Wat veroorzaakt lekken in de shell-and-tube warmtewisselaar?

De druk aan de waterzijde van de recuperatorwarmtewisselaar van het oppervlaktetype is groter dan de druk aan de stoomzijde. Zodra het leidingsysteem lekt, stroomt het voedingswater de schaal in, waardoor de stoomzijde vol water komt te staan. Water kan via de stoomextractieleiding terug in de stoomturbine worden gegoten, waardoor de cilinder van de stoomturbine vervormt, het uitzettingsverschil verandert, het apparaat trilt en zelfs het mes breekt en andere ongelukken.

Dit soort ongevallen, veroorzaakt door lekkage van de warmtewisselaar, veroorzaakte de uitschakeling van de hele set apparatuur en het binnendringen van water van de stoomturbine kwam vele malen voor in de fabriek. Daarom is het erg belangrijk om de oorzaak van lekkage van de warmtewisselaar te analyseren en tegenmaatregelen te vinden om lekkage zoveel mogelijk te verminderen.

Lekkage oorzaak analyse

De lekkage van het interne leidingsysteem van de buizenwarmtewisselaar is hoofdzakelijk verdeeld in de lekkage van de buis zelf en de lekkage van de poort.

1 Oorzaken van lekkage van buispoorten

1.1 Overmatige thermische belasting

Wanneer de shell-and-tube warmtewisselaar in werking is, verschillen de temperaturen van de shell en de buiswand vanwege de verschillende temperaturen van de koude en hete vloeistoffen van elkaar. Dit verschil zorgt ervoor dat de thermische uitzetting van de schaal en de buis verschillend is. Wanneer het temperatuurverschil tussen beide groot is, kan de buis verdraaid raken, of de buis kan losgetrokken worden van de bloemplaat, of zelfs de gehele warmtewisselaar vernielen. In dit opzicht is het noodzakelijk om de invloed van thermische uitzetting structureel te overwegen en verschillende compensatiemethoden toe te passen.

Tijdens het opstart- en uitschakelproces van de warmtewisselaar overschrijden de snelheid van temperatuurstijging en temperatuurdaling de voorschriften, zodat de hogedrukbuizen en buisplaten onderhevig zijn aan grotere thermische spanningen en de lassen of dilatatievoegen die de buizen en buisplaten zijn beschadigd. Oorzaak poortlekkage: wanneer de belasting tijdens piekregeling te snel verandert of de hoofdmotor of warmtewisselaar uitvalt en de warmtewisselaar plotseling wordt uitgeschakeld, als de stoomzijde de stoomtoevoer te snel stopt, of nadat de stoomzijde de stoomtoevoer stopt, zal de waterzijde blijft watertoevoer binnendringen, omdat de buiswand dun is en snel krimpt, en de buisplaat dik is en langzaam krimpt, waardoor vaak schade aan de las- of dilatatievoeg tussen de buis en de buisplaat ontstaat. Daarom is de toegestane temperatuurdaling slechts 1,7 graad /min-2.0 graad /min, wat strenger is dan de toegestane temperatuurstijging van 2 graad /min-5 graad / min.

1.2 Buisplaatvervorming

Het is voornamelijk de verwerkingsvervorming van de buisplaat en de vervorming die tijdens de verwerking wordt gegenereerd. De buis is verbonden met de buisplaat en de vervorming van de buisplaat zal lekkage veroorzaken aan de poort van de buis.

De waterzijde van de hoge buisplaat heeft hoge druk en lage temperatuur, terwijl de stoomzijde lage druk en hoge temperatuur heeft, vooral als er een ingebouwd hydrofoob koelgedeelte is, is het temperatuurverschil nog groter.

Als de dikte van de buisplaat niet voldoende is, zal de buisplaat een bepaalde vervorming vertonen. Het midden van de buizenplaat zal bij lage druk en hoge temperatuur naar de stoomzijde uitpuilen. Aan de waterzijde is de buizenplaat in het midden verzonken.

Wanneer de belasting van de hoofdmotor verandert, veranderen de druk en temperatuur van de stoomtoevoegende zijde dienovereenkomstig. Vooral wanneer het peak-shaving-bereik groot is, de peak-shaving-snelheid te hoog is of de belasting plotseling verandert, onder de voorwaarde dat een voedingswaterpomp met constante snelheid wordt gebruikt, zal de druk aan de waterzijde ook sterk veranderen en kan zelfs de nominale druk overschrijden van hoog voedingswater: deze veranderingen Vervorming van de buizenplaat kan leiden tot lekkage aan de buisuiteinden of blijvende vervorming van de buizenplaat.

