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摘要：随着我国科学技术的发展进步，近几年我国特大型空分技术装备不断发展，随着神华宁煤6套10万m3/h等级空分设备满负荷开车运行且各运行指标均超过国际先进水平，填补了国内空白实现了我国空分行业一次里程碑式的跨越。而低温板翅式换热器作为空分装备的心脏式设备，对工程节能设备性能提升有着至关重要的作用。【1】下文就空分低温板翅式换热器阻力升高产生故障的原因以及相关的解决措施做了简单分析，希望对各化工企业的发展有所帮助。
关键词：板翅式换热器；阻力升高；故障分析；措施
中图分类号：TF066 文献标识码：A
1引言
板翅式换热器的芯体是由翅片、导流片、封條、隔板和侧板组成，在相邻两隔板之间放置翅片、导流片和封条，组成一个通道，按设计要求对各通道进行不同叠置和排列，在600℃下经钎焊为一整体。是把翅片的金属叠装组成的一种新型且相对高效的换热器。板翅式换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。传热系数是传统的管式换热器的3-5倍，在制冷、空气分离、航空航天、动力机械和超导等领域得到广泛应用，被公认是高效新型换热器之一。因此，也在我国许多化工企业中被广泛采用，在很大程度上促进了企业的经济效益。
2林德56000m3/h低温板翅式换热器阻力高的工艺现象
林德公司氧、氮内压缩，低温无氢制氩工艺流程。该装置分子筛（林德公司提供 LMSK1825）自 2008 年 6 月原始开车至 2018 年 8 月以来各参数运行正常。因分子筛使用已到设计年限，公司于 2018 年 9 月 12 日对分子筛进行更换。9 月 26 日空分开车至 10 月 12 日各参数基本运行正常。10 月 12 日后低压换热器阻力由 15KPa 缓慢上涨至 38KPa，低压空气量由115000Nm3/h 降至 103000Nm3/h；膨胀机阻力由 22KPa 涨至 360KPa，膨胀空气量由 58000Nm3/h 降至 49000Nm3/h，导致空分装置冷量不足，主装置被迫减负荷运行；另分馏精氩塔冷凝器液位波动大，氩系统无法正常运行；经林德公司专业技术人员及单位相关人员共同讨论分析，初步认为造成空分系统阻力增大、精氩塔冷凝器液位波动大的主要原因为是新换分子筛破碎后进入系统所致。
经公司与林德技术人员专题会议研究讨论，决定对空分装置进行加温吹除、检查检修及反流程吹扫。
2.1膨胀增压机通道反吹流程
具体流程如图1所示，是将小冷箱顶部膨胀增压机出口空气进冷箱管道总管末端堵板拆除加爆破片，以此作为吹扫口。然后在V3404处并加盲板并断开膨胀机速关阀HV3411加盲板。拿掉膨胀机进口过滤器滤网，同时在膨胀机过滤器压盖法兰加临时充压管线，先连接法兰再向膨胀增压机通道充压，保证压力不超过200±30KPa，反吹破裂爆裂片，循环爆破吹扫，直到打靶合格。如果PI3411压力达到200±30KPa防爆片不爆破，则卸压更换爆破片，重新充压爆破吹扫。
2.2高压空气入高压换热器通道反吹流程
具体反吹流程如图2，拆除小冷箱顶部高压空气出口空气进冷箱管道总管末端的堵板，并且增加爆破片当做吹扫口。关闭HV3211、HV3222、LV4112、LV3201阀门，然后关闭V1210阀，配备盲板。保证先打靶合格后再连接法兰，控制PI3201处压力不超过200±30KPa，进行破裂爆破片反吹，如此循环直到打靶合格。如果PI3201压力达到200±30KPa防爆片不爆破，则泄压同时更换新的爆破片，重新充压爆破吹扫。
2.3低压空气入低压换热器通道反吹流程
具体反吹流程如图3，还是先进行小冷箱顶部低压空气出口空气进冷箱管道总管末端堵板的拆除工作，增加爆破片为吹扫口，关闭HV3211、HV3222、LV4112、LV3201处阀门，再关闭HV2615和TV3127并加临时盲板，控制PI3201处压力不超过200±30KPa，反吹破裂的爆破片，循环直至打靶合格，如果PI3201处压力达到200±30KPa防爆片不爆破，则泄压更换爆破片，重新充压爆破吹扫。
