隨著化工行業的大型化趨勢，水煤漿氣化配套寬溫耐硫變換工藝已經普遍應用與煤化工行業，由于該工藝使用時間較短，系統中存在這樣或那樣的問題，反映出來就是設備的泄漏停車，其中靜止設備中換熱器泄漏最經常遇到。原因有工藝方面的問題，也有設備的先天不足，還有施工質量控制等方面的因素。本文的重點是對該類設備問題進行分析，并在工藝操作及設備的制造安裝方面來控制避免造成泄漏。
1、對國內變換工藝設備泄漏情況調研
1、安徽某化肥單位出現變換兩臺廢鍋全部泄露，造成系統停車，損失巨大，主要現象是高低壓廢熱鍋爐合成氣泄露至蒸汽側。
原因分析：
（1）設備泄漏原為設計結構沒有無廢鍋進水防沖板結構，造成水流直接沖擊換熱管。
（2）設備操作溫度高，液位控制過低，引起換熱管氣相部分振動。
（3）另一方面就是管子質量可能存在質量問題。
2、山東某水煤漿工藝煤化工單位蒸汽過熱器甲醇合成產蒸汽帶水。原因分析：帶液冷激造成泄漏。
3、陜西某石化下屬煤化工單位2#蒸汽發生器、蒸汽發生器、水冷卻器泄露，原因分析：是折流板間距過大形成共振所致，后增加一層支撐板進行加固后效果明顯。
綜合分析：
近年通過對多家該類工藝的使用狀況的考察，耐硫變換中主要是軟水加熱器、水冷卻器、中低壓廢熱鍋爐的泄漏。具體泄漏狀況分析如下：
（1）設計進水沖刷換熱管，造成U型彎處振動，從而引起換熱管與折流板磨損泄露。
（2）設備設計折流板間距過大。
（3）設備制造質量問題。
（4）變換工藝氣冷卻過程中存在凝液現象即微觀氣蝕造成管子局部振動，應力傳遞到管頭焊接處，造成裂紋泄漏。
（5）變換工藝氣與換熱介質溫差較大，工藝氣在此管程中容易形成氣液兩相流，造成設備換熱管振動，管頭焊接接頭疲勞泄露。
2、針對以上問題應對措施
2.1. 設計結構方面：
2.1.1. 中低壓廢鍋脫鹽水進口已設計擋板，避免水流直接沖刷造成的管程振動問題；
2.1.2. 軟水加熱器、水冷卻器、中低壓廢熱鍋爐折流桿間距選擇適當的折流桿間距；
2.1.3. 中低壓廢鍋脫鹽水流向設計先預熱，再與進口高溫變換氣換熱蒸發，整體受熱較均勻，避免了設備膨脹不均勻問題，該流程還最大程度減少設備內部蒸汽氣流死區；
2.1.4. 氣液兩相流現象不能從根本上消除，因此只能從設備結構方面考慮盡量分散該現象引起的應力集中。強度焊+強度脹能消除過大的振動及抵消一部分應力，是比較理想的連接方式。
2.1.5. 折流板管孔設計雙面倒角，避免棱角與換熱管劃傷。
2.2. 設備制作方面：制造過程見證、流探傷查記錄及查看探傷情況、試壓要求現場見證。
2.2.1. 入廠檢驗。
設計現狀：本批次換熱設備換熱管標準采用GB13296-2007GB9948-2006兩標準。￠25換熱管，GB13296-2007標準外徑偏差為，壁厚偏差為。GB9948-2006標準外徑偏差為±0.20mm，壁厚偏差為
監控要求：換熱管應按相關標準逐項驗收，精確測量內、外徑及其公差范圍。
2.2.2. 對接
設計現狀： 廢熱鍋爐與水冷卻器因管束較長，換熱管需要部分拼接
監控要求：⑴需對拼接接頭嚴格檢查，對口錯變量≤0.30mm。
⑵坡口采用機械加工方法，且焊前清洗干凈。
⑶通球試驗合格。
⑷焊接接頭RTⅡ級合格。對接后逐根液壓試驗，試驗壓力符合設計要求。
2.2.3. 換熱管彎制
監控要求：
⑴換熱管彎管前按設計數據一次性切好換熱管，避免穿管后再次用砂輪機修磨。
⑵彎制過程采用冷彎。
⑶彎段換熱管圓度偏差.
