石墨換熱器列管破裂的原因及預(yù)防措施

1、石墨換熱器列管破裂的原因及預(yù)防措施1?概述石墨換熱器是二水濕法磷酸濃縮系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。該設(shè)備事故發(fā)生率高，且一旦發(fā)生事故，停車時(shí)間較長(zhǎng)，影響整個(gè)濃縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。安徽六國(guó)化工股份有限公司現(xiàn)有2套濃縮裝置,12萬t/a磷酸二鏤于1987年建成,24萬t/a磷酸二鏤于2001年7月建成投產(chǎn)，現(xiàn)使用的石墨換熱器均為國(guó)產(chǎn)設(shè)備。2套裝置在運(yùn)行的過程中，曾多次因石墨管斷裂而停車，嚴(yán)重制約了磷鏤產(chǎn)量的提高?；谏鲜銮闆r，公司成立QOJ、組，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行攻關(guān)，取得了顯著的成效。現(xiàn)將石墨換熱器列管破裂的原因及預(yù)防措施分析如下。2?石墨換熱器列管破裂的原因二水濕法磷酸生產(chǎn)中，石墨換熱器列管破

2、裂的主要原因有3個(gè)方面。(1)?剛開車階段石墨換熱器列管的破裂系統(tǒng)剛開車時(shí)，若有操作人員違章作業(yè)，極易造成石墨換熱器列管的破裂。具體表現(xiàn)為以下3種形式。1溫差效應(yīng)剛開車時(shí),系統(tǒng)管程磷酸溫度為70c左右，殼程中蒸汽的溫度為120130C,兩者溫差約60C,由于突然加大蒸汽量，會(huì)使一些積滿堅(jiān)硬堵塞物的石墨管因膨脹系數(shù)大，而造成管子脹裂。2低壓蒸汽的沖擊力系統(tǒng)剛開車時(shí)，由于操作不慎，瞬間向系統(tǒng)加入大量蒸汽，會(huì)使石墨管受到巨大的沖擊力而斷裂。3循環(huán)酸的沖擊力剛開車時(shí),若磷酸未充滿系統(tǒng)，就開啟軸流泵，則會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，造成換熱器管擺動(dòng)，從而損傷石墨管，甚至導(dǎo)致列管破裂。(2)?生產(chǎn)過程中石墨換熱器列

3、管的破裂1生產(chǎn)過程中，當(dāng)系統(tǒng)提濃蒸發(fā)水量過大，而長(zhǎng)時(shí)間未能補(bǔ)充液位，使得系統(tǒng)靜壓頭不足，造成磷酸在石墨換熱器管內(nèi)沸騰，引起爆管。同時(shí)由于系統(tǒng)酸循環(huán)量不足，引起酸的沖擊而損傷石墨管。2生產(chǎn)過程中，磷酸循環(huán)泵跳?；蛲蝗煌ｋ姡沟孟到y(tǒng)的磷酸停止循環(huán)，而此時(shí)蒸汽未能及時(shí)切斷，管內(nèi)酸溫局部過熱導(dǎo)致石墨換熱器管的爆裂。3由于生產(chǎn)過程中磷酸爆沸，造成蒸發(fā)室氣相空間存在著大量的液沫，液沫中的雜質(zhì)附在器壁上，形成垢層脫落堵塞石墨管口，在連續(xù)加熱過程中結(jié)垢物堵塞管子，導(dǎo)致磷酸中止循環(huán)，引起石墨換熱器爆裂。(3)?清理過程中石墨換熱器列管的破裂二水濕法磷酸生產(chǎn)中，石墨管堵塞主要表現(xiàn)為石膏堵塞和結(jié)垢(主要成分為Na2

4、SiF6與K2SiF6)堵塞兩種方式。這些堵塞物有的用水沖洗就可疏通，有的很難疏通，不得不借助機(jī)械器具或高壓水槍(一般高壓水槍沖洗水壓力為1520MPa進(jìn)行¥#理，這樣極易造成管子破裂。3預(yù)防石墨換熱器列管破裂的措施(1) 嚴(yán)把磷礦品位關(guān)，對(duì)礦質(zhì)較差的礦源進(jìn)行配礦目前，六國(guó)公司基本使用開陽、甕福3家磷礦,根據(jù)礦源狀況，搭配使用，基本上控制礦中w(K2O+Na2O)%;w(P2O5戶32%;w(Fe2O3+Al2O3+MgO)%,從而在一定程度上減少了系統(tǒng)堵塞(2) 嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)1嚴(yán)格控制進(jìn)系統(tǒng)低壓蒸汽的工藝參數(shù)。一般低壓蒸汽的溫度控制在120130C,蒸汽壓力控制在，這樣可以避免

