蒸汽管回转干燥机换热管泄漏的检测及处理方法

蒸汽管回转干燥机换热管泄漏的检测及处理方法张岩;罗剑;窦岩;张福行【摘要】煤泥用蒸汽管回转干燥机的换热管易受杂质砸击、化学元素腐蚀、煤泥磨损、热应力等作用而发生泄漏；论述了采用水压、气压、蒸汽和仪表元件检测其漏点的方法，介绍了换热管的维修及更换步骤.【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》【年(卷)，期】2013(000)003【总页数】3页(P50-52)【关键词】煤泥;蒸汽管回转干燥机;换热管;泄漏;检测【作者】张岩;罗剑;窦岩涨福行【作者单位】天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃兰州730060沃华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃兰州730060;天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃兰州I730060;宝山钢铁股份有限公司，上海200940【正文语种】中文【中图分类】TD462.4蒸汽管回转干燥机采用蒸汽作为热源对煤泥进行间接加热，其筒体内按同心圆形式布置了多根换热管束，蒸汽走管内，煤泥走壳程，煤泥与蒸汽逆向接触，进行脱水干燥。干燥机的换热面积取决于有效换热管数量，有效换热管数越多，换热面积越大，蒸汽用量越大，干燥机的生产能力越强［1］。对于超大型蒸汽管回转干燥机来说，随着设备使用年限的增加，受磨损、腐蚀、疲劳等因素的影响，有效换热管数减少，换热面积相应减小，产能随之下降，直接影响产品质量以及下游设备的运行状况，最终导致设备无法正常运行。1换热管泄漏原因分析经过分析研究在用蒸汽管回转干燥机的运行及检修情况，发现导致换热管破损泄漏的原因主要有以下几方面。煤泥中杂质的砸击。在煤泥干燥过程中，蒸汽管回转干燥机属于上游前端设备。原料煤经破碎后由胶带输送机直接运至干燥机，中间夹杂大量不易分离的杂质，如铁片、编织袋、铁丝、铁块等，这些杂质随煤泥进入干燥机后，与煤泥一起呈螺旋线向前运动。在向前移动的过程中，物料及杂质上下翻动，在重力作用下反复砸击换热管外壁，一些大块杂质直接将换热管外壁砸成不规则的凹坑，而且极易将换热管壁直接砸穿，导致蒸汽泄漏。这是目前工业应用中导致换热管泄漏的主要因素。煤泥中化学元素的腐蚀。原料煤中含有少量硫、氯、氟、硝等化学元素，在干燥机内部的高温、蒸汽环境中，易形成具有腐蚀性的雾气。这些雾气一部分随尾气抽出，一部分凝结在设备内壁及换热管管壁上，最终在由杂质冲击形成的凹坑及划痕内大量聚集，对已有损伤的换热管壁造成一定的点蚀［2］，点蚀进一步加重后会导致换热管泄漏。煤泥的磨损。煤泥颗粒具有一定的磨琢性，在干燥机的转动下，煤泥颗粒不断旋转、翻滚，做杂乱无章的运动。随着时间的推移，运动的煤泥会对换热管造成一定的磨损，磨损达到一定程度后，使换热管减薄、泄漏。换热管热应力疲劳。蒸汽管回转干燥机采用蒸汽加热，在蒸汽作用下，换热管之间的焊缝及换热管与管板的焊缝处于高温加热区，使得换热管存在径向和轴向的膨胀；同时由于蒸汽温度和压力不断变化，导致换热管不断膨胀和收缩，由此产生的交变应力反复作用在焊缝区［3］，导致焊缝疲劳，出现裂纹。2换热管泄漏的检测方法加热介质——蒸汽通过汽室进入换热管，蒸汽在压力和温度的双重作用下，对换热管上存在的上述裂缝进行冲击，使得缝隙渐渐扩大，导致泄漏加剧。泄漏严重时将影响设备性能及产品质量，甚至停产检修。由于干燥机换热管众多，在检修过程中需要快速、准确的定位漏点。对于不同位置的漏点，应采用不同的处理方法，在保证设备性能的前提下，降低检修成本，缩短检修时间。由于干燥机内部空间狭小，换热管排布紧凑，很多地方光线无法照到，且无法触及，在检漏过程中，快速准确地确定漏点比较困难。工程实践中常用以下4种方法来确定漏点。水压检漏。该法一般要求水压压力在0.3MPa左右。干燥机停止进料和切断蒸汽后，待内部物料排空且干燥机冷却到安全温度后，停止运行。移出给料螺旋，打开出料箱检查孔，以便于通风，保证检修人员安全进入。