新能凤凰(滕州)能源有限公司是新奥集团控股子公司,总投资近40亿元的72万t/a甲醇大型煤化工项目以煤为原料,采用水煤浆加压气化技术等先进工艺。在第1套装置试生产过程中2台甲醇水冷器E5102A/B振动严重,在运行不到半月时间里,发生2次大面积泄漏,严重制约了生产。该甲醇水冷器属于二类压力容器,规格Ф1800 mm×11751 mm,换热器结构形式BEM,换热面积1940 m2,换热管规格Ф19 mm×2 mm,材质321,数量4173根/台,
初步分析为制造质量问题以及设计缺陷。经现场实际测量防冲板到筒体底部的最大距离,E5102A为100 mm,E5102B为110 mm,而图纸要求135 mm。这就导致壳程入口循环水经防冲板产生的横向流速大于临界横向流速,由此造成了设备振动。对现场换热管进行抽取查看,有3根管抽取顺利,其他管无法取出。经实际测量,取出管子的外径尺寸为19.10 mm,管板配合的内径为19.24 mm和19.50 mm,有欠胀或漏胀的情况,加速了换热管的损坏,最终导致管子与管板在焊接热影响区部位断裂。
针对以上情况,制定修复方案:循环水进口管防冲板向上推至最高点,达到图纸要求,并加固焊牢;检查泄漏的换热管,并做好标记;用Ф17 mm的大头、Ф13 mm的小头(材质为0Gr18Ni10Ti)做堵头,放入查实泄漏的换热管,采用氩弧焊将其焊死;焊材、焊接工艺参数等均按公司原工艺要求,对返修管头的焊缝进行PT检测,并符合JB/T4730-2005的I级要求;对所有管头采用液压胀进行复胀。根据计算,胀接压力为120 MPa,胀管机启动后,设定好胀接压力,调节至自动位置,每根管子的整个胀接过程分升压、保压及泄压三个阶段,大约需20 s左右(从0 MPa升压至120 MPa为10 s,在120 MPa保压5 s后,泄压5 s),在胀接过程中保压与泄压均由胀管机自动完成。液袋胀接为橡胶360°膨胀,迫使管子膨胀,其目的是管子和管板消除间隙,不会有过胀现象。胀接后采用内径千分尺测量换热管内径尺寸,达到15.25~15.5 mm为合格,即胀管率在1.5%~3.5%之间。
所有漏点都消除后,对壳程强度试验(0.94 MPa)和管程强度试验(7.69 MPa),严格按试压要求进行,并一次性试压成功。2台设备共堵133根换热管子,共胀接16430个管头。开车后,甲醇水冷器振动大幅度下降,基本满足生产需要。