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海水---干原油換熱器故障分析和改進措施

點擊:1458 日期:[ 2014-04-26 22:13:44 ]
                          海水---干原油換熱器故障分析和改進措施                         趙軍凱,彭湘桂,劉瑜珩,呂立功,朱 憲,亓俊良                        (中海油基地集團采油服務公司,天津 300452)     摘要:對渤海曹妃甸油田海水 干原油換熱器運行2a來出現的幾次故障進行了分析,并由此進行了相應改造,實施效果良好,可供今后類似換熱器的安裝、調試、操作與維修參考。     關鍵詞:管殼式換熱器;海水腐蝕;泥沙;原因分析;改進措施     中圖分類號:TE974.4  文獻標志碼:B     曹妃甸油田位于中國渤海灣西部,西距天津新港90km,東北距唐山港60km,所處水域深約20m。該油田由中國海洋石油總公司(CNOOC)與美國科麥奇石油公司(KMG)合作開發,在2006年6月,美國阿納達科石油公司(APC)收購了科麥奇石油公司,成為了該油田的作業者。此油田分三期開發,一期由WGPA和WHPA兩座井口平臺、一座SPM單點以及一艘15萬噸級的FPSO海洋石油112號等設施組成,于2004年7月投產;二期2005年7月WHPC無人值守井口平臺投產;三期2006年9月WHPD井口平臺投產,10月WHPE和WHPF兩座無人值守井口平臺相繼投產,標志著該油田完成工程建設。      海水--干原油浮頭式換熱器是曹妃甸油田海洋石油112FPSO的重要生產設備之一,此設備能否正常運行直接關系到海水系統和原油處理系統。兩臺海水 干原油換熱器(位號分別為E2200、E2400)于2004年7月投入運行,在隨后2a多的運行中,其中因泥沙和海生物沖刷磨蝕管束及管束橫截面板焊口造成的故障達5次,海水腐蝕造成水相出口溫度調節閥門失效2次,臨時的解決辦法是更換漏油管、墊片及閥門。文中對此進行了故障分析并提出了相應的改造措施。     1 設備簡介     海水--干原油換熱器設備型號為BES900 0.77/1.15 170 3.62/19 2I。管程介質為海水,質量流量440000kg/h,進、出口溫度分別為34℃、42℃,設計壓力0.77MPa,設計溫度160℃,材質BFe30 1 1;殼程介質干原油,質量流量130316kg/h,進、出口溫度分別為130℃、75℃,設計壓力為1.15MPa,設計溫度160℃,材質16MnR;換熱管規格為Ф19mm×2mm,根數816,材質BFe30 1 1。     2 故障概述     2005年1~2月,2臺換熱器陸續出現了管程漏油,打開設備發現管箱內積存大小不一的貝殼和泥沙,管束被直徑較小的貝殼和粘附的泥沙堵塞的管子達80%之多,位于管束橫截面部分的管子磨蝕嚴重,而且管子內部普遍存在沖刷印痕和蝕坑。臨時處理措施隔離換熱器,干原油走旁通。此后又出現了4次同類故障。     海水換熱器管束由816根管子組成,上半部408根是海水流入通道,下半部408根是海水流出通道。管束中大部分管子被直徑較大的貝殼、海藻和粘附的泥沙堵塞,造成了海水以更大的流速通過沒有堵塞的管子,加大了泥沙和直徑較小的貝殼對管束橫截面板以及管子內部的沖刷磨蝕而出現蝕坑,尤其是管子表面的BFe30保護層被破壞后腐蝕速度和程度更為加劇,最終導致了管子蝕穿。海水腐蝕也造成了海水出口管線上溫度調節閥及其旁通閥失效。     3 原因分析     3.1 海生物和泥沙的侵蝕     海水系統粗濾器因隔離閥腐蝕生銹,不能有效隔離粗濾器,致使粗濾器不能定期檢查而得到清洗。直徑較小的海生物經破損濾網和海水泵進入海水系統,在海水系統內壁附著生長。     換熱器堵塞物的檢查結果為泥沙、貝殼、海蜇和海藻,其中海蜇和海藻出現的頻度和數量較多,尤其是貝殼和海蜇,尺寸較大,并且有活體存在;其它生物如魚、蝦、蟹和墨斗等相比之下出現的頻度低、數量少和尺寸小,但也有活體存在。另外,不同的季節出現的沖刷物也不同。冬春泥砂和貝殼居多,夏秋其它生物居多。此檢查結果說明,泥沙因直徑小于濾網,可以不受阻攔直接經海水泵隨加壓海水進入海水系統各用戶造成了換熱器管束的沖刷磨蝕;電解銅鋁裝置以及往海水系統中加注的化學藥劑沒有起到殺滅或者抑制海生物的作用,也導致換熱器管束的沖刷磨蝕,部分海生在海水管系中生長變大也造成管束堵塞。     3.2 海水腐蝕     材質及其防腐處理存在問題:機艙海水系統管線和閥門腐蝕嚴重;海水管線壁厚減薄,多次發生海水管線刺漏現象;閥門銹死無法操作,閥體蝕穿,閥桿蝕斷現象也有發生。海水系統暴露的問題不僅僅是材質問題,還涉及系統安裝調試期間的質量控制和日常操作維護。     綜上所示,海生物和泥沙對管束的沖刷磨蝕、堵塞是造成換熱器故障的主要原因。     4 改造措施     (1)增加過濾器 在海水 干原油換熱器海水管線關斷閥前加裝雙聯濾器,并定期檢查清洗以消除海生物和泥沙對管束的沖刷磨蝕。     (2)海水系統改造 ①更換海底門格柵、粗濾器濾網及其隔離閥。②海水系統化學藥劑需要定性定量分析使用效果,確保優化藥劑品種、用量以及加注地點。     (3)提高操作和維修要求 ①在換熱器運行期間,禁止超越設計操作參數。超出設計參數,如有懸浮顆粒會導致磨損海水壓差過大,會加劇懸浮顆粒的沖刷磨蝕[1]。②定期檢查和清洗換熱器。長時間運行后管壁表面會形成不同程度的水垢,增加水流阻力,降低換熱效果。此外,還需要注意要合理使用物理法和化學法兩種清洗方法。     (4)其他 ①電解銅鋁裝置需要嚴格按照操作規程進行操作應及時和保養。②日常操作注意觀察管程和殼程的溫度及壓差,以及換熱器出口原油含水和換熱器海水排海顏色,根據上述現象可以推測換熱器管束是否出現堵塞或泄漏,如出現問題必須及時檢修。③加強安裝調試期間的質量控制和日常操作維護工作。     5 結語     經過1a的運行觀察表明,此換熱器運行效果良好,達到了降低操作維修費用,保證油田正常生產的目的,可供今后類似換熱器的安裝、調試、操作與維修參考。     參考文獻:     [1] 郭祖樑.石油化工工程師實用技術手冊[M].北京:化學工業出版社,2005,147.
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