Als de inlaatklep van de hoge brandstoftank intern lekt, wordt de waterzijde van de hoge brandstoftank, nadat de krachtige tank is uitgeschakeld tijdens de werking van de hoofdmotor, verwarmd en wordt de druk verhoogd met een constant volume. Indien er aan de waterzijde geen veiligheidsklep aanwezig is of de veiligheidsklep faalt kan de druk zeer hoog oplopen, tevens zal de buizenplaat vervormen.

1.3 Onjuist aansluitproces

Over het algemeen worden conische pluggen vaak gebruikt om plugpijpen te lassen. Bij het indrijven van de conische plug moet de kracht matig zijn; als de hamerkracht te groot is, wordt het buisgat vervormd, waardoor de verbinding tussen de aangrenzende buis en de buisplaat wordt aangetast, wat schade zal veroorzaken en nieuwe lekkage zal veroorzaken. Als tijdens het lasproces de voorverwarming, lasnaadpositie en maat niet geschikt zijn, zal dit schade veroorzaken aan de verbinding tussen de aangrenzende buis en de buisplaat. Het gebruik van andere verstoppingsmethoden, zoals verstopping van expansiebuizen, ontploffingsverstopping, enz. Als het proces niet correct is, zal dit ook lekkage in de buurt van het mondstuk veroorzaken. Daarom moet een strikt pluggenproces worden gevolgd.

2 De reden voor de lekkage van de leiding zelf

2.1 Schuren en erosie

Een reden is dat wanneer de stroomsnelheid van de stoom hoog is en de stoomstroom grote waterdruppels bevat, de buitenwand van de pijp wordt gewassen door de tweefasenstroom van stoom en water, dunner wordt, doorboort of barst onder de druk van de watervoorziening. De belangrijkste redenen voor de tweefasige stoom-waterstroom in de warmtewisselaar zijn: ten eerste voldoet de oververhitte stoom in het oververhitte stoomkoelgedeelte en de uitlaat ervan niet aan de ontwerpvereisten; ten tweede wordt het drainwaterpeil van de warmtewisselaar te laag gehouden of is er geen waterpeil Of de hydrofobe temperatuur is veel hoger dan de ontwerpwaarde of de hydrofobe stromingsweerstand is groot of de extractiedruk valt plotseling weg en andere factoren maken het hydrofoob flits verdampt, en wanneer het hydrofoob de warmtewisselaar van de volgende fase binnengaat, zal er stoom zijn, die de warmtewisselaarbuis zal wassen en schade zal veroorzaken; 3. Het is dat wanneer een pijp in de hogedrukbuis beschadigd is en lekt, het hogedrukvoedingswater met grote snelheid uit het lek stroomt, waardoor de aangrenzende pijpen of scheidingswanden worden weggespoeld. Een andere oorzaak is directe impact van stoom of hydrofobiciteit. Vanwege het onredelijke materiaal en de bevestigingsmethode van de anti-schokplaat. Het breekt of valt eraf tijdens het gebruik en verliest het anti-schuurbeschermingseffect; het gebied van de anti-schuurplaat is niet groot genoeg en de waterdruppeltjes bewegen met de hoge snelheidsluchtstroom en raken de buizenbundel buiten de schuurbestendige plaat; de afstand tussen de schaal en de buizenbundel is te klein, waardoor de stoomstroom bij de inlaat De snelheid erg hoog is.

Spanningscorrosie verwijst naar het scheuren van metalen of legeringen veroorzaakt door de gezamenlijke werking van trekspanning en specifieke corrosieve media. Het wordt gekenmerkt doordat het grootste deel van het oppervlak niet is beschadigd, slechts een deel van de fijne scheuren dringt door het metaal of de legering. Spanningscorrosie kan optreden binnen het algemeen gebruikte ontwerpspanningsbereik, dus de gevolgen zijn ernstig. De belangrijke factoren die spanningscorrosie veroorzaken zijn temperatuur, samenstelling van de oplossing, samenstelling van metaal of legering, spanning en metaalstructuur.

