temperatura, la velocità di caduta della temperatura non deve superare le disposizioni, il lato acqua dovrebbe avere una valvola di sicurezza per prevenire la sovrapressione, manutenzione per avere il corretto processo di tamponamento del tubo.

2.2 Misure preventive contro le perdite della tubazione stessa

(1) Misure per prevenire l'erosione, limitare la portata del vapore o il drenaggio sul lato del mantello e prevenire il bava nella sezione di raffreddamento;garantire che vi sia un sufficiente surriscaldamento residuo del vapore all'uscita della sezione di raffreddamento del vapore;garantire che la piastra sia fissata saldamente e abbia un'area sufficiente;Materiale per essere buono;mantenere normale il livello dell'acqua sul lato del guscio, impedire il funzionamento con livello dell'acqua basso o senza livello dell'acqua.

(2) Misure preventive contro le vibrazioni dei tubi, installazione di una porta di sicurezza lato vapore sul lato ad alta pressione, limitazione della portata del vapore o drenaggio sul lato mantello e distanza sufficiente tra i tubi per ridurre la portata sul lato mantello , d'altro canto, riduce la possibilità di collisioni dei tubi e di danni da attrito: limita la lunghezza del tratto libero del fascio tubiero.

(3) Le misure di prevenzione della corrosione all'ingresso del tubo di alimentazione dell'acqua, la velocità del flusso del fluido sul lato del tubo o sul lato del tubo, non influenzano solo il valore del coefficiente di trasferimento del calore convettivo, ma influenzano anche la resistenza al calore dello sporco, in modo da influenzare il coefficiente di scambio termico totale.Soprattutto nel caso di fluidi contenenti sedimenti e altre particelle facilmente depositabili, una portata bassa può persino portare al blocco dei tubi, con gravi conseguenze sull'uso dell'attrezzatura.Tuttavia, la perdita di pressione aumenta significativamente all’aumentare della velocità del flusso.Pertanto, è molto importante scegliere la portata corretta.Quando la portata dell'acqua di alimentazione è limitata, la portata nel tubo aumenterà ovviamente quando una fila di scambiatori di calore viene arrestata o il numero di tubi bloccati è elevato Il contenuto di ossigeno dell'acqua di alimentazione è controllato a 7 μg/l e il valore del pH dell'acqua di alimentazione è controllato su 9,2-9,6.

(4) Misure di prevenzione della corrosione

Per eliminare lo stress, lo stress può provenire da una varietà di fonti, come stress esterno, stress residuo, stress di saldatura e stress generato dai prodotti della corrosione.Una volta selezionato il materiale, l'unità verrà trasformata in un sistema senza rame, vantaggioso per l'anticorrosione dell'intera unità e per il controllo del vapore e della qualità dei cristalli, al fine di evitare gas non condensanti nel calore a bassa pressione accumulo dello scambiatore, per garantire il normale funzionamento del sistema di sfiato dell'aria, all'avvio, lato acqua, lato vapore deve essere scaricata aria pulita, qualità dell'acqua qualificata;Prima di lasciare la fabbrica è necessario adottare buone misure anticorrosione per prevenire la corrosione durante lo stoccaggio e il trasporto.I metodi anticorrosione riempiti di azoto vengono solitamente adottati per gli scambiatori di calore con tubi in acciaio al carbonio, sia sul lato vapore che sul lato acqua, le misure anticorrosione dell'acqua di riempimento, del gas di riempimento o dell'azoto di riempimento vengono adottate rispettivamente e il valore del pH dell'acqua di disaerazione viene regolato in modo appropriato sul lato dell'acqua per svolgere un ruolo protettivo.

(5) Misure preventive per perdite di tubi causate da materiale e tecnologia inadeguati

La parete del tubo deve essere di almeno 2,0 mm per migliorare la resistenza all'erosione.Prima dell'assemblaggio, ciascun tubo deve essere ispezionato mediante rilevamento di difetti e test della pressione dell'acqua, il fascio tubiero deve essere trattato termicamente senza difetti visivi e i fori dei tubi sulla piastra tubiera devono essere mantenuti con una certa rugosità, tolleranza e grado concentrico, Il foro smussato o arrotondato del tubo deve essere liscio e senza sbavature.

(6) Intasamento preventivo

Eseguire il tamponamento preventivo.Si suggerisce di praticare un foro di bypass di una certa dimensione sulla piastra tubiera bloccando una parte del tubo per ridurre la portata dell'acqua di alimentazione e ridurre la corrosione.Questo metodo è stato utilizzato in molte centrali elettriche in patria e all'estero ed è stato dimostrato che può prolungare adeguatamente la durata degli scambiatori di calore e ridurre il numero di perdite.

(7) Selezione del processo

In uno scambiatore di calore, in cui il fluido scorre attraverso il lato tubi e quale scorre attraverso il lato mantello, il principio generale di scelta può essere quello di considerare quanto segue:

a) i materiali sporchi o facilmente decomposti e le incrostazioni devono fluire attraverso il lato facile da pulire.Per il fascio tubiero diritto, i materiali sopra indicati generalmente dovrebbero entrare all'interno del tubo, ma quando il fascio tubiero può essere rimosso per la pulizia, può anche uscire dal tubo.

b) i fluidi che richiedono portate maggiori per aumentare il loro coefficiente di scambio termico convettivo dovrebbero viaggiare attraverso il tubo, poiché l'area della sezione trasversale nel tubo è solitamente inferiore a quella tra i tubi, ed è facile utilizzare più lunghezze di tubo per aumentare la portata.

c) il materiale corrosivo deve essere trasportato all'interno del tubo in modo che il mantello possa essere realizzato con materiali ordinari, solo il tubo, la piastra tubiera e la testata devono essere realizzati con materiali resistenti alla corrosione.

d) il materiale ad alta pressione penetra all'interno del tubo in modo che l'alloggiamento non possa resistere all'alta pressione.

e) materiali a temperature molto alte o molto basse dovrebbero essere fatti passare attraverso il tubo per ridurre la perdita di calore.Naturalmente, per un migliore raffreddamento, è anche possibile consentire il viaggio del guscio di materiale ad alta temperatura.

f) il vapore generalmente passa attraverso il lato mantello, perché è conveniente scaricare la condensa, il vapore è più pulito e il suo coefficiente di scambio termico convettivo ha poco rapporto con la portata.

g) il fluido viscoso generalmente scorre nel lato del mantello, poiché la sezione trasversale e la direzione del flusso del canale cambiano costantemente quando il fluido scorre nel lato del mantello con deflettori e il flusso di picco può essere ottenuto con un numero Re basso ( Re＞100), che è utile per migliorare il coefficiente di trasferimento di calore convettivo del fluido all'esterno del tubo.I punti di cui sopra non possono essere soddisfatti contemporaneamente, e talvolta sono contraddittori, occorre basarsi su circostanze specifiche, cogliere gli aspetti principali e prendere le decisioni appropriate.