2.4低压空气入高压换热器通道反吹流程
具体流程如图4，在拆除了小冷箱顶部低压空气入高压换热器通道空气进冷箱管道总管末端的堵板并且增加了爆破片作为吹扫口之后，关闭HV3211、HV3222、LV4112、LV3201处的阀门，然后再关闭HV2615和TV3127并加临时盲板，保证PI3201处的压力不超过200±30KPa，爆破片破裂进行反吹，不断进行流程，直至打靶合格。如果PI3201的压力达到200±30KPa爆破片不爆破，则泄压更换爆破片，重新充压爆破吹扫。
综上爆破方案，严格控制低温设备的升压速率，管控现场安全，防范措施到，防止安全事故发生。
3低温板式换热器阻力升高、产生故障的原因
3.1板翅式换热器泄露
板翅式换热器在实际运行的过程中，容易产生板翅式板式换热器泄露，主要原因有以下几点：第一，板式换热器在工艺运行下的升温降温速率过快；第二，板翅式换热器通道中的的介质携带有杂质对换热器避免造成冲刷或者冻堵；第三，板式换热器的板片在组装时发生错位或者变形；第四，分子筛未将原料空气中的水分二氧化碳吸附彻底，携带入换热器造成冻堵；第五，相邻板翅压力温度相差加大，通道之间应力过大；第六，板式换热器的板材不达标，在机器运行时容易发生腐蚀造成板材裂纹、
3.2板翅式换热器的压降太大
产生原因主要为：首先，板翅式换热器的运行系统管理没有正常的吹洗，导致杂物入侵换热器的内部，受板式换热器流道截面积窄的影响，换热器内的杂物会聚集在角孔处或者导流区内，使流道面积缩小，形成板式换热器的压降；其次，是由于板式换热器的工作时间太长，造成板片水垢或者是有较多的沉淀物，引起压降过大，降低换热器的传热效率。 3.3严格执行分子筛装填方案
分子筛在装填过程中做好相邻设备的隔离，避免分子筛粉末进入管道、塔器；装填前应对分子筛容器、中心筒丝网进行严格检查确保丝网完好无损；装填环境应符合装填要求，避免在雨天装填分子筛；装填技术参数严格执行厂家技术要求，做好监控；装填完毕后应对相邻设备进行吹扫直至符合运行要求；新装分子筛的初期活化必须达到标准或者高于标准。
4防范措施
4.1工艺防范措施
第一，预冷、纯化系统的流程组织及单体设备的性能对整套空分装置的性能影响重大，大型空分的预冷系统一般均采用氮水预冷系统，夏季气温较高的恶劣条件下，可增设冷水机组，降低空冷塔出口空气温度，确保分子筛运行稳定，避免分子筛出口水分二氧化碳超标，冻堵低温板翅式换热器、低温精馏塔；第二，空压机入口空气质量必须符合要求，加强在线检测，防止二氧化碳等其他碳氢化合物带入塔内，危及设备安全运行；第三，低温板翅式换热器，低温精馏塔在降温升温时严格控制速率为±20℃/h，防止設备因应力过大发生变形撕裂。
4.2定期的清洗和保护板片
采用物理清洗法对板片上的异物杂质和沉淀物进行清洗，用相对柔软的刷子和清水进行人工清洁；第一，在进行硬厚垢层的清洗时，要先测量板片的规格，采用5%的硝酸溶液在常温状态下浸泡8h左右，然后再进行人工的刷洗；第二，如果板片结垢不是很厚或者有检修时间限制，可以直接使用不锈钢丝刷或不锈钢清洁球和清水仔细刷洗。第三：翅片检查，翅片表面不能有压痕、划伤，翅片的波纹深度和垫片槽的深度偏差应该控制在0.1mm以内；第三，翅片的换热部分和密封槽不能有穿孔或裂纹现象。
5结束语
综上所述，板翅式换热器是空分装备的关键设备，为了避免在使用的过程中由于阻力过高而造成的损害和机器故障，化工企业在正常维护中因严格执行各项技术规程指标，从而保证板翅式换热器的正常工作，为化工企业的长久发展保驾护航。
参考文献
[1]李洋，王彩霞，宗军，杨智舜，陈丽华，韩雨辰，张玮.不同形式相变储热换热器的对比分析[J].储能科学与技术，2019，8（02）：347-356.