然后拆除旋转接头，制做打压盲板，选择合适的位置装设压力表，进行水压检测，待干燥机换热管内充满水后，在水压的作用下，漏点会不断向外渗水，从而可准确确定漏点。但此办法存在一定的缺点：①由于换热管束众多，当漏点较小，且比较集中的情况下，水泄漏后连成一片，短时间内很难找到漏点；②受天气条件的限制，若在北方且天气寒冷的情况下，往往无法进行水压试验；③水压检漏工序较长，首先需要拆除干燥机的辅助部件，以满足水压检漏的条件，还要配置合适的水源，干燥机内储水量大，过小的水源往往无法满足要求。气压检漏。气压检漏的方法较为方便，且能够节约检修时间，试验压力一般要求在0.2MPa左右，试验方法与水压检漏方式相同。加压后可通过观察、耳听、刷肥皂沫等方式进行检漏，不受天气等因素的制约。但该法也存在一定的缺陷，如泄漏点靠近筒体侧或无法观察到的部位，就很难精确找出泄漏点的位置。⑶蒸汽检漏。水压法和气压法均需要拆卸干燥机的辅助部件，不仅耗时费力，而且在拆卸过程中还极易造成部件的损坏。因此考虑在不拆除辅助部件的情况下，进行漏点的检测就是极为方便可行的办法。当干燥机内煤粉排空，温度降到安全范围时，打开蒸汽小流量阀门，向干燥机内通入少量蒸汽，蒸汽从漏点泄出，立即降温形成水汽，由此可准确确定漏点。此方法省去了拆卸干燥机辅助部件，节省了大量的检修时间，但干燥机始终处于加热状态，因此具有一定危险，进入干燥机内检查人员，必须做好安全防护工作，穿戴必要的隔热防护装备。⑷仪表元件在线检测。上述三种方法均需排空物料，干燥机降温冷却后才可检测，并且检修人员要进入干燥机内部，人工查找漏点。随着控制技术和检测技术的发展，科技人员研发了在线检测技术。在每一根换热管尾部安装无线电子压力变送器，变送器信号统一反馈到中控室，通过观察压力值的变化，即可迅速准确地定位出泄漏管；然后打开汽室相应手孔盖，直接对此管进行封堵。待大修期间，再对换热管进行修补或更换。此法投资相对较高，仅适用于要求极高的场合。对于大型蒸汽管回转干燥机，换热管有上百根，在检测漏点过程中，按换热管的排布，绘制换热管方位图（见图1），与实际换热管一对应，标记相同起始位置，方便对漏点进行记录与复查。图1换热管排布示意3换热管泄漏的处理方法通过各种方式将换热管漏点位置确定后，对于不同位置的漏点，应采用不同的处理方法。将换热管漏点区域划分为三个区，第一区为换热管前三排的径向内侧面，第二区为换热管的径向夕卜侧面，第三区为换热管与汽室焊缝区。对于第一区的漏点，在焊接作业范围内，比较容易处理，直接焊接补漏。对于第二区的漏点，焊接无法作业，确定漏气换热管位置，打开相应汽室外侧手孔盖，封堵此管即可。对于第三区的漏点，确定漏气管位置，打开相应汽室外侧手孔盖，补焊此处焊缝即可。当封堵换热管数超过总换热管数的20%时，将严重影响干燥机性能，需更换换热管。更换换热管的准备工作如下：准备相应规格的新换热管，比实际需要长度长50~100mm；准备卷扬机、气割、手持砂轮机、绳索、导管器、吊环螺钉等必要工具；新管两端需带内螺纹的堵头，便于穿管；卷扬机具有调速功能，在穿管和拉管时，调节穿管速度。待干燥机内煤粉排空，且降至环境温度后，停止干燥机运转，按以下步骤进行换管作业：拆卸干燥机辅助部件；割除与需要更换的换热管相对应的手孔盖，刨开换热管封堵板处焊缝，取下封堵板；刨开换热管与汽室端板处焊缝，割除换热管尾部的不凝汽管；入料端换热管作为拉出端，将吊环螺钉固定在换热管堵头上，绳索两端分别系在卷扬机和换热管堵头的吊环螺钉上，同时在出料端换热管头部固定另一根穿管绳索，为后续穿管做准备；低速启动卷扬机，缓慢将旧管拉出，穿管绳索随旧管穿过干燥机管支撑板孔；将穿管绳索从旧管上取下，固定在穿管导管器上，另一端系于卷扬机上，导管器另一端则通过螺纹与新换热管连接，新管需与干燥机轴线平行，因此必须在干燥机入料端搭建临时平台，以支撑新管；低速启动卷扬机，缓慢将新管拉入，在换热管行进穿过管支撑板时，锥形导管器起到很好的导向作用；换管工作结束后，进行水压检测，以确保新管的安装质量。4结束语换热管作为蒸汽管回转干燥机加热系统的主要部件，其工作状况直接影响到干燥机的性能、产品的质量及设备能否稳定运行。换热管的检修工作在设备维护过程中也占据了大量的检修成本，因此快速准确地定位漏点，