Разборка и чистка теплообменных аппаратов

РЕМОНТ ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЫ

Характеристика основных неисправностей и способы их обнаружения

В химической промышленности широко распространены кожухотрубчатые теплообменники (жесткие, с линзовыми компенсаторами, с плавающей головкой) и теплообменники типа «труба в трубе», погружные, оросительные. Размеры теплообменников различны: от нескольких квадратных метров теплопередающей поверхности до нескольких сот и даже тысяч.

Применяют также теплообменники специального назначения: пластинчатые (в том числе изготовляемые из графита и других химически стойких материалов), спиральные, витые, трубчатые (в установках разделения воздуха) и др. Их теплопередающая поверхность, как правило, не превышает нескольких десятков квадратных метров, но количество тепла, которое может быть передано через 1 м² такого аппарата, значительно выше, чем у теплообменников общего назначения.

Неисправности в теплообменной аппаратуре возникают вследствие дефектов изготовления и монтажа, неправильной эксплуатации.

Общая для всех видов теплообменников неисправность – загрязнение их поверхности накипью, маслом, отложениями солей и смол и т. п. При сильном загрязнении для достижения охлаждения (подогрева), требуемого по технологическому режиму, приходится пропускать через теплообменник завышенные количества воды, пара и т.п., что приводит к перерасходу электроэнергии. Слой загрязнений не только резко уменьшает производительность теплообменника, но может привести даже к его отключению.

Очень часто теплообменник приходится останавливать для ремонта из-за появления пропусков, которые можно разделить на два вида: внешние и внутренние (или скрытые). К первому виду относятся пропуски во фланцевых соединениях крышек теплообменников, пропуски в патрубках и стенках корпуса. Скрытые пропуски связаны с конструктивными особенностями аппарата. Так например, в кожухотрубчатых теплообменниках эти пропуски могут быть в местах развальцовки трубок, в перегородках, в стенках теплообменных трубок. Внутренние пропуски в пластинчатых теплообменниках возникают из-за прорыва уплотнительных прокладок, устанавливаемых между соседними пластинами.

Характерны для теплообменной аппаратуры также неисправности такого рода: деформация трубок при отсутствии либо при плохой работе устройств, компенсирующих удлинения, вызванные изменением температуры; заклинивание плавающих головок; повреждение струбцин плавающих головок; повреждение линзовых компенсаторов; прогорание трубок; повреждения вследствие корро­зии; неисправности сальниковых устройств (у одноходовых теплообменников с плавающей головкой); образование газовых мешков; неисправности катковых и пружинных опор теплообменников; разрушение гидро- и термоизоляции; неравномерное орошение оросительных холодильников.

Внешние пропуски обнаруживают так же, как и подобные дефекты емкостной аппаратуры. Большинство остальных неисправностей определяют при наблюдении за работой теплообменника. Каждый теплообменный аппарат должен быть снабжен контрольно-измерительными приборами, позволяющими наблюдать за температурой и давлением на входе и выходе теплообменивающихся веществ.

Непрерывное увеличение разности между давлением входящего потока жидкости (газа) и выходящего свидетельствует о постепенной забивке соответствующего пространства аппарата. Такой же вывод можно сделать, если при полностью открытой запорной арматуре расход продукта постепенно падает. (В некоторых случаях это может быть связано с нарушением работы насоса).

Уменьшение разности температур на входе и выходе вещества указывает на загрязнение (особенно замасливание) поверхности теплообмена.

Появление в какой-то части теплообменника газовой пробки выключает этот участок из процесса теплообмена. Иногда газовую пробку можно обнаружить, ощупывая аппарат рукой: температура участка с газовой пробкой резко отличается от соседних.

Наличие внутренних пропусков определяют при отборе проб из той части теплообменника, давление в которой ниже.

Остальные дефекты могут быть выявлены во время осмотров теплообменной аппаратуры и в процессе проведения планово-предупредительных ремонтов.

