第57卷第1期2021年1月氯 碱工业
Chlor-Alkali Industry
Vol.57 ,No. 1
Jan.,2021
【材料与设备】
张友谊'吴红忠，庞小才，郭鹏，段治予
(焦作煤业（集团）开元化工有限责任公司，河南焦作454191)
[摘要]介绍了压缩机级间冷却器的泄漏情况，分析了泄漏原因，并提出了防控措施。
[中图分类号]TQ114.15 [文献标志码]B[文章编号]1008 -133X(202丨）01 -0039 -04
Leakage of interstage cooler for chlorine compressor and prevention measures ZH A N G Y o u yi, W U H o n g zh o n g, P A N G X ia o c a i, GUO P e n g, D U A N Z h iy u
(Jiaozuo Coal Industry(Group)Kaiyuan Chemical Co. ,Ltd,Jiaozuo 454191, China)
K ey words：chlorine compressor；cooler;leakage;circulating water
Abstract：The leakage of the interstage coolers for chlorine compressor was introduced.The causes of leakage were analyzed,and the prevention measures were put forward.
焦作煤业（集团）开元化工有限责任公司（以下简称“开元化工”）20万t/a离子膜法烧碱生产装置采用的压缩机（包括供油系统和控制系统）由德国西门子生产，型号为STC -SH(8 -4 - VRZ), 配备4台国产级间冷却器。该压缩机系统从2011年投用至今，由于使用年限较长，近两年来级间冷却器中的冷却管频繁出现内漏故障，导致离子膜法烧碱装置停车、停产，给公司造成较大的经济损失。为解决这个问题，在原有设备管理基础上强化级间冷却器强制更换管理，同时优化改造独立封闭冷却器循环水系统。采用这种新型单独的循环水系统后，可及时有效地发现并处理循环水水质产生的变化或影响，避免因此而引起的停车情况，有效保障烧碱生产装置长期稳定运行。
1系统的工作原理[1]
压缩机为离心式透平压缩机，压缩机的转子在电动机的驱动下高速旋转产生离心力对做功，叶轮的进口产生负压，从而将气体连续吸人机内；气体在强大离心力的作用下，压力得到提高，同 时动能也大为增加；随后气体在扩张的流道中流动时又将这部分动能转化为静压能，使气体的压力得到进一步提高，从而达到提高气体压力的目的。经过一级压缩的温度、压力升高，进人一级冷却器(因为气体的压缩消耗机械能并转化为热能，所以压缩机每一段的压缩比不能过大，必须在级间设置中间冷却器以移去热量，使气体体积减小以利于压缩过程的逐级进行），利用循环冷却水换热后将冷却；然后依次进入二级、三级、四级压缩及冷却后，被送至液化储存及包装出售。
2级间冷却器运行情况[2]
2.1级间冷却器的制造参数
级间冷却器为列管式换热器，属于n类压力容器。壳程介质为，管程介质为循环水，外形尺寸少950 X6 525，换热面积137. 8 m2，换热管394根 (规格0 25 x2、材质10*钢），壳体Q345R、厚度12 mm，管板16MnHI。管子和管板连接方式为：外管板
* [作者简介]张友谊（1982—），男，工程师，2007年毕业于河南科技大学，现任焦作煤业集团开元化工有限责任公司总工程师。
[收稿日期]2020 -07 -31
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氯 碱工业2021 年
为强度焊加贴胀，内管板采用强度胀。管程接触水
的金属表面涂覆以氨基环氧涂料为基料，添加防蚀
防锈颜料、导热性颜料和防沉淀剂等组分的涂层，涂
层厚度要求〇.2 mm。
2.2冷却器运行状况
4台级间冷却器运行状况见表1。
表1级间冷却器运行参数
Table 1 Operational parameters of interstage coolers
设备名称出口压力/M Pa
出口温度/t 壳程管程
一级冷却器0.0760.04080.8
二级冷却器0. 1600. 13588.0
三级冷却器0.3400. 14397.5
四级冷却器0.6300. 12690.8
