张明良，周万东，邹应超
（海洋石油富岛有限公司，海南 东方572600）
［摘 要］海洋石油富岛有限公司1 000 t/d气头合成氨装置配套3台（板式）锅炉给水预热器。2023年1月，锅炉给水预热器B出现脱盐水外漏，在线紧固处理其泄漏量无明显减小，2023年5月泄漏量持续增大，影响锅炉汽包液位的稳定控制等。为此，据锅炉给水预热器的日常使用环境分析（板式）锅炉给水预热器脱盐水泄漏的原因，采取一系列优化改进措施如新增视频监控设备、优化锅炉给水除氧效果、优化工艺操作、泄漏脱盐水回收利用等，并于2023年11月利用停车检修机会对其进行整体更换后，锅炉给水预热器B脱盐水外漏得到遏制，其使用寿命得到延长，助力了合成氨装置的长周期稳定运行。
［关键词］锅炉给水预热器；脱盐水泄漏；原因分析；密封垫片老化；设备温差应力；脱盐水冲击；板片夹紧尺寸；优化改进
［中图分类号］TQ113.25+5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）01-0018-03
0 引 言
海洋石油富岛有限公司化肥一期（简称富岛一期）1 000 t/d合成氨装置于1996年10月建成投产，采用英国ICI-AMV工艺，以南海富碳天然气为原料。本合成氨装置配置有废热锅炉（设计产汽135 t/h）和辅助锅炉（设计产汽100 t/h），分别利用转化系统工艺气的余热和天然气燃烧产生的热量生产过热蒸汽（压力10.79 MPa、温度513.0 ℃），这2股蒸汽汇合并入高压蒸汽管网，提供给富岛一期装置用作动力蒸汽与原料蒸汽。锅炉给水预热器由3台板式换热器并联组成，正常生产期间全部投入运行，单台设备的夹紧尺寸为（1 774±17） mm，换热面积为479.6 m2，一侧换热介质为送往辅助锅炉汽包和废热锅炉汽包的脱盐水，另一侧换热介质为送往尿素装置的CO2气。2023年5月，锅炉给水预热器B外漏脱盐水量持续增加，脱盐水泄漏量与锅炉汽包用水量之和大于公用工程装置脱盐水泵的额定输送量，锅炉给水量逐渐减少——当富岛一期合成氨装置其他单元设备大量使用脱盐水时，会出现快速“抢水”现象而导致锅炉给水量进一步降低，影响锅炉汽包液位的稳定控制。总结锅炉给水预热器B外漏脱盐水给合成氨装置带来的影响，分析板式换热器密封面损坏的原因，基于生产单元相关设备的性能参数，采取了相应的优化改进措施，延长了设备（锅炉给水预热器B）的使用寿命，保证了合成氨装置的安全、稳定、长周期运行。
1 锅炉给水系统工艺流程简介
富岛一期公用工程装置送来的脱盐水（压力0.40 MPa、温度45.0 ℃），在锅炉给水预热器中与脱碳系统再生塔顶部送往尿素装置的CO2气（压力0.058 MPa、温度98.0 ℃）进行换热，CO2降温至45.0 ℃后送往尿素装置用作生产原料，预热后的脱盐水再与来自转化系统的工艺气（压力3.65 MPa、温度135 ℃）在锅炉给水加热器中换热被加热至120 ℃，经换热降温后的工艺气进入脱碳系统吸收塔脱除其中的CO2，加热后的脱盐水从除氧头进入脱氧槽内部，利用低压蒸汽（压力0.40 MPa、温度200 ℃）作为热源汽提闪蒸出其中溶解的氧气和不凝性气体，脱氧槽中部加入质量分数为0.50%的联胺（N2H4，亦称联氨）溶液，利用化学除氧控制锅炉给水中的氧含量≤10 μg/g，除氧后的锅炉给水由给水泵将其送往辅助锅炉汽包和废热锅炉汽包用于生产高压蒸汽[1]。锅炉给水系统工艺流程如图1。
2 问题描述
2023年1月，锅炉给水预热器B出现脱盐水外漏，由于设备无法隔离切除，当即联系机械人员进行在线紧固处理，处理后泄漏量无明显减小，随着运行时间的延长，泄漏量逐渐增大，在辅助锅炉和废热锅炉负荷保持不变的情况下，锅炉给水预热器B入口脱盐水流量由223.1 m3/h增至245.5 m3/h，表明约有22 m3/h的脱盐水外漏。由于公用工程装置脱盐水输送泵设计最大流量为237 m3/h，锅炉给水预热器B出现泄漏后，合成氨装置脱盐水使用量最大时达到245.5 m3/h，使得脱盐水输送泵出口压力由0.62 MPa降至0.59 MPa，富岛一期脱盐水管网富余量不足，生产系统抗干扰能力与操作弹性较小。
锅炉给水预热器B发生泄漏后，进入脱氧槽的脱盐水温度由115 ℃降至85 ℃，低压蒸汽（压力0.40 MPa、温度200 ℃）汽提热力除氧效果下降，锅炉给水溶解氧含量由9 μg/g升至15 μg/g。由于脱氧槽的相关设备管线均为碳钢材质，锅炉给水溶解氧含量偏高时，就会发生设备腐蚀[2]，生成的腐蚀产物Fe2O3随锅炉给水进入锅炉汽包，黏附在锅炉内壁引起结垢和腐蚀，导致传热效果变差，危及锅炉汽包的安全运行。
此外，温度偏低的脱盐水会过多地冷却转化系统工艺气中携带的蒸汽，吸收塔入口工艺气温度由97.5 ℃降至92.6 ℃，工艺气携带进入脱碳系统的水量减少，脱碳系统的碱液在吸收塔与再生塔之间封闭循环，如果系统的进出水量不能保持平衡，就会使碱液的浓度越来越高；另一方面，温度偏低的脱盐水使得去往尿素装置的CO2气温度由45.0 ℃涨至48.5 ℃，CO2从脱碳系统带出的水量增加，间接消耗了系统的水量，为维持系统的水平衡，需要额外补充一部分脱盐水，致使脱碳系统的脱盐水消耗量增加，进一步加剧了脱盐水供需不平衡问题，影响合成氨装置的长周期稳定运行。
3 原因分析
国内同类型化工生产企业中，锅炉给水预热器（板式换热器）连续运行4～6 a后会逐渐出现换热器板片密封面向外部泄漏脱盐水的现象，若设备维护保养使用得当，设备使用寿命可相应延长。以下据锅炉给水预热器的日常工作环境分析其泄漏的主要原因。
3.1 密封垫片老化
更多内容详见《中氮肥》2025年第1期