一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)方案

一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，包括支耳、吊環(huán)螺釘、固定管板、防沖板、定距管、擋板、弓形折流板、滑道、拉桿、異形折流板、螺母、浮動(dòng)管板和管束，其特征在于，在所述的管束之間間隔分布設(shè)有相同軸向的多根犧牲陽極，犧牲陽極替換原有的部分管束；犧牲陽極穿過所述的弓形折流板，并支撐固定在固定管板與浮動(dòng)管板之間。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：突破了犧牲陽極在換熱器殼程走水結(jié)構(gòu)對所有管束進(jìn)行保護(hù)的難題，通過計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)計(jì)算，科學(xué)合理地確定犧牲陽極的分布位置、數(shù)量，棒狀的犧牲陽極結(jié)構(gòu)完全實(shí)現(xiàn)了在換熱器空間上陰極保護(hù)作用均勻化分布。通過防腐涂層和犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)可實(shí)現(xiàn)水冷器運(yùn)行壽命至少延長6年。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及換熱器管束外壁防腐蝕技術(shù)，具體是一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，屬于腐蝕與防護(hù)

技術(shù)介紹
現(xiàn)代大型石油化工裝置均要求連續(xù)、平穩(wěn)、安全運(yùn)行，這就對設(shè)備的可靠性提出了更高的要求。換熱器是石油化工領(lǐng)域中的重要設(shè)備，約占企業(yè)建廠投資費(fèi)用的20%，其中碳鋼材質(zhì)的水冷器約占換熱器總數(shù)的30%。當(dāng)水冷器中的循環(huán)水與溫度較高的介質(zhì)換熱時(shí)，極易使水側(cè)管壁結(jié)垢；當(dāng)循環(huán)水流速低且水質(zhì)較差時(shí)，也會(huì)使管壁上積聚粘泥。垢層和粘泥不但增加了熱阻使設(shè)備換熱效率下降，而且極有可能使水冷器運(yùn)行過程中發(fā)生內(nèi)漏。對于單臺無備用的水冷器，檢修需生產(chǎn)裝置退料局部停工，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；內(nèi)漏后在線切除檢修的水冷器增加了檢修費(fèi)的額外支出，使生產(chǎn)裝置處于應(yīng)急態(tài)，同時(shí)檢修可能帶來很多操作風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，化工生產(chǎn)過程中每年報(bào)廢的換熱器中，1/3為水冷器，水冷器經(jīng)常性的發(fā)生腐蝕內(nèi)漏，已經(jīng)成為影響企業(yè)正常生產(chǎn)的重大問題。很多新的碳鋼水冷器管束沒有采取有效大的防腐措施，使用不到一年即會(huì)發(fā)生管束腐蝕甚至穿孔的情況。如將碳鋼升級為不銹鋼，不但要考慮成本費(fèi)用的翻倍支出，而且循環(huán)水中一定濃度的氯離子，將對不銹鋼造成腐蝕穿孔或應(yīng)力腐蝕開裂損傷。現(xiàn)有技術(shù)中，換熱器設(shè)備上應(yīng)用較多的防腐蝕技術(shù)是提高設(shè)備材質(zhì)的耐蝕等級和涂敷防腐蝕涂料，但提高設(shè)備材質(zhì)的耐蝕等級會(huì)大幅度增加建造成本，比如鈦合金換熱器。對碳鋼材質(zhì)水冷器的腐蝕問題，主要還是采用涂層防腐的辦法。50年代后期，即1958年伊始，大連石化公司最早采用環(huán)氧改性酚醛涂料進(jìn)行換熱器防腐（同期的大連化學(xué)工業(yè)公司亦如此），環(huán)氧改性酚醛顧名思義就是將環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂通過物理混合后，依靠其特有的互為固化劑的特征，進(jìn)行冷卻器的管內(nèi)外防腐，為改善其導(dǎo)熱性，也添加約30%左右的石墨粉。酚醛涂料由于其保存時(shí)間短的特性，需要配套做反應(yīng)釜，隨時(shí)用隨時(shí)合成，其存在的主要問題是產(chǎn)品不穩(wěn)定，容易失效結(jié)塊，故限制了其使用。此外，環(huán)氧改性酚醛樹脂涂層需要做升溫固化，對操作要求較高，實(shí)施不便。但即便如此，其良好的耐溫性能（120℃）在當(dāng)時(shí)是最先進(jìn)的，此方法大概在國內(nèi)風(fēng)靡了近20余年。到了上世紀(jì)70年代末，國內(nèi)研制出以環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)的7910樹脂防腐涂料，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，有一定的耐溫性，可以達(dá)到100℃，在國內(nèi)煉化單位大量使用，使用過程中慢慢暴露出其附著力低的不足，加之耐溫性較低，因此沒有像環(huán)氧改性酚醛那樣被廣泛認(rèn)可。