煤化工装置换热器查漏分析方法综述

一、引言

在煤化工生产过程中，换热器作为关键设备，承担着热量交换的重要任务，对整个装置的高效稳定运行起着至关重要的作用。然而，由于煤化工装置的工艺介质具有高温、高压、强腐蚀性等特点，且工况复杂多变，换热器极易发生泄漏问题。一旦换热器出现泄漏，不仅会导致能量浪费、生产效率下降，还可能引发安全事故和环境污染，给企业带来巨大的经济损失。因此，快速、准确地检测出换热器的泄漏点并及时采取有效的修复措施，对于保障煤化工装置的安全稳定运行具有重要意义。本文将对煤化工装置换热器查漏的分析方法进行全面综述，以期为实际生产提供有益的参考。

二、现状及面临挑战概述

随着煤化工产业的快速发展，装置规模不断扩大，换热器的应用数量和复杂程度也日益增加。目前，在众多煤化工企业中，换热器泄漏已成为较为常见且棘手的问题。据相关统计，某煤化工公司自 2010 年 8 月投入使用的 641 台换热器中，已有 70 台出现不同程度的泄漏。气化车间的黑水旁闪换热器、丙烯车间的甲醇回收塔塔底第二冷却器等均频繁发生泄漏，给生产带来诸多困扰。从制造方面来看，部分换热器存在质量缺陷。例如，角焊缝质量差，存在气孔、未焊透现象；换热管本身质量不过关，导致管束破裂，如 U 型管换热器就常出现此类问题；密封面加工精度不高，在长期运行过程中受介质冲刷，易造成密封面处泄漏。

三、主要技术应用原则

3.1 准确性原则

查漏分析方法的准确性是确保能够精准定位泄漏点的关键。无论是物理方法还是化学方法，都应能真实反映换热器的泄漏情况。例如，在物理方法中，通过检测循环水换热器进出口的浊度来判断泄漏时，需确保浊度检测仪器的精度以及检测过程的规范性。因为煤气化装置的洗涤水常夹带煤粉或煤灰，换热器一旦磨穿泄漏，黑水或灰水进入循环水后，水质的浊度变化明显。若检测不准确，可能会误判或漏判泄漏情况。在化学方法中，如利用 pH 值检测换热器进出口变化来判断物料泄漏时，要保证 pH 值测量的准确性。当液氨、氢氧化钠、硫酸等有明显酸碱性的物料泄漏时，pH 值会发生显著变化，但如果测量误差较大，就无法依据该数据准确判断泄漏。

3.2 及时性原则

由于换热器泄漏可能会迅速引发一系列问题，影响生产的连续性和安全性，所以查漏分析方法应能及时发现泄漏迹象。物理方法中的气味检测就具有及时性特点。例如，液化气泄漏后，其中的含硫化合物会产生臭鸡蛋气味，混合芳烃泄漏后装置现场会有浓烈的汽油味，工作人员通过鼻子闻嗅工艺装置区或循环水的气味，能在第一时间察觉可能存在的泄漏。化学方法中的余氯检测也较为及时，当含有硫化氢、二氧化硫、氨等酸性物质泄漏进入循环水时，循环水中的二氧化氯会与这些酸性物质发生反应，在投加量不变的情况下，余氯值会迅速下降或检测不出，从而能及时警示换热器可能出现了泄漏。

3.3 综合性原则

单一的查漏分析方法往往存在局限性，难以全面准确地判断换热器的泄漏情况。因此，应遵循综合性原则，将多种方法联合使用。比如，在判断有机物类换热器是否泄漏时，可以同时采用色谱分析法测定换热器回水中的有机物含量、测定换热器进出口有机物中的水分含量以及检测上水和回水的 COD 含量等多种方法。当怀疑氨气压缩机系统水冷器有泄漏可能时，先取水冷器循环水上回水做对比分析，通过循环水中氨氮含量初步判定泄漏源，若循环水压力高于氨介质压力，还需结合异常工况分析等其他方法进一步确定。