2.2 Buistrillingen

Wanneer de voedingswatertemperatuur te laag is of de eenheid overbelast is, wanneer de stoomstroom en snelheid tussen de buizen van de warmtewisselaar de ontwerpwaarde overschrijden, zal de buizenbundel met bepaalde elasticiteit trillen onder invloed van de vloeistofverstoringskracht op de schelp kant. Wanneer de opwindende kracht Wanneer de frequentie van de buizenbundel samenvalt met de natuurlijke trillingsfrequentie van de buizenbundel of zijn veelvoud, zal de buizenbundel resoneren en de amplitude aanzienlijk vergroten, resulterend in herhaalde kracht op de verbinding tussen de buis en de buizenplaat, waardoor de buizenbundel beschadigd raakt. Het mechanisme van schade door trillingen van de buizenbundel omvat over het algemeen:

①Als gevolg van trillingen overschrijdt de spanning van de buis of de verbinding tussen de buis en de buisplaat de vermoeidheidsgrens van het materiaal, waardoor de buis breekt als gevolg van vermoeidheid;

②De trillende buis wrijft tegen het metaal van de dakspaan in het buisgat dat de dakspaan ondersteunt, waardoor de buiswand dunner wordt en uiteindelijk scheurt;

③ Wanneer de trillingsamplitude groot is, zullen de aangrenzende pijpen in het midden van de overspanning tegen elkaar wrijven, waardoor de pijpen slijten of vermoeid raken.

2.3 Corrosie aan het voedingswaterinlaatuiteinde van de leiding

Erosieschade aan het uiteinde van de inlaatleiding komt alleen voor bij koolstofstalen warmtewisselaars. Het is een schadeproces dat wordt veroorzaakt door de gezamenlijke werking van erosie en corrosie: het mechanisme is dat de oxidefilm gevormd op het oppervlak van het buiswandmetaal wordt vernietigd en weggenomen door het hoog turbulente voedingswater. , Het metalen materiaal gaat continu verloren. Uiteindelijk leiden tot het breken van de leiding. Soms kan het beschadigde oppervlak zich uitstrekken tot aan de las van het pijpuiteinde of zelfs tot de buisplaat: wanneer de pH-waarde van het voedingswater laag is (minder dan 9,6), is het zuurstofgehalte hoog (hoger dan 7ug/L), de temperatuur is laag (minder dan 260 graden), en de mate van turbulentie is groot, vatbaar voor erosie.

2.4 Corrosie

Wanneer het buismateriaal van de lagedruk warmtewisselaar koper is, is de lagedruk koperen buis vanwege ernstige lekkage vaak genoodzaakt te vervangen. Wanneer de pH-waarde 8,5 ~ 8,8 is, is de corrosiesnelheid van koper het laagst. Koolstofstaal vereist een pH-waarde van minimaal 9,5. De pH van het ketelvoedingswater was te hoog, waardoor corrosie van de koperen leidingen ontstond. De belangrijkste factoren die van invloed zijn op de corrosie van koolstofstalen pijpenbundels zijn: zuurstofgehalte en pH-waarde van voedingswater: wanneer de opgeloste zuurstof in het voedingswater te hoog is of de pH-waarde te laag is, kan de binnenwand van de hogedrukleiding zal worden gecorrodeerd, dus de concentratie opgeloste zuurstof in het voedingswater mag niet hoger zijn dan 7 pg/L, en de pH-waarde wordt tussen 9,3 en 9,6 gehouden. Als er aan de mantelzijde zuurstof aanwezig is, veroorzaakt dit zuurstofcorrosie aan de buitenwand van de buizenbundel. Koperafzettingen: Kan putcorrosie veroorzaken en putvorming veroorzaken. Temperatuur beïnvloedt de vorming van een Fe3O4-oxidefilm op het oppervlak van koolstofstaal: algemeen wordt aangenomen dat de Fe3O4-oxidefilm relatief stabiel is wanneer deze hoger is dan 260 graden. Onder deze temperatuur is de beschermingsgraad van de Fe3O4-oxidefilm afhankelijk van de pH van het voedingswater en andere omgevingsfactoren. Wanneer de pH-waarde hoger is dan 9,6 is het veilig.

2.5 Slecht materiaal en vakmanschap

Het materiaal van de buis is slecht, de dikte van de buiswand is ongelijk, de buis is defect vóór montage, het uitzettingsdeel is te ver uitgezet en er zijn trekschadesporen aan de buitenkant van de buis. Wanneer de warmtewisselaar abnormale werkomstandigheden tegenkomt, veroorzaakt dit veel schade aan de buis.

3. Tegenmaatregelen

1 Behandelingsmaatregelen nadat lekkage is opgetreden

Wanneer er een lek optreedt, wordt de druk van het voedingswater verlaagd en wordt de hoeveelheid voedingswater die naar de ketel wordt gestuurd, verminderd. Daarom moet de warmtewisselaar onmiddellijk worden gestopt wanneer lekkage van het pijpsysteem van de warmtewisselaar wordt gevonden om het aantal beschadigde leidingen te verminderen en de mate van schade te verminderen. Als het apparaat buiten bedrijf is, moet u controleren of er lekkage is in de hogedrukgenerator en een manier vinden om dit te verhelpen.