到了80年代中后期，國內(nèi)天津海水淡化研究所研制出一種叫CH784和TH847的海水冷卻器專用防腐涂料，當(dāng)時(shí)的國家科委還專門頒布了“國家科委成果辦”《關(guān)于推薦“TH－847碳鋼水冷器防腐涂料”的函》在國內(nèi)推廣使用，1988年當(dāng)時(shí)的中石化總公司下發(fā)的《中石化（88）生機(jī)字123號》文中曾明確指出：“總公司重申，應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造開始，凡是新制造出廠的冷換設(shè)備必須涂上防腐涂層；檢修更換投入使用的水冷芯子也必須涂上防腐涂層”。TH847最大的特點(diǎn)是附著力有了一個(gè)顯著的提高，耐溫性可以達(dá)到120-150℃。但隨著國內(nèi)大量引進(jìn)含硫原油及其加工工藝，發(fā)現(xiàn)TH847不耐裝置停工前的蒸汽吹掃，飽和10公斤蒸汽吹掃溫度大概在160-190℃甚至更高，如此高溫度的蒸汽吹掃，使得TH847涂料像面條一樣被吹掃出來進(jìn)入到冷卻器管箱、浮頭、甚至于造成裝置中的管線、機(jī)泵堵塞，清理困難，有的部位TH847涂料全部碳化，堆積在設(shè)備內(nèi)部，而蒸汽吹掃又不可能避免，上述原因限制了TH847的使用。90年代的代表性防腐涂料是TH901，其主要成分為漆酚（或漆酚鈦）該涂料可以耐到200℃蒸汽吹掃溫度，事實(shí)證明TH901確實(shí)可以應(yīng)對蒸汽吹掃，但涂料脆性大，易損壞。此方法被國內(nèi)煉化企業(yè)大量采用10余年。此后，國內(nèi)冷卻器在涂層防腐方面再也沒有出現(xiàn)以前那樣的大概10年推陳出新出現(xiàn)一種新技術(shù)的局面，這與現(xiàn)有天然或人工合成樹脂類在能夠滿足工藝介質(zhì)腐蝕性條件下，鮮有達(dá)到200-250℃使用極限有關(guān)。國外針對換熱器的防腐技術(shù)可查資料也不多。70年代蘇聯(lián)ShigrinV.G等針對各類水冷器進(jìn)行了系統(tǒng)的涂層性能比較和篩選試驗(yàn)確認(rèn)環(huán)氧類型的SP-EK-4涂料的效果最佳。他們認(rèn)為主要應(yīng)考慮的因素是耐水、減少膨脹、減少滲透。實(shí)際上，除樹脂外，填料的選擇和搭配也是不容忽視的。西德KehrJ.A注重高填料環(huán)氧涂料的研制，針對性的選擇硫酸鋇、碳酸鈣和云母，以提高耐水汽滲透性能，耐沸水性超過一年。近些年來，美國belzona和英國DEP等高分子聚合物修復(fù)技術(shù)在國外比較流行，但其針對換熱器僅能修復(fù)和保護(hù)管板和封頭管箱等面積較大的位置，對管束沒有保護(hù)手段，而且其造價(jià)非常昂貴。中國專利CN204268952U公布了一種換熱器管束硅醛防腐涂層。其特征在于，包括硅鍵結(jié)構(gòu)的防護(hù)底層，所述鬼劍結(jié)構(gòu)防護(hù)底層在換熱器內(nèi)表面和管束外表面上，所述硅鍵結(jié)構(gòu)防護(hù)底層表面還涂油防腐面層。該技術(shù)近幾年已經(jīng)在大慶石化獲得了應(yīng)用。目前國內(nèi)換熱器防腐領(lǐng)域，單獨(dú)采用管束涂層防腐技術(shù)和犧牲陽極保護(hù)技術(shù)較多。對于涂層加犧牲陽極的聯(lián)合保護(hù)方案，國內(nèi)僅中石化洛陽工程有限公司的任大同和湖南大學(xué)崔正丹碩士在論文中提及，并沒有進(jìn)一步探討犧牲陽極保護(hù)管束的適應(yīng)性和細(xì)節(jié)，無法證實(shí)犧牲陽極對管束所有表面保護(hù)的有效性，因此沒有解決殼程走水時(shí)防腐保護(hù)的難題。目前國外換熱器防腐領(lǐng)域，就現(xiàn)有的檢索結(jié)果，單純的涂層或犧牲陽極的保護(hù)方案都鮮被提及，多數(shù)以升級或改良材質(zhì)的耐蝕性為主流。防腐蝕涂層雖具有良好的防腐蝕性能，但單一的防腐蝕涂層由于其在金屬表面的附著能力和涂層厚度的不同，會(huì)存在一定的缺陷。在涂層涂覆時(shí)，對密集的管束還可能存在局部漏涂和施工破損部位。犧牲陽極的陰極保護(hù)技術(shù)在國內(nèi)換熱器設(shè)備中已開始少量應(yīng)用，單純的犧牲陽極保護(hù)，由于電流所能到達(dá)的地方有限，其保護(hù)面積也有限，只適合于小型換熱器。隨著設(shè)備的大型化，一方面要大量的消耗犧牲陽極，增加成本，影響了保護(hù)年限(這是由于冷換設(shè)備安裝陽極數(shù)量有限的緣故)；另一方面由于換熱器設(shè)備形狀復(fù)雜，難以保證電流的保護(hù)均勻性及保護(hù)深度，從而在密集的管束表面建立有效的陰極保護(hù)。如果把涂料防腐蝕與犧牲陽極保護(hù)結(jié)合起來，降低陰極保護(hù)電流需求量，減緩陰極保護(hù)靜電場的衰減，才有可能實(shí)現(xiàn)更大管束面積的陰極保護(hù)。