裂解炉急冷锅炉泄漏失效原因分析及应对措施

　　摘要：在我国乙烯化工生产过程中，乙烯装置出现裂解炉急冷锅炉泄漏失效的问题较为常见，导致泄露的具体原因也各不相同。为此下文将对乙烯裂解炉急冷锅炉发生泄露的原因进行了分析，进而对相关预防措施进行了有效探讨，以期能够为提升乙烯装置的利用效益提供有效参考。

　　关键词：乙烯装置;急冷锅炉;腐蚀;泄露

　　随着乙烯装置的运行时间越来越长，裂解非计划性停车的发生几率不断增多，其中平均每两次非计划停车就会出现一次急冷锅炉泄露问题，严重影响了工厂的正常生产。因此，必须对裂解炉急冷锅炉泄露原因进行全面的分析、总结，进而采取有效措施进行预防处理极为必要。

　　一、急冷锅炉运行及故障分析

　　(一)急冷锅炉总体运行情况

　　当前，不少企业的急冷锅炉从投入使用至今都经过了较长的时间，以及受到裂解原料品质差，裂解炉切换操作频繁等影响，急冷锅炉出现了不同程度的腐蚀泄漏，影响了裂解炉正常运行。经普查发现，裂解炉双套管型急冷锅炉出现了较为严重的腐蚀情况。急冷锅炉下管板扁圆管壁出现了大幅度的减薄，且难以修复。内孔焊型急冷锅炉由于使用的是深孔焊结构难以对换热管内部进行检测，出现了严重的下管板管台根部腐蚀泄漏。可见为确保乙烯装置的长期稳定运行，加强对急冷锅炉定期检测极为关键。

　　(二)急冷锅炉事故分析

　　使用裂解炉过程中，不可避免会出现管板腐蚀问题，对腐蚀引起泄露的换热管进行更换之后运行较为稳定。途中也出现由于急冷锅炉的突然泄露而导致了裂解炉的连锁停车。打开急冷锅炉之后发现20%左右的换热管发生堵塞。可见，为避免出现严重的换热管堵塞事故，必须加强对急冷锅炉的泄露失效分析。

　　二、急冷锅炉腐蚀情况及检测

　　通常情况下裂解炉急冷锅炉采用的是薄管板结构的换热管，其管板材质为主要为15Mo3。下管板管台采用的是整体铣出结构，利用深孔焊接对管子与管台进行连接。由裂解炉分离出来的高温裂解气在急冷锅炉中快速冷却到450℃~550℃，产生的蒸汽压强为12MPa左右。高温裂解气作为介质流动在急冷锅炉管程中，壳程主要包括了锅炉水以及高压蒸汽。在宏观检查方面，发现换热管泄漏部位大多在下管板管子进和管板连接的管台位置，尤其是管板换热管一侧表面被严重腐蚀，呈现出凹凸不平状，导致了管台根部泄漏。在化学成分分析方面，通过对急冷锅炉管台及换热管束采用的15Mo3钢管材质的化学成分分析，并与相关的数据进行对比发现，急冷锅炉出现腐蚀泄露并非所用材质不达标问题导致。

　　在金相分析方面，对管台沿横截面截断的端面进行显微金相分析可知，管外壁最先出现腐蚀，并且由外表向内扩散，没有出现腐蚀现象的金相组织主要为铁素体和珠光体，有轻微的珠光体球化。同等时间条件下，温度越高，相同材质钢的珠光体球化程度也就越严重。急冷锅炉管台及换热管产生了轻微珠光体球化现象，表明了急冷锅炉的运行出现了超温现象，进而导致了管台根部换热管外壁出现腐蚀。在能谱分析方面，管台表面富含O、Na、Al、Ni、Ca等元素，对换热管内壁腐蚀物粉末分析发现了大量的Fe元素。表明锅炉给水中存在氧气、钠盐、铝酸盐、磷酸盐和钙盐等。而换热管内壁在长时间的高温裂解气环境中产生了铁的氧化物，进而腐蚀内壁。在高温、高压环境下，急冷锅炉会出现气蚀、冲击腐蚀、高温腐蚀、应力腐蚀等多种腐蚀现象。