Voor poortlekkage moet het originele lasmetaal worden afgeschraapt voordat reparatielassen worden uitgevoerd en moet een geschikte warmtebehandeling worden uitgevoerd om thermische spanning te elimineren: voor lekkage van de pijp zelf moeten de vorm en locatie van de lekkage van de pijpenbundel worden bepaald eerst gecontroleerd en een geschikt proces voor het stoppen van de buis moet worden geselecteerd, sluit de twee poorten van de buis aan. Het maakt niet uit wat voor soort verstoppingsproces wordt gebruikt, om de kwaliteit van de verstopte buis te waarborgen, moet het uiteinde van de geblokkeerde buis goed worden behandeld, zodat de buisplaat en het buisgat rond en schoon zijn en goed contact maken oppervlak met de plug. Bij scheuren of erosie aan de verbinding tussen de buis en de buizenplaat dient het originele buismateriaal en het lasmetaal aan het uiteinde te worden verwijderd zodat de plug goed in contact komt met de buizenplaat.

2 voorzorgsmaatregelen

2.1 Voorzorgsmaatregelen voor poortlekkage

Bij de vervaardiging van warmtewisselaars moeten er buisplaten van voldoende dikte zijn, goede buisgatverwerking, oppervlaktelassen, buisuitzettingsvoegen en lasprocessen. Qua werking mogen de temperatuurstijging en de temperatuurdaling van de warmtewisselaar de voorschriften niet overschrijden, moet er een veiligheidsklep aan de waterzijde zijn om overdruk te voorkomen en moet er een correct verstoppingsproces zijn voor onderhoud.

2.2 Maatregelen ter voorkoming van lekkage van de leiding zelf

(1) Preventieve maatregelen tegen erosie

Beperk het stoom- of hydrofobe debiet aan de schaalzijde en voorkom vlamvorming in het koelgedeelte; de stoom aan de uitlaat van de stoomkoelsectie moet voldoende restoververhitting hebben; de anti-schuurplaat moet stevig worden bevestigd, het gebied is voldoende en het materiaal is goed; het waterpeil aan de schelpzijde wordt normaal gehouden. Werking met laag waterpeil of geen waterpeil is verboden.

(2) Preventieve maatregelen voor leidingtrillingen

Installeer een veiligheidsdeur aan de stoomzijde aan de hoge stoomzijde; beperk het debiet van stoom of water aan de schaalzijde; de afstand tussen de buizen moet groot genoeg zijn, wat enerzijds het debiet aan de schaalzijde vermindert en anderzijds de kans verkleint dat de buizen tegen elkaar botsen en door wrijving worden beschadigd: Beperking De lengte van het vrije gedeelte van de buizenbundel.

(3) Maatregelen ter voorkoming van erosie aan het waterinlaatuiteinde van de leiding

De stroomsnelheid van het fluïdum in de buiszijde of in de buiszijde heeft niet alleen invloed op de waarde van de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt, maar heeft ook invloed op de thermische weerstand van het vuil en daarmee op de grootte van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt. Vooral voor vloeistoffen die bezinksel en andere deeltjes bevatten die gemakkelijk neerslaan, is het debiet te laag en kan het zelfs leiden tot verstopping van de pijpleiding, wat het gebruik van apparatuur ernstig belemmert. Het verhogen van het debiet zal echter het drukverlies aanzienlijk verhogen. Daarom is het erg belangrijk om een ​​geschikt debiet te kiezen. Beperk het debiet van voedingswater, stop met het gebruik van een rij warmtewisselaars of blokkeer een groot aantal warmtewisselaars, het debiet in de leiding zal aanzienlijk toenemen, op dit moment moet een deel van het voedingswater de ketel binnenkomen via de bypass of verminder de belasting van de eenheid; regel het zuurstofgehalte van het voedingswater op een kleine 7ug/L, regel de pH-waarde van het voedingswater op 9.2-9.6.