2.3级间冷却器泄漏情况
压缩机级间冷却器自2011年11月投用，2016年9月三级冷却器第一次发生泄漏事故，现场 采用堵管处置后再次投入使用，同时采昀4台新的 冷却器，并于2016年丨丨月26日全部更换。
2019年8月7日一2020年3月14日，一级冷却器发生6次泄漏，二级冷却器发生2次泄漏，均是 由于换热管泄漏，导致进人循环水系统，造成现 场循环水游离氯含量严重超标（〇.05% ~0. 10%)、p H值严重偏低（PH值为1.2 ~4)。现场均采取紧急停车，拆卸了两边封头，检查出泄漏管道，两边堵 管后继续投人使用，同时订购4台新的冷却器备用。
2020年3月大修期间，对4台级间冷却器进行了整体更换，并于3月28日投人运行。2020年7 月8日，二级冷却器再次泄漏，采取的措施均是将漏 管进行两头封堵。泄漏情况见表2。
表2级间冷却器泄漏统计表
Table 2 Statistics of leakage o f interstage coolers
序号级间渗漏时间渗漏部位
1一级冷却器20190807第10排右起第5根
2一级冷却器20190829第8排左起第12根
3一级冷却器20191208第14排右起第5根
4一级冷却器20200121第5排右起第8、13根
5一级冷却器20200217第1排左起第5根
6一级冷却器20200314第3排右起第13根
7二级冷却器2020012里第12排左起第5根
8二级冷却器20200314第10排左边第2根
9二级冷却器
20200708
<20200328 投运）
第15揉右起第1根
3泄漏原因及整改措施
3.1现场拆解设备情况
为察看换热管腐蚀情况，分析泄漏原因，开元化
工拆解更换下来的一级冷却器，取出泄漏的换热管，
并刨开换热管泄漏段，腐蚀情况详见图1 ~图3。
图1换热管未拆解漏点
Fig. 1 Leak points on an unremoved heat exchange pipe
图2泄漏的换热管外壁情况
Fig. 2 Situation of outer wall of
leaked heat exchange pipes
w m m m m m
图3泄漏的换热管内壁情况
Fig. 3 Situation of inner wall of
leaked heat exchange pipes
将更换下来的冷却器放置在维修厂房内，采用
气割方式将上部碳钢外壳切割下来，察看内部腐蚀
情况。对比发现，漏点均为内部孔蚀逐步形成的。
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第1期
张友谊等：压缩机级间冷却器泄漏及防控措施
将冷却管漏点部位对边刨开，发现内壁涂层已经局 部脱落，管壁出现黄和绿的锈斑锈迹，漏点中间 腐蚀严重，周边腐蚀逐渐变轻。3.2泄漏原因分析及采取措施
冷却器管程介质是循环水。循环水中含有游离 的氧、微量的二氧化碳和微生物，以及超高含量的氯 离子等杂质，形成腐蚀性介质，在管壁涂层出现脱落 或发生涂层机械损伤处发生吸氧腐蚀，使管壁穿孔， 发生泄漏事故[2]。
经过现场共同讨论分析，具体原因有以下几个 方面。
(1)
设备在制造过程中对涂层要求不严格，管
道冷却水侧防腐涂层附着力不强，存在涂层脱落或 涂层不牢固的情况，个别列管质量存在瑕疵。设备
机械加工厂的防腐工艺不专业。
采取措施：采购时，加强对冷却器冷却管内涂层 制造工艺的质量跟踪，确保设备制造过程的涂层质 量，避免涂层缺陷的形成。
(2)
循环水氯离子含量超标的主要原因与地下 水有关。一次地下水氯离子含量就在18〇 ~ 220
m g /L 之间，同时氯碱生产系统换热器使用较多，个
别换热器出现渗漏时，盐水、盐酸等具有腐蚀性的介 质进入循环水系统，导致循环水氯离子含量超标，而 同行业循环水介质氯离子最低含量保持在1〇 ~ 20
m g /L 。
采取措施：将循环水由一次水更换为纯水，加缓 蚀剂，调整p H 值在7.5〜9.0，使氯离子质量浓度矣 100 m g /L ，减少循环水介质对冷却管的腐蚀。
(3) 中水分含量超标。
采取措施：在一级冷却器管线（壳程）进口 与出口各增加1台水分在线检测仪，完善压缩 过程水分在线检测系统；在日常管理中，加强压 缩机压缩过程中水分的控制，及时发现异常并 进行处理，避免介质对设备壳程的腐蚀。
(4)
循环水杂质较多可能会对换热管内防腐涂
料层产生冲刷而造成破坏。