現(xiàn)有的換熱器陰極保護(hù)只能根據(jù)保護(hù)面積計(jì)算陽極最小需求量，并局限于封頭、浮頭、管箱以及折流板等空間寬裕的位置安裝犧牲陽極塊，但是無法對遠(yuǎn)離陽極的管束實(shí)施陰極保護(hù)。在換熱器殼內(nèi)壁與管束之間空間安裝陽極，也只能對管束外部產(chǎn)生局部陰極保護(hù)作用，由于管束間距很小，犧牲陽極無法保護(hù)到內(nèi)部管束。因此，不能同時(shí)解決經(jīng)濟(jì)可行的陽極安裝數(shù)量和管束全部表面獲得有效陰極保護(hù)兩個(gè)問題。關(guān)于換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，如何確定經(jīng)濟(jì)可行的陽極安裝數(shù)量，以便保證管束全部表面陰極保護(hù)達(dá)標(biāo)的設(shè)計(jì)方法在國內(nèi)外均未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在提供一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不能同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)可行的陽極安裝數(shù)量和管束全部表面獲得有效陰極保護(hù)的問題。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，包括支耳、吊環(huán)螺釘、固定管板、防沖板、定距管、擋板、弓形折流板、滑道、拉桿、異形折流板、螺母、浮動(dòng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，包括支耳（1）、吊環(huán)螺釘（2）、固定管板（3）、防沖板（4）、定距管（5?9）、擋板（7）、弓形折流板（11、12）、滑道（13）、拉桿（14、16）、異形折流板（15）、螺母（17）、浮動(dòng)管板（18）和管束（19），其特征在于，在所述的管束（19）之間間隔分布設(shè)有相同軸向的多根犧牲陽極（10），犧牲陽極（10）替換原有的部分管束（19）；犧牲陽極（10）穿過所述的弓形折流板，并支撐固定在固定管板（3）與浮動(dòng)管板（18）之間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，包括支耳（1）、吊環(huán)螺釘（2）、固定管板（3）、防沖板（4）、定距管（5-9）、擋板（7）、弓形折流板（11、12）、滑道（13）、拉桿（14、16）、異形折流板（15）、螺母（17）、浮動(dòng)管板（18）和管束（19），其特征在于，在所述的管束（19）之間間隔分布設(shè)有相同軸向的多根犧牲陽極（10），犧牲陽極（10）替換原有的部分管束（19）；犧牲陽極（10）穿過所述的弓形折流板，并支撐固定在固定管板（3）與浮動(dòng)管板（18）之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述的犧牲陽極（10）的分布滿足徑向截面上的電位均勻化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述的犧牲陽極（10）的形狀包括棒狀陽極或帶狀陽極，圓柱形的棒狀陽極的直徑優(yōu)選范圍為10~40毫米，帶狀陽極的截面包括菱形或矩形；陽極截面積的選擇，在不影響冷卻水流動(dòng)狀態(tài)的前提下，由陽極的發(fā)生電流和管束19間距決定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述的犧牲陽極（10）的長度或與換熱器的管束同長；或短于管束（19）長度，通過機(jī)械連接方式組合安裝，機(jī)械連接優(yōu)選螺桿與螺紋組合方式，以便實(shí)現(xiàn)陽極棒之間的固定和電性連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述的犧牲陽極（10）陽極棒替換管束占總管數(shù)的比例范圍為0~30%，當(dāng)防腐涂層質(zhì)量優(yōu)良時(shí)，6年以內(nèi)管束防腐可以單獨(dú)采用涂層防腐；如果涂層在換熱器運(yùn)行期內(nèi)破損嚴(yán)重，最高可以考慮陽極棒比例達(dá)到30%，優(yōu)選比例比例為5~20%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器管束外壁犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述的犧牲陽極（10）的材料包括鎂、鋅或鋁的賤金屬合金陽極，其中：鎂合金陽極成分范圍滿足國標(biāo)GB/T-17731中MGM1C、MGAZ63B和MGAZ31B；鋅合金陽極的成份和質(zhì)量比例為：Al：0.10%-0.25%，Mg：0.05%-0.15%，Cd：≤...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙永韜，童鑫，尚貴公，唐華，孫仁興，張海兵，
申請(專利權(quán))人：青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37