(4) Maatregelen ter voorkoming van corrosie

Spanningsverlichting, spanning kan verschillende bronnen hebben, zoals toegepaste spanning, restspanning, lasspanning en spanning veroorzaakt door corrosieproducten. Zorg er bij het selecteren van materialen voor dat het apparaat een kopervrij systeem is, wat gunstig is voor de anticorrosie van het hele apparaat en de kwaliteitscontrole van stoomkristallen; om een ​​compleet ontluchtingssysteem te hebben, wordt over het algemeen aanbevolen om geen stapsgewijze serieschakeling te gebruiken voor leidingaansluitingen. Voorkom dat niet-condenseerbaar gas zich ophoopt in de warmtewisselaar met lage druk; zorgen voor de normale werking van het ontluchtingssysteem. Bij het opstarten moeten de waterzijde en de stoomzijde worden ontlucht en moet de kwaliteit van de watertoevoer worden gekwalificeerd; Bij het verlaten van de fabriek moeten goede anticorrosiemaatregelen worden genomen om corrosie tijdens opslag en transport te voorkomen. Voor koolstofstalen pijpwarmtewisselaars worden meestal met stikstof gevulde anticorrosiemethoden gebruikt voor zowel de stoomzijde als de waterzijde; , stoom of stikstof vullende anti-corrosie maatregelen, en pas de pH-waarde van het zuurstofarme water aan de waterzijde goed aan om een ​​beschermende rol te spelen.

(5) Preventieve maatregelen voor leidinglekkage veroorzaakt door slecht materiaal en vakmanschap

De buiswand moet minimaal 2,0mm hoger zijn om de erosieweerstand te verbeteren. Elke buis moet vóór montage worden getest op foutdetectie en hydrostatische test; de buizenbundel moet een warmtebehandeling hebben ondergaan en vrij zijn van visuele gebreken; het buisgat van de buisplaat moet een bepaalde ruwheid, tolerantie en concentriciteit behouden, en de afschuining of afronding van het buisgat moet glad en vrij van defecten zijn. hapering.

(6) Preventieve verstopping

Voer preventieve blokkades uit. Het wordt aanbevolen om een ​​bypassgat van een bepaalde grootte op de buisplaat te openen terwijl sommige buizen worden geblokkeerd om de stroomsnelheid van voedingswater te verminderen en corrosie te verminderen. Deze methode is in veel energiecentrales in binnen- en buitenland toegepast en het is bewezen dat deze de levensduur van de warmtewisselaar goed kan verlengen en het aantal lekken kan verminderen.

(7) Processelectie

In de warmtewisselaar, welke soort vloeistof stroomt door de buiszijde en welke soort stroomt door de schaalzijde, kunnen de volgende punten worden beschouwd als algemene principes voor selectie:

a) Materialen die niet schoon of gemakkelijk afbreekbaar zijn en kalkaanslag moeten door de gemakkelijk schoon te maken zijde stromen. Bij rechte buizenbundels dienen bovengenoemde materialen in het algemeen binnen de buizen te worden geleid, maar wanneer de buizenbundels kunnen worden verwijderd voor reiniging, kunnen ze ook buiten de buizen worden geleid.

b) De vloeistof die het debiet moet verhogen om de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt te verhogen, moet in de buis gaan, omdat de dwarsdoorsnede in de buis meestal kleiner is dan de dwarsdoorsnede tussen de buizen, en het is gemakkelijk om meerdere buispassages te gebruiken om het debiet te verhogen.

c) Corrosieve materialen moeten in de buis komen, zodat de schaal van gewone materialen kan worden gemaakt, alleen de buis, buisplaat en kop moeten van corrosiebestendige materialen zijn gemaakt.

d) Het materiaal met hoge druk gaat in de buis, zodat de schaal de hoge druk niet kan verdragen.

e) Materialen met een hoge of lage temperatuur moeten in de buis worden geleid om warmteverlies te verminderen. Voor een betere warmteafvoer kan natuurlijk ook worden toegestaan ​​dat materialen met een hoge temperatuur door de schaal gaan.

f) De stoom wordt over het algemeen in de schaalzijde geleid, omdat het handig is om het condensaat af te voeren, de stoom schoner is en de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt weinig verband houdt met het debiet.

g) Vloeistoffen met een hoge viscositeit stromen over het algemeen door de ruimte aan de schaalzijde, omdat bij het instromen in de schaalzijde met schotten de dwarsdoorsnede en de stroomrichting van het stromingskanaal voortdurend veranderen, wat kan worden gedaan bij lage Re-getallen (Re groter dan 100) Het bereiken van een golfstroom is bevorderlijk voor het verbeteren van de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt van de vloeistof buiten de buis.

Aan de bovenstaande punten kan niet tegelijkertijd worden voldaan, en soms zijn ze tegenstrijdig, dus we moeten de belangrijkste aspecten begrijpen en passende beslissingen nemen op basis van de specifieke situatie.