[2]牛骁，何立勇，张绍志.非对称板式换热器发展综述[J].建筑节能，2018，46（12）：100-104.
[3]毛绍融、朱朔元、周智勇.现代空分设备技术与操作原理。2018，978-7-5565-0923-2.
（作者单位：国家能源集团陕西神木化学工业有限公司）
关键词：板翅式换热器；阻力升高；故障分析；措施
中图分类号：TF066 文献标识码：A
1引言
板翅式换热器的芯体是由翅片、导流片、封條、隔板和侧板组成，在相邻两隔板之间放置翅片、导流片和封条，组成一个通道，按设计要求对各通道进行不同叠置和排列，在600℃下经钎焊为一整体。是把翅片的金属叠装组成的一种新型且相对高效的换热器。板翅式换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。传热系数是传统的管式换热器的3-5倍，在制冷、空气分离、航空航天、动力机械和超导等领域得到广泛应用，被公认是高效新型换热器之一。因此，也在我国许多化工企业中被广泛采用，在很大程度上促进了企业的经济效益。
2林德56000m3/h低温板翅式换热器阻力高的工艺现象
林德公司氧、氮内压缩，低温无氢制氩工艺流程。该装置分子筛（林德公司提供 LMSK1825）自 2008 年 6 月原始开车至 2018 年 8 月以来各参数运行正常。因分子筛使用已到设计年限，公司于 2018 年 9 月 12 日对分子筛进行更换。9 月 26 日空分开车至 10 月 12 日各参数基本运行正常。10 月 12 日后低压换热器阻力由 15KPa 缓慢上涨至 38KPa，低压空气量由115000Nm3/h 降至 103000Nm3/h；膨胀机阻力由 22KPa 涨至 360KPa，膨胀空气量由 58000Nm3/h 降至 49000Nm3/h，导致空分装置冷量不足，主装置被迫减负荷运行；另分馏精氩塔冷凝器液位波动大，氩系统无法正常运行；经林德公司专业技术人员及单位相关人员共同讨论分析，初步认为造成空分系统阻力增大、精氩塔冷凝器液位波动大的主要原因为是新换分子筛破碎后进入系统所致。
经公司与林德技术人员专题会议研究讨论，决定对空分装置进行加温吹除、检查检修及反流程吹扫。
2.1膨胀增压机通道反吹流程
具体流程如图1所示，是将小冷箱顶部膨胀增压机出口空气进冷箱管道总管末端堵板拆除加爆破片，以此作为吹扫口。然后在V3404处并加盲板并断开膨胀机速关阀HV3411加盲板。拿掉膨胀机进口过滤器滤网，同时在膨胀机过滤器压盖法兰加临时充压管线，先连接法兰再向膨胀增压机通道充压，保证压力不超过200±30KPa，反吹破裂爆裂片，循环爆破吹扫，直到打靶合格。如果PI3411压力达到200±30KPa防爆片不爆破，则卸压更换爆破片，重新充压爆破吹扫。
2.2高压空气入高压换热器通道反吹流程
具体反吹流程如图2，拆除小冷箱顶部高压空气出口空气进冷箱管道总管末端的堵板，并且增加爆破片当做吹扫口。关闭HV3211、HV3222、LV4112、LV3201阀门，然后关闭V1210阀，配备盲板。保证先打靶合格后再连接法兰，控制PI3201处压力不超过200±30KPa，进行破裂爆破片反吹，如此循环直到打靶合格。如果PI3201压力达到200±30KPa防爆片不爆破，则泄压同时更换新的爆破片，重新充压爆破吹扫。
2.3低压空气入低压换热器通道反吹流程
具体反吹流程如图3，还是先进行小冷箱顶部低压空气出口空气进冷箱管道总管末端堵板的拆除工作，增加爆破片为吹扫口，关闭HV3211、HV3222、LV4112、LV3201处阀门，再关闭HV2615和TV3127并加临时盲板，控制PI3201处压力不超过200±30KPa，反吹破裂的爆破片，循环直至打靶合格，如果PI3201处压力达到200±30KPa防爆片不爆破，则泄压更换爆破片，重新充压爆破吹扫。
2.4低压空气入高压换热器通道反吹流程