采取措施：将压缩机冷却器循环水改建为 独立的循环系统，并将原来的一次水改为纯水，保证 循环水质量。
(5)
氯碱企业都存在压缩机级间冷却器泄 漏情况，但一定要处理得及时彻底，在条件允许时该 更换就更换，避免同一台设备短时间因泄漏造成频
繁停车而带来更大的损失。
采取措施：建立完善设备强制更换制度，级间冷 却器运行3年后强制更换，并常备1台冷却器，以便 泄漏时及时切换，保证后期的安全运行。
3.3现场管理改进措施
(1) DCS 操作人员加强对压缩机ORP 在线 监测仪和水分在线监测仪的监控，一旦发现循环水 含有游离氯或中水分含量呈上升趋势，应立刻 报警。同时在级间冷却器回水取样口取样分析，当 分析结果PH 值<6. 5时，立即向班长及值班厂长汇 报情况，及时采取有效措施，做到早发现，早处理，避
免设备事故的扩大。(2)
定期清理换热管，利用停车检修机会，打开
冷却器前后封头，对换热管进行清淤作业，同时检查 换热管涂层腐蚀情况。
(3)
在压缩机停车期间，充人氮气对系统
透平式压缩机进行置换，置换完成后，将通往除害塔的阀门关 闭，保证压缩机系统微正压，防止除害塔各系统
湿进人压缩机系统。
4级间冷却器循环水优化方案及优点[3]
4.1方案
为防范级间冷却器内漏而导致生产装置停车，
实现生产装置长周期稳定运行的目标，开元化工利 用现压缩机房西侧空地，建造地下独立封闭循 环水池。将2台循环水泵和循环水冷却器安装于水 池混凝土的上盖，纯水管路与管桥架上的纯水管连 接，冷却水管路与现有冷冻水系统连接。循环水经 冷却后出水管与原循环水管路连接；同时利用强制 更换下来的完好冷却器，形成一个封闭的独立的无 压循环水系统。将循环水介质由原来的地下一次水 改为纯水，经过循环水泵将纯水送至冷却器，利用制 冷系统冷却水将循环水冷却至15 ~20丈，达到最佳 运行效果。
独立封闭式循环水系统流程见图4。
4.2优点依托开元化工现有冷冻水系统，充分利用现有 管道和强制更换下来的压缩机冷却器，将7 t 冷冻水作为循环水的冷却水，可有效降低冷却器循 环水运行温度，减轻循环水介质对冷却器冷却管的
腐蚀。同时将压缩机级间冷却器循环水从氯碱
装置循环水系统独立出来，减少其他换热器泄漏时 污染水质后对级间冷却器的腐蚀影响。
41
氯 碱工业2021 年
材料与设备》
循环水泵
■H 去污水处理
\/
循环水冷却器 \/
-{X 3-----1冷却水去7r 水冷冻@
iXl ------<；冷却水来自71C 水
独立循环水池（地下封闭）
图4
优化后压缩机级间冷却器循环水独立封闭系统
Fig. 4
Independent and closed circulating water system for interstage coolers for chlorine compressor after optimization
独立系统建成后，无论管网循环水质量如何波 动，单独循环水（纯水）系统直接进人列管冷却，不 再受管网影响，确保生产系统平稳运行。可有效缓 解或避免压缩机冷却器泄漏对生产造成的影 响，实现氯碱装置长期稳定运行。而且新增冷却器 独立循环水池建立在地下，系统占地面积小，投资 少，生产工艺稳定，操作能力可控。
运行结果表明：改造后的独立循环水系统能够 完全满足各种负荷下的生产需要，压缩机的各 项指标均不受影响。
5
结语
级间冷却器是保证压缩机安全稳定运行的 重要设备，其泄漏原因复杂，泄漏现象比较普遍，是
导致氯碱装置非计划停车的主要原因之一。开元化 工通过全面的综合性分析，压缩机级间冷却器
采用独立封闭式循环水进行冷却，有效避免了因级 间冷却器泄漏引起的停车事故，确保了 20万t /a 离 子膜法烧碱生产装置长期稳定运行。
参考文献
[1] 王江.浅谈德国“3K”透平式压缩机[J ].机电机械,
2018( 10) ：23 -25.
[2] 张坚，白刚，刘阳.压缩机冷却器的腐蚀与防护[J ].
氯碱工业,2002(4) :41 -43.
[3] 高理玉，宋旭东，姚胜奇，等.透平式压缩机运行经
验[J ].氯碱工业,2020,56(1) :20 -23.
[编辑：董红果]
欢逆打阅《氯碱工业》《聚氣乙締》杂志
联系人：董红果；电话/：186********
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士
四级冷却器
三级冷却器级冷却器
级冷却器油冷却器
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