复合肥厂E302空气加热器泄漏原因分析及对策__集

摘要：通过对空气加热器E302的翅片管的强度进行校核，查找出E302翅片管泄漏的原因并加以解决，从而达到稳定生产的目的。
关键词：空气加热器，预热器，温度，强度。
前言：复合肥厂造粒车间隶属大庆石化公司，年设计生产能力为30万吨复合肥。E302空气加热器为造粒车间流化床冷却器空气加热器，目的是利用翅片管将室外空气加热，从而将复合肥成品进一步烘干。该加热器壳层介质为室外空气，管程介质为低压蒸汽。
该空气加热器自2003年投用以来，在冬季时入口端翅片管多次泄漏，导致进入流化床冷却器中的风含有大量水汽使流化床失效。经检查，泄漏部位多数在翅片管两端焊缝处。由于在生产中该翅片管无法补焊，所以一旦发现泄漏，只能将整根翅片管拆除并将两端管口盲死，严重影响了复合肥装置的正常生产。
一、分析泄漏原因
根据现场观察，泄漏点多数在入口端翅片管两端的焊缝部位。我们分析有以下几种原因：
1、    现场含有腐蚀介质的粉尘的影响。
2、    由于冬季室外气温过低，管程介质为110℃的低压蒸汽，在接触室外的冷空气时产生的应力导致焊缝开焊。
对上述可能造成空气加热器泄漏的原因进行分析：
1、E302空气加热器直接与室外的空气接触，而不是厂房内含有复合肥粉尘的空气，所以，复合肥粉尘对E302影响不大。
2、现场泄漏的位置是直接接触空气的入口端的位置，当第一排翅片管大部分拆除后，第二排翅片管开始泄漏，而不是随机泄漏，所以，该空气加热器泄漏的原因可能是受到温度应力的影响导致泄漏。
二、计算翅片管受到的温度应力
根据温度应力公式，E302翅片管所受的温度应力为 
                                                   

E302翅片管的材质为10钢，查工程材料手册，10钢的线胀系数 ，弹性模量 ,冬季室外的平均温度为-20℃，而翅片管内低压蒸汽的温度为110℃，所以： 
 
查工程材料手册，10钢的抗拉强度σb＝335MPa， ∠ ，满足设计要求。
三、校核翅片管及焊缝的强度
查化工设备设计手册，10钢采用手工电弧焊时焊缝所受到的应力为： 

其中F为与焊缝垂直的拉力， 为有效焊缝长度，δ为翅片管的壁厚。
根据应力公式及公式（1），
其中E302的翅片管尺寸为φ16×1.5mm，横截面积A＝45.75×10-6m2
F＝322.14×106×45.75×10-6＝14.737KN。
故翅片管的焊缝受到的应力为： 
 
查焊缝的设计强度表，10钢焊缝抗拉强度设计值 ∠ 。
故空气加热器E302泄漏的原因为室外空气与管程内介质的温差产生的温度应力超过焊缝抗拉强度，导致翅片管两端焊缝产生裂纹而泄漏。
为此，我车间对该空气加热器进行改造，在原E302空气加热器前端安装含192根φ36×3的翅片管（每根含φ64×φ36×0.4铝翅片566片）的空气预热器以减小E302的翅片管的内外温差。
四、校核空气预热器翅片管及焊缝强度
由于预热器与E302介质相同，操作环境相同，预热器翅片管受到的温度应力与改造前E302翅片管受到的温度应力相同。
空气预热器所焊缝受到的拉力为： 

 
其中E302的预热器翅片管尺寸为φ36×3mm，横截面积A＝162.58×10-6m2
根据 ，预热器的翅片管焊缝受到的应力为： 
 
故空气预热器的翅片管及焊缝满足强度要求。
五、计算经空气预热器预热后E302翅片管受到的温度应力
根据设计资料，该空气预热器能将空气温度提高40℃，则冬季室外空气经