5、因溫差效應(yīng)引起石墨換熱器列管的破裂及蒸汽壓力過大對(duì)管子的沖擊力。2控制進(jìn)濃縮系統(tǒng)稀磷酸的含固量。六國(guó)公司控制稀酸的含固量主要從兩方面著手。第1,先將稀磷酸在沉降梢進(jìn)行沉降，隨著溫度的逐漸降低，稀磷酸中的雜質(zhì)鹽類不斷達(dá)到過飽和而析出，從而使進(jìn)入系統(tǒng)的稀酸得到凈化。第2,控制好磷酸反應(yīng)的工藝指標(biāo)，特別是反應(yīng)料漿中SO4除量，形成粗大均勻的CaSO4?2H2O體，并對(duì)破損的濾布及時(shí)更換，減小細(xì)晶、碎晶進(jìn)入稀酸。生產(chǎn)中，一般要求控制進(jìn)系統(tǒng)稀酸含固量小于2%3控制閃蒸室真空度，避免因管程磷酸溫度過高而爆管。在生產(chǎn)中，我公司控制系統(tǒng)絕壓為1020kPa,管程酸溫低于77C,這樣在減緩管壁結(jié)垢速率、延長(zhǎng)設(shè)備

6、和石墨管壽命等方面都起到了很大的作用。4確保進(jìn)、出系統(tǒng)的酸管暢通，并適當(dāng)提高循環(huán)酸在石墨管中的流速，有利于減少石墨管內(nèi)的結(jié)垢。對(duì)石墨列管式換熱器通常要求管內(nèi)磷酸流速維持在s左右,我公司石墨換熱器管內(nèi)磷酸流速為s,基本滿足了生產(chǎn)要求。5嚴(yán)格控制閃蒸室的液位及磷酸循環(huán)軸流泵的電流。在操彳中，我公司老裝置主要通過磷酸循環(huán)軸流泵的電流(160170A)來控制液位，新裝置則通過閃蒸室液位計(jì)進(jìn)行觀察，從而確保系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)液位達(dá)到操作要求，保持一定的靜壓頭，防止磷酸在管程中沸騰，從而在一定程度上防止結(jié)垢，避免管子爆裂。（4）?優(yōu)化系統(tǒng)清洗流程，定期熱洗經(jīng)過一段時(shí)間的操作，石墨換熱器的內(nèi)壁總難免產(chǎn)生鹽類沉積和結(jié)

7、垢，定期進(jìn)行清洗十分必要。對(duì)于石墨管的清洗一般要求洗水溫度維持在8590C。六國(guó)公司采用含6080g/L（即5%H2SO4）熱硫酸液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)清洗，清洗時(shí)間為68h,清洗周期為56天1次。同時(shí)在對(duì)石墨換熱器進(jìn)行清洗時(shí),每次都對(duì)進(jìn)、出系統(tǒng)的酸管線清洗約40min,從而減少結(jié)垢，確保整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)。（5）?嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，按章辦事在生產(chǎn)中，操作人員一定要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)章制度，避免人為因素造成對(duì)石墨換熱器的損害。六國(guó)公司要求員工在操作中注意以下幾點(diǎn)。1減少各種介質(zhì)的冷熱沖擊，減緩溫差效應(yīng)。開停車時(shí)，注意控制換熱器的加（減）汽量,一般控制為12t/h,石墨管溫升（或溫降）速度小于20C/h,從而避免冷熱沖擊而損傷石墨管。2在向系統(tǒng)加汽時(shí)，應(yīng)先打開疏水閥，及時(shí)排出蒸汽管線中的不凝氣體和冷凝水，以防水擊現(xiàn)象。3開車時(shí),要確定系統(tǒng)充滿酸后，再開啟軸流泵；停車時(shí)先關(guān)閉軸流泵,再倒酸,可防止酸液對(duì)管束的沖擊。4清理時(shí)，先熱水清洗石墨管,再派專人清理。這樣既可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又可積累經(jīng)驗(yàn)，減少清理時(shí)對(duì)石墨列管的傷害。3?對(duì)破損石墨管的處理當(dāng)石墨管破裂后，就應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，其步驟如下:（1）試漏系統(tǒng)清洗完畢，從低位（或高位）向殼程中充水試壓，查找裂管。試壓壓力為（表壓）。（2）堵管排完水后封堵裂管，一般采用酚醛石墨膠泥的石墨柱并固