液氨蒸发器故障分析及防范措施

 液氨蒸发器故障分析及防范措施

万尚绪

连云港碱业有限公司   江苏连云港  222042

摘要：气氨蒸发器是锅炉烟气排放脱硫脱硝系统重要装置之一，该装置运行正常与否是关系烟气处理系统用氨，本文从水浴加热机构、液氨蒸发气氨机构、控制机构三个方面分析易出现的故障，根据装置结构特点分析从设计、制造、安装、使用故障产生原因，提出来故障处理方法和预防改进措施，避免问题重复或频繁发生，确保设备长周期稳定运行，尤其秋冬季节稳定运行，确保燃煤锅炉烟气处理达标排放。

关键词：蒸发器故障类型；故障原因分析；处理对策方法

前言

随着国家生态环境治理力度加大，持续改善空气质量，实施对大气污染物排放限值和精准治理措施不断加强，对于燃煤锅炉烟气达标排放至关重要，烟气中除了含有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物、烟气黑度等有害物质。为了确保锅炉烟气达标排放，需在锅炉烟气排放系统中增加脱硫脱硝装置，去除或降低有害物质的含量，该工艺处理装置中需要不间断提供气氨参与工艺反应，气氨主要通过液氨气化工艺来提供，该项工艺由液氨蒸发器实现，为了保证连续不断提供满足工艺需要的气氨。气氨提供装置是烟气处理系统重要组成部分，加强液氨蒸发器日常维护和故障及时有效处理，确保装置安全稳定运行至关重要。

1 设备结构简介

蒸发器生产能力可根据气氨用量的大小设计，液氨的加热方式较多，使用热水加热比较安全可靠，下面就介绍水加热蒸氨器主要结构：蒸汽加热水箱、液氨蒸发盘管、气氨储气罐、DCS控制及仪表系统、各类调节阀门等工艺附件、安全附件等部分组成。通过控制热水箱加热底部加热管束的蒸汽进量，控制水温保持在设定的温度范围，确保液氨转化气氨的效率和工艺参数稳定。液氨蒸发管束侵入热水中，与之相连的是气氨储罐，起到稳定压力和储存气氨作用。水池水温、液位、液氨进量、气氨流量和压力等都通过DCS系统控制各类调节阀实现，同时也可以根据需要手动调整各项参数。装置设置安全阀、危险气体检测仪和消防水喷淋系统保证系统安全。同时，该装置根据结构和工作压力确定为压力容器，按照压力容器管理规范进行日常管理和定期修理。

2 设备装置容易出现故障分类

2.1 水浴加热盘管锈蚀漏汽

为了确保液氨蒸发盘管蒸发效率，水浴必须保持在设定水温工艺指标范围，蒸汽加热盘管频繁进汽，盘管长期浸泡在水中且材质选用碳钢管，管壁极易出现腐蚀出现漏点，影响正常装置运行和寿命，工艺参数水浴水位、温度、液氨蒸发效率不稳定。

2.2 蒸发器液氨管进口处出现裂纹漏氨

液氨进管沿水箱顶盖四周环形管8个进口向蒸发盘管进液氨，在向蒸发器进氨过程中水箱盖顶部环形管弯头、三通等处焊缝易出现裂纹漏氨。

2.3蒸汽进口、气氨出口调节阀出现DCS自动控制调节失控

水浴由于保持水温63—68℃工艺指标，加热盘管要通过自控系统控制不停间断进汽，该项功能主要由进汽管入口的蒸汽调节阀来控制，该阀频繁开启，易出故障。

气氨出口调节减压阀主要负责气氨出口压力和流量调节，液氨在蒸发盘管中加热气化成气氨，气化后的气氨进入缓冲储罐中平衡稳定压力，由于液氨进口压力范围在0.38—0.45MPa，气氨出口压力较高，系统需要气氨压力0.2MPa，需要调节减压才能满足下道工序需求，该阀也是频繁工作调整压力确保出口压力稳定，阀门易出故障。

3 故障原因分析

3.1水浴加热盘管壁厚锈蚀漏原因

加热盘管选材为20#钢，长期浸泡在水中，水中杂质对管材外壁产生腐蚀。管内壁流动介质为高温蒸汽及其冷凝水，由于管壁温度大于100℃，在加热水浴内水的过程中，加速水浴内的水对加热管外壁的腐蚀速度。

加热蒸汽在进入加热盘管过程中，蒸汽中易夹带冷凝水，容易出现水锤现象，对管道内壁产生冲刷作用，尤其在管道弯曲部位冲刷作用最大，引起管道内壁减薄。

加热盘管在制作弯曲过程中，弯曲部位钢材内应力未消除或消除不彻底，极容易产生应力腐蚀，加速弯曲部位腐蚀损坏。

3.2蒸发器液氨管进口处出现裂纹漏氨原因

进液管弯头选材不合理，液氨进入蒸发器开始气化吸热，管件受冷温差较大出现裂纹，弯头焊接时缺陷检查不到位，存在缺陷，当受冷时加剧缺陷部位出现裂纹漏氨出现。

3.3蒸汽进口、气氨出口调节阀出现DCS自动控制调节失控原因

由于蒸汽进口、气氨出口调节阀每天开关调节频繁，且工作温度较高，容易出现调节误差大，甚至出现失控现象。调节阀使用的仪表气源压力波动达不到工作压力范围引起调节失控。调节阀仪表控制和执行机构故障引起不工作。流进蒸发器内液氨中夹带油污等杂质，含有杂质的液氨蒸发转化成气氨流经调节阀过程易引起工作不正常。

4 故障处理对策

4.1 水浴加热盘管渗漏预防措施

当通过水池水位、温度异常判断出现漏点后就要及时将设备停下来置换修理。加热盘管外壁防腐层和管道壁厚加厚延长使用周期。由于加热管长期侵入水中管道选材可以考虑选用不锈钢材质，避免管壁锈蚀。加热蒸汽在进入加热盘管前增加疏排水装置，确保汽中不含冷凝水，避免出现水锤现象，减少介质流动时对管道内壁的冲刷，尤其管道变径和弯头处内壁冲刷。加热盘管制作过程焊缝检验合格并消除焊接应力；弯头如果采用冷弯，必须经过热处理消除残余应力，这样可以有效预防管壁应力腐蚀。

4.2蒸发器液氨管进口处出现裂纹漏氨预防措施

蒸发器顶部液氨环形进管共有8个进口，管材材质为316L，由于环形管焊接部位较多，焊接检验和焊后处理严格按照设计文件执行，避免焊后缺陷存在出现漏点。管子弯头选用同材质无缝弯头，如果采用冷弯，必须经过热处理消除残余应力，液氨蒸发转换成气氨过程中温差大引起出现裂纹泄漏，管道保冷严格按设计施工，减少温差变化。

4.3蒸汽进口、气氨出口调节阀出现DCS自动控制调节失控预防措施

首先严格按照工艺条件选型，确保选型合理。定期对阀体控制、执行机构检查保养。增设仪表气源稳压装置和压力报警装置，确保执行机构用气稳定。对于液氨中夹带油污等杂质，利用维护保养期间轮换冲洗系统，减少杂质影响调节阀精准调节。

结束语

通过对液氨蒸发器在运行过程中易出现的问题从3个方面进行了分析，分析了设计、制造、安装、使用等方面易出现问题，分类阐述了产生这些问题的原因。结合实际使用过程中的维护经验提出了防范措施，避免问题重复或频繁发生，确保设备长周期稳定运行，尤其秋冬季节稳定运行。