ПОДГОТОВКА К РЕМОНТУ

В зависимости от состояния аппарата и времени межремонтного пробега теплообменник останавливают для проведения текущего или капитального ремонта.

При проведении текущего ремонта выполняют работы, не требующие вскрытия и частичной разборки аппарата: подтягивание болтов фланцевых соединений, подтягивание и перебивка сальников, смена прокладок, промывка аппарата водой или специальными растворителями, ремонт изоляции, восстановление окраски, ремонт и смена указателей уровня (на конденсаторах, испарителях), а также такие работы, как чистка теплообменных поверхностей, забивка неисправных трубок, подвальцовка, заварка мелких трещин.

При проведении капитального ремонта, кроме перечисленных выше работ, выполняют сварочные работы, заменяют теплообменные трубки, змеевики, ремонтируют плавающие головки. Во время капитального ремонта устанавливают новые теплообменники.

В зависимости от сложности и объема предстоящих работ в ремонте теплообменного аппарата участвует бригада в составе трех – пяти слесарей и одного сварщика.

При ремонте теплообменников различных типов применяется большое число инструментов, а также вальцовки ручные и с пневмомоторами, стальные ерши, стальные цилиндрические щетки, дисковые пилы для резки немерных трубок. Кроме инструментов и приспособлений, следует заранее приготовить трубки для замены поврежденных, а также металлические пробки, прокладки, химические реактивы и растворители для обработки отложений, теплоизоляционные материалы.

Трубки необходимо тщательно осмотреть: трещины, вмятины, раковины исключают возможность их применения.

При подготовке теплообменника к ремонту надо отключить аппарат от действующей системы, сравнять давление с атмосферным, затем продуть и промыть его и установить заглушки.

Ремонт теплообменной аппаратуры организуется примерно так же, как и ремонт емкостей: чистку, смену прокладок, сальниковой набивки производят на месте установки аппарата, сварочные работы ведут либо на специальной площадке (если рядом с теплообменником расположено действующее оборудование), либо непосредственно у аппарата. Изготовление новых и механическая обработка поврежденных деталей производятся в мастерской технологического цеха или в РМЦ.

РАЗБОРКА И ЧИСТКА ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Почти все ремонтные работы начинаются с разборки теплообменника. Методы разборки зависят от конструктивных особенностей аппарата, места и способа его установки.

Разборка горизонтального кожухотрубчатого теплообменника, элементных теплообменников и теплообменников типа «труба в трубе» начинается со снятия крышек при помощи козлов, талей, кранов и т. п. Такие аппараты часто снабжены кронштейнами (рис. 52), которые облегчают разборку.

Неудобные и громоздкие козлы можно заменить приспособлением, изображенным на рис. 53. Это приспособление очень просто по конструкции и пригодно для теплообменников любого диаметра.

Снятие верхней крышки теплообменника, установленного вертикально, затруднений не представляет. Чтобы снять нижнюю крышку, сначала отвинчивают и вынимают три болта фланцевого соединения, расположенные примерно под углом 120° друг к другу. Вместо них вставляют три монтажные шпильки (длина резьбы 300 – 500 мм) и закрепляют их на аппарате гайками (рис. 54,а). Затем, отвинтив и сняв остальные болты, свинчивают гайки с монтажных шпилек. При этом крышку постепенно отделяют от корпуса и медленно опускают (рис. 54, б) на установленные под аппаратом леса или на тележку. Если аппарат расположен очень высоко, крышку, отошедшую от корпуса на 200 – 250 мм, крепят тросами к тали и при помощи оттяжек опускают вниз.

Для разборки погружных теплообменников необходимо вскрыть люки или крышки, открыв доступ к змеевикам.

Сняв крышки, при помощи крана соответствующей грузоподъемности, извлекают из кожуха трубчатку (из вертикально расположенного теплообменника). Если в трубной решетке нет отверстий для рымболтов, используют три отверстия от крепежных болтов, расположенных под углом 120°, нарезав в них резьбу.