四、主要技术应用分析

4.1 物理方法

通过人眼观察循环水颜色变化是一种直观的物理检测方法。煤气化装置的黑水厂房换热器泄漏后，循环水塔池中水样颜色会明显由土黄色变为黑色。芳香烃类物质泄漏后，水质会变红。在投加非氧化性杀菌剂之后，循环水颜色可能会恢复正常，但如果漏点未切除，根据泄漏量的多少，循环水颜色会在不同时间再次变红。这种方法简单易行，但受泄漏量、循环水流量以及水中原有杂质等因素影响较大。若泄漏量较小，颜色变化可能不明显，容易被忽视；循环水流量大时，泄漏物质可能被迅速稀释，也会影响颜色判断的准确性。不同物质泄漏会产生不同的气味。液化气在常温常压下以气体状态存在，泄漏后其中的含硫化合物有臭鸡蛋气味。混合芳烃泄漏后，装置现场会有浓烈的汽油味。

4.2 化学方法

当泄漏的物料有明显酸碱性，如液氨、氢氧化钠、硫酸、盐酸、胺液或酸性气等，可以利用 pH 值检测换热器进出口的变化来判断泄漏。脱盐水站的硫酸储罐中硫酸泄漏进入脱盐水，脱盐水的 pH 会迅速下降。硫回收装置的含硫化氢、氨氮含量高的 “酸性水” 汽提部分换热器发生泄漏后，最初阶段表现为碱度、pH 值上升，但泄漏一段时间后，循环水中的硫细菌将硫化物转化为硫酸，硝化细菌将氨态氮转化为硝酸，循环水的碱度、pH 值均会下降，COD 上升。但需要注意的是，循环水系统中可能本身存在一些调节 pH 值的物质，或者受到其他酸性或碱性物质的干扰，这就需要对检测数据进行仔细分析，排除干扰因素。当含有硫化氢、二氧化硫、氨等酸性物质泄漏进入循环水时，循环水中的二氧化氯会与这些酸性物质发生反应，二氧化氯的消耗量增加，在投加量不变的情况下，余氯值会下降或检测不出。当汽油或润滑油泄漏进入循环水系统，余氯也会下降较快。

4.3 腐蚀速率检测

工艺介质泄漏后，循环水系统初期表现为 PH、余氯、浊度、油含量、COD或氨氮等指标异常，时间长时泄漏介质会被水中微生物所消耗，细菌迅速繁殖，细菌的代谢产物及其所粘附的泥沙形成生物粘泥，生物粘泥附着的地方将成为垢下腐蚀的部位。在循环水中悬挂与换热器相同材质的挂片，通过分析挂片的腐蚀速率，可以佐证泄漏的判断。MTP 装置的换热器泄漏期间，在一循循环水的模拟换热器、塔池、吸水池三个地方悬挂挂片，碳钢、黄铜材质挂片的腐蚀速率均出现 2 - 9 倍的超标。但腐蚀速率检测受多种因素影响，如挂片材质与换热器实际材质的差异、循环水的流速、温度等，需要综合考虑这些因素来准确判断。

结束语

综上所述，煤化工装置换热器查漏分析方法多种多样，每种方法都有其独特的原理、应用场景和局限性。物理方法直观、简便，但准确性易受多种因素影响；化学方法相对精准，但部分方法检测过程复杂、成本较高。在实际生产中，单一的查漏方法往往难以满足需求，应综合运用物理和化学方法，充分发挥各自优势，相互补充、验证，以提高查漏的准确性和及时性。

参考文献

[1]] 赵洪会 . 热交换器在化学工业中的应用研究 . 石油与化学工业材料，2021 （01）：000.

[2] 王军华 . 石化装备腐蚀的共性成因与提高防腐蚀性能的对策 .. 中国石油科技，2022，29 （1）：95-96.