　　三、裂解炉急冷锅炉泄漏失效原因分析

　　(一)锅炉给水系统杂质含量超标锅炉给水在经过预处理之后含盐量很低，不会对管线、设备造成腐蚀。而进入急冷锅炉后受蒸发浓缩，锅炉给水沉淀析出了SiO2、悬浮物以及其他杂质离子，使得锅炉给水含盐量、溶硅量等严重超标。下管板管台处积液中一些SiO2、钠盐、钙盐等杂质不断积累吸附在急冷锅炉换热管外壁，在高温作用下，锅炉给水碱性物浓度增高，进而导致碱性腐蚀。

　　(二)锅炉给水系统的pH值控制不稳定正常情况下运行的急冷锅炉系统设备的表面附着一层磁性的Fe3O4薄膜，起到对金属的保护作用。然而锅炉给水系统PH值过高或者过低都会使Fe3O4薄膜层遭到破坏，进而腐蚀设备。将锅炉给水PH值控制在9.0~9.5，腐蚀速率较低。而在实际生产时通常需要向锅炉给水区总加入磷酸钠来对PH值进行控制，然而因为没有对裂解炉汽包进行固定排污，没有及时地调整药剂添加量等等，使得锅炉给水PH值出现了较大波动，进而导致炉管钝化，以及基体金属腐蚀，进而出现锅炉泄漏。

　　(三)锅炉给水系统的磷酸盐腐蚀除了要对锅炉给水系统中的pH值与SiO2含量进行监控之外，还应对钠磷比(R=Na+/PO43-)进行严格控制，使R值控制在2.5~2.8范围内。若是R<2.2，,锅炉给水系统中磷酸氢二钠含量过高，降低炉给水pH值，使急冷锅炉发生酸性腐蚀。若是R<2.5，在锅炉给水系统中产生“磷酸盐隐藏”现象，进而导致炉管表面出现酸性磷酸盐腐蚀。

　　四、结论与相关建议

　　在乙烯裂解生产过程中，若是急冷锅炉出现腐蚀泄漏，将会对裂解炉运行周期产生较大影响。导致急冷锅炉出现腐蚀泄漏的因素多种多样。根据以上分析可知，由于各种原因锅炉给水系统的碱性杂质不断浓缩、积累，提高了溶液PH值，形成碱性环境，导致急冷锅炉出现碱腐蚀，在长期作用下，管台根部管束壁厚不断被削薄，直至穿孔发生泄漏，因此碱腐蚀是引发急冷锅炉出现腐蚀泄漏直接原因之一。锅炉给水系统PH值控制不当、杂质含量超标、出现磷酸盐腐蚀等，都是使急冷锅炉出现碱腐蚀的主要源头。相关的应对措施如下：

　　1.提高对急冷锅炉运行情况、状态监控力度，在停炉时对急冷锅炉展开全面的检测，及时对泄漏换热管进行堵管，必要是进行换管处理，或者对急冷锅炉热端管板处采取加套管的方式进行保护。

　　2.结合生产的具体安排，依次对急冷锅炉展开全面的化学清洗，以有效减缓腐蚀速度。

　　3.提高对锅炉给水水质的监测力度，将锅炉给水pH值严格控制在标准范围之内，准确计算磷酸钠药剂使用量，并把钠磷比纳入水质管理体系中，确保水质合格。

　　4.对裂解炉的投料负荷、应力情况进行严格控制，避免出现超负荷运行情况。无论是升温还是降温操作，都必须严格安装操作工艺执行，确保裂解炉的温度控制在合理范围内，避免出现超温运行现象。

　　5.尽可能地确保裂解炉操作工况稳定，降低原料切换操作频率，以免裂解炉热在短时间内出现较大的负荷波动而不利于急冷锅炉的正常运行。加强对汽包中盐类与SiO2含量的控制，提高急冷锅炉间断排放频次的合理性。

　　6.在裂解炉完全停止之后，要彻底倒空急冷锅炉，避免急冷锅炉水侧垢物的积累形成侧面腐蚀。7.做好对对急冷锅炉的定期排污、检修工作。

　　参考文献：

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　　化工师论文投稿刊物：《锅炉技术》专业技术性刊物。反映锅炉技术(电站锅炉和工业锅炉)的科研成果,包括锅炉产品试验成果,运行经验总结,锅炉总体及零部件的设计理论、方法、结果和计算机程序,锅炉制造的新工艺、新技术、新材料,厚壁压力容器的制造工艺和检验等。

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