具体流程如图4，在拆除了小冷箱顶部低压空气入高压换热器通道空气进冷箱管道总管末端的堵板并且增加了爆破片作为吹扫口之后，关闭HV3211、HV3222、LV4112、LV3201处的阀门，然后再关闭HV2615和TV3127并加临时盲板，保证PI3201处的压力不超过200±30KPa，爆破片破裂进行反吹，不断进行流程，直至打靶合格。如果PI3201的压力达到200±30KPa爆破片不爆破，则泄压更换爆破片，重新充压爆破吹扫。
综上爆破方案，严格控制低温设备的升压速率，管控现场安全，防范措施到，防止安全事故发生。
3低温板式换热器阻力升高、产生故障的原因
3.1板翅式换热器泄露
板翅式换热器在实际运行的过程中，容易产生板翅式板式换热器泄露，主要原因有以下几点：第一，板式换热器在工艺运行下的升温降温速率过快；第二，板翅式换热器通道中的的介质携带有杂质对换热器避免造成冲刷或者冻堵；第三，板式换热器的板片在组装时发生错位或者变形；第四，分子筛未将原料空气中的水分二氧化碳吸附彻底，携带入换热器造成冻堵；第五，相邻板翅压力温度相差加大，通道之间应力过大；第六，板式换热器的板材不达标，在机器运行时容易发生腐蚀造成板材裂纹、
3.2板翅式换热器的压降太大
产生原因主要为：首先，板翅式换热器的运行系统管理没有正常的吹洗，导致杂物入侵换热器的内部，受板式换热器流道截面积窄的影响，换热器内的杂物会聚集在角孔处或者导流区内，使流道面积缩小，形成板式换热器的压降；其次，是由于板式换热器的工作时间太长，造成板片水垢或者是有较多的沉淀物，引起压降过大，降低换热器的传热效率。 3.3严格执行分子筛装填方案
分子筛在装填过程中做好相邻设备的隔离，避免分子筛粉末进入管道、塔器；装填前应对分子筛容器、中心筒丝网进行严格检查确保丝网完好无损；装填环境应符合装填要求，避免在雨天装填分子筛；装填技术参数严格执行厂家技术要求，做好监控；装填完毕后应对相邻设备进行吹扫直至符合运行要求；新装分子筛的初期活化必须达到标准或者高于标准。
4防范措施
4.1工艺防范措施
第一，预冷、纯化系统的流程组织及单体设备的性能对整套空分装置的性能影响重大，大型空分的预冷系统一般均采用氮水预冷系统，夏季气温较高的恶劣条件下，可增设冷水机组，降低空冷塔出口空气温度，确保分子筛运行稳定，避免分子筛出口水分二氧化碳超标，冻堵低温板翅式换热器、低温精馏塔；第二，空压机入口空气质量必须符合要求，加强在线检测，防止二氧化碳等其他碳氢化合物带入塔内，危及设备安全运行；第三，低温板翅式换热器，低温精馏塔在降温升温时严格控制速率为±20℃/h，防止設备因应力过大发生变形撕裂。
4.2定期的清洗和保护板片
采用物理清洗法对板片上的异物杂质和沉淀物进行清洗，用相对柔软的刷子和清水进行人工清洁；第一，在进行硬厚垢层的清洗时，要先测量板片的规格，采用5%的硝酸溶液在常温状态下浸泡8h左右，然后再进行人工的刷洗；第二，如果板片结垢不是很厚或者有检修时间限制，可以直接使用不锈钢丝刷或不锈钢清洁球和清水仔细刷洗。第三：翅片检查，翅片表面不能有压痕、划伤，翅片的波纹深度和垫片槽的深度偏差应该控制在0.1mm以内；第三，翅片的换热部分和密封槽不能有穿孔或裂纹现象。
5结束语
综上所述，板翅式换热器是空分装备的关键设备，为了避免在使用的过程中由于阻力过高而造成的损害和机器故障，化工企业在正常维护中因严格执行各项技术规程指标，从而保证板翅式换热器的正常工作，为化工企业的长久发展保驾护航。
参考文献
[1]李洋，王彩霞，宗军，杨智舜，陈丽华，韩雨辰，张玮.不同形式相变储热换热器的对比分析[J].储能科学与技术，2019，8（02）：347-356.
[2]牛骁，何立勇，张绍志.非对称板式换热器发展综述[J].建筑节能，2018，46（12）：100-104.
[3]毛绍融、朱朔元、周智勇.现代空分设备技术与操作原理。2018，978-7-5565-0923-2.
（作者单位：国家能源集团陕西神木化学工业有限公司）