Из горизонтального аппарата трубчатку извлекают монтажной лебедкой, автокраном или трактором с использованием специаль ного приспособления (рис. 55). После этого трубный пучок устанавливают на раме приспособления и перевозят к месту ремонта. В зависимости от типа теплообменника и характера загрязнений применяют физико-химические, механические и гидравлические способы чистки.

Физико-химическую чистку (горячая и холодная промывка, растворение, химическое разложение, кипячение и выплавление загрязнений) выполняют без вскрытия и разборки теплообменников. Это наиболее быстрый и экономичный способ.

Для очистки аппарата от накипи применяют соляную или серную кислоту 15%-ной концентрации с различными ингибиторами.Отложения солей и смол удаляют, промывая теплообменник растворителем (керосином) и горячей водой. Сначала очищают межтрубное пространство, а затем трубное. Количество растворителя должно в 5 – 6 раз превышать вес отложений. Практически достаточно однократного заполнения объема очищаемых теплообменников. Для очистки отложений в межтрубном пространстве иногда применяют кипячение без вскрытия аппарата. Межтрубное пространство заполняют водой и одновременно в трубное пространство подают под давлением пар. В результате интенсивного кипения слой загрязнений на наружной поверхности трубок разрушается.

Длительность такой чистки 8 – 10 ч, из которых 3 – 4 часа уходят на обработку растворителем, 5 – 6 часов – на промывку водой.

На нефтеперерабатывающих установках практикуют промывку аппаратов смесью горячей воды и керосина. Керосин растворяет нефтепродукты, а кокс и другие механические примеси уносятся потоком смеси. Эффективность такой промывки возрастает, если одновременно в трубное пространство подается пар. Для экономии керосина и сокращения расхода тепла на подогрев отработанную промывную смесь сливают в емкость, где она отстаивается от грязи и используется вновь. В качестве промывной жидкости применяют также подогретое до 100 – 120°С соляровое масло.

В тех случаях, когда отложения на поверхностях плохо растворяются в керосине или соляровом масле, пользуются кислотой и ингибиторами, предовращающими интенсивную коррозию металла труб и корпуса. Обычно применяют соляную кислоту в смеси с ингибитором «уникод». Продолжительность промывки для каждой группы теплообменников определяют, исходя из накопленного опыта и в зависимости от физико-химических свойств отложений.

Механическую чистку выполняют при помощи приводных или ручных инструментов. Теплообменники при этом разбираются.

Межтрубное пространство может быть очищено скалыванием и соскабливанием отложений при помощи удлиненных зубил и скребков.

Для очистки труб с внутренним диаметром более 38 мм применяют пневматические турбинки с бойками и шарошками.

Для механической очистки корпусов теплообменников применяют вращающиеся металлические щетки с электроприводом или щетки, устанавливаемые на шлифовальной машинке с гибким валом.

На некоторых предприятиях применяют следующий способ очистки внутренней поверхности теплообменников. В. змеевике (трубчатке) намораживают слой льда, а затем туда впускают горячий пар. При этом лед вместе с пленкой накипи трескается, сползает со стенок, тает и удаляется из системы.

Несмотря на использование различных приспособлений и механизмов применяемые способы очистки теплообменников очень трудоемки. В связи с этим все большее внимание уделяется внедрению методов очистки с использованием ультразвука. Принцип действия таких установок основан на свойстве звуковых колебаний высокой частоты разрушать препятствия на пути их распространения. Препятствие как бы подвергается ударам многих тысяч пневматических молотков. Мощность таких ударов достаточно высока. За несколько минут, а иногда даже долей минуты поверхность металла, покрытая слоем загрязнений толщиной в несколько миллиметров, становится гладкой и блестящей. Обычно установка ультразвуковой очистки состоит из электрического генератора колебаний и твердого или жидкого проводника.