⑷彎管段及相鄰直段按設計要求固溶處理。
2.2.4. 管板堆焊過程。
設計現狀： 設備為了節約成本均采用堆焊管板。
監控要求：基材堆焊表面加工后堆焊層進行PT Ⅰ級合格。堆焊層表面應平整，平面度公差1mm。堆焊層均勻過渡層和表層最小厚度3mm。焊條或焊帶符合設計要求。
2.2.5. 管孔加工
設計現狀：換熱器規格常規設計為25mm，管孔孔徑均為符合GB 151-1999要求。管孔與管板垂直度一般為0.15mm，管孔粗糙度要求為6.3µm
監控要求：加強測量管孔孔徑公差，要求制造單位逐孔測量，保證孔徑在規定公差范圍，保證粗糙度。
2.2.6. 孔橋寬度
監控要求：抽查每個管板出鉆側孔橋寬度，96%數據符合GB 151規定。
2.2.7. 折流板
⑴ 管孔孔徑均為符合GB 151-1999要求，管孔中心距偏差±0.3mm，允許4%相鄰兩孔偏差±0.5mm，要求雙側倒角加工，鉆孔后應去除管孔周邊毛刺。
⑵ 同時折流板一并鉆孔，確保每根換熱管所通過的管板與折流板上的管孔在同一中心線上。
2.2.7. 管束穿管過程。
監控要求：
⑴管板管孔內、換熱管管頭清理干凈，無油污、鐵銷、灰塵。除去槽邊毛刺，不允許有影響脹接緊密性的雜質存在。
⑵穿管過程不允許使用硬質強制穿管。
2.2.8. 漲焊順序。
建議采用先焊后脹工藝。如采用先脹后焊工藝，在焊第二道時，15mm不脹的長度內密封空氣受熱膨脹，會把空氣柱中的氮、水蒸氣等帶入熔池，形成析出型氣孔。部分浮在上表層而又外觀未顯現的“皮下氣孔”,在使用一段時間后顯露出來,而造成泄漏。
2.2.9. 管頭焊接。
設計現狀：設備換熱管與管板焊接采用兩道焊，第一道完成3/5，殼程以0.2MPa含氨1%空氣進行氣密性試驗，第二道起弧位置與第一道錯開180°。
監控要求：
⑴焊道工作量控制符合3:2設計值。
⑵中間殼程氣密性試驗方法有效性見證。
⑶二道起弧位置控制。
⑷管板倒角深度到位，換熱管角焊縫焊高符合設計圖紙。
2.2.10. 脹接方式。
設計現狀：全部換熱器換熱管與管板連接方式均為強度焊+貼脹。各臺換熱器管頭焊接H值見表四，符合大于1.4δt強度焊要求。
監控要求：
⑴管孔開槽寬度3mm、槽間距為6mm、深度0.5mm符合設計圖。
⑵脹接深度、壓力嚴格控制（參考制造單位施工工藝）。
2.2.11. 管束尾部支撐。
設計現狀：靠近彎管段折流板A+B+C 之和不大于無支撐跨距數據1850mm，彎管部位可設置扁鋼條裝配作為附加支撐。
監控要求：附加支撐組裝點焊不得與換熱管焊接，同時焊接牢固防止造成換熱管磨損。
2.3. 設備安裝方面：在運輸、安裝過程中，采用的吊裝工具幾乎都是鋼絲繩，很容易將管束的防腐層破壞及劃痕，這也會造成腐蝕的產生。
2.4. 操作注意事項：開車時保證廢鍋液位至50%，導氣要緩慢，控制好升壓、升溫速率，操作中要控制好熱負荷、入口變換氣溫度、蒸汽壓力、鍋爐給水的壓力、溫度及排污量以免影響液位過低發生干燒，要定期排污、控制好鍋爐水指標并及時加藥。廢鍋瀉壓時由于系統剛停，廢鍋內鍋爐水溫度還較高，在泄壓時應緩慢，應保證廢鍋有液位，控制好降壓降溫速率，逐漸將廢鍋壓力降下。
總之在寬溫耐硫變換工藝應用過程中，不管設備還是工藝都在逐步發現問題并優化，特備是針對換熱器泄漏問題各單位都采取了大量的防治措施，并取得了良好的效果和效益。但換熱器泄漏的現象還時有發生，仍是影響變換正常運行的重大因素，還要進一步分析和采取相應的防治措施，從根源上解決寬溫耐硫變換換熱器泄漏問題。
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