加氢装置空冷管束泄漏原因及其改进措施

马文礼 张 剑 冶建超 张启卿 余 强 樊安宁

（1.中石油克拉玛依石化有限责任公司； 2.神华新疆化工有限公司）

空冷风机作为一种大型换热设备，广泛应用于石油化工行业［1］。 2015 年1 月以来，某石化公司加氢装置分馏塔顶的空冷风机空冷管束发生泄漏，影响了装置的安全生产。 因此，排除空冷风机管束泄漏故障对设备的安全运行和维护起着关键的作用，也对整个装置的指导管理、平稳运行和安全生产具有至关重要的意义。

1 空冷风机运行状况

2012 年4 月投入使用的加氢装置共包含31台空冷风机， 额定转速为350r/min， 其中型号为G-SF30.48L4-Vs15 的14 台、G-SF24.38L4-Vs11的3 台、G-SF36.58L4-Vs22 的4 台、G-SF36.58L6-Vs30 的8 台、G-SF18L4-Vs15 的2 台， 这些风机的主机均由无锡鼎邦换热设备有限公司设计生产，配套的短轴和叶片由保定航技风机有限公司生产。

分馏塔顶空冷风机共8 台， 位号A-3202A～H，管束和风机分布状况如图1 所示，A-3202A～D这4 台风机采用变频调节，其余4 台采用工频调节。 2015 年2 月1 日，操作人员在巡检过程中发现分馏平台有汽油泄漏，并立即对所有设备进行检查，最终确认是A-3202C/G 管束发生泄漏。

图1 空冷管束及风机分布示意图

经检查泄漏点位于A-3202G 空冷风机上方最低排管束， 自西往东第14 根 （每排共46 根管），距离出口约3.5m 处（管束长9m）。 如图2所示，空冷管束泄漏孔尺寸约15mm×2mm，呈横向中间大、两头小，初步判断损坏管束为冻凝开裂。

图2 空冷管束泄漏部位形貌

2 空冷管束泄漏原因

汽油含水量高是管束冻凝的关键原因。 分馏塔顶空冷器中的介质为汽油、 轻烃和含硫污水，低温条件下局部空冷管束内介质冻凝导致体积膨胀，造成管束撑裂，汽油外漏。

分馏塔顶空冷风机台数较多，频发的故障使得操作变动大、管束介质偏流的几率高，因而局部管束流速减慢、中断甚至冻凝是单根管束冻裂的主要原因。

加氢装置空冷风机因本身固有的缺陷，检查保养、维修率高，特别是在空冷风机A-3202H 叶片断裂后，需要逐台检查维修，调整较多，使得局部时段风量无法精准控制。 特别是4 台变频风机逐台停用维修时，工频风机的风量无法调整和控制［2］，此时易造成管束温度低，底部管束局部冻凝［3］。

操作变动后没有引起足够重视。 反向旋转的空冷停运或者调向后，操作状态发生变化，车间相关人员应重新对空冷风机冻凝风险作出评估，执行有效可行的防冻措施。 但是，车间相关人员没有重新进行评估和重新制定防冻方案， 防冻（凝）管理存在漏洞。

空冷管束温度检测制度不详细、 方法不科学。 车间在空冷监测上，没有指定明确的检测部位和方法，不同的人检测结果也不同。 同时设定的应急响应温度偏低（要求0℃以下进行处理），导致检测结果虽然很低，但未低到0℃以下，也不会引起操作人员的重视。

空冷风机A-3202E、H 叶片断裂之后，故障未消除，随时有伤人的危险。 虽然设定有空冷温度监控，要求一人在外监测、一人在底部进行温度检测。 但是危险时刻存在，操作人员出于对自身安全的考虑，对待管束温度的检测工作持应付态度，随意减少了检测时间和监测点。

综上所述， 空冷风机故障引起设备频繁启停，加上操作人员管理上存在漏洞是此次空冷管束泄漏的主要原因。 空冷风机的各故障与管束泄漏原因之间的关联如图3 所示。

3 改进措施

空冷管束泄漏事故是因设备故障频发、操作和管理人员对于设备运行变动未足够重视而引起的，加强工作人员对设备停机维修时操作变动的意识很有必要。 为此，制定了应对措施来防止此类事故再次发生，具体措施如下：

a. 对有故障的空冷风机进行维修，彻底解决自身结构方面存在的缺陷，确保空冷风机正常运行。 故障排除后，要及时查验工艺的变化，并对其他风机的运行、变频等状况进行分析，化解停用反吸风机和空冷管束将会出现冻凝的风险，采取投用加热盘管、调整百叶片等防冻举措，甚至通过降量、停工等手段，来保证设备正常运行，尽量避免同组空冷两台风机正吹情况。

图3 空冷风机各故障与管束泄漏原因之间的逻辑关系

b. 重新修订、 细化空冷防冻措施。 进入冬季后， 在空冷风机的四周和中间位置悬挂若干温度计，监控百叶窗围挡内的环境温度，要求温度不低于4℃。 气温低于-15℃时，关闭侧面百叶窗，开启变频风机、关闭工频风机对空冷进行冷却；气温低于-20℃时，如果温度计显示低于4℃，则将变频风机调向并开启工频风机， 强制热风循环用于空冷防冻；如果气温继续下降，温度计显示仍低于4℃时（暂定），则投用空冷蒸汽盘管。

c. 加强变动管理。 在出现操作变动、控制措施发生变化时要重新组织进行风险识别和评估，制定有效可行的控制方案，组织监控并跟踪实施效果，直至达到新一阶段的稳定状态。

d. 规范监测管理。用固定监测和抽查检测相结合的方法，监控空冷管束温度。 若检测结果出现异常，则要及时确认并分析原因，随即消除隐患［4］。

4 结束语

对某加氢装置空冷管束泄漏的原因进行了分析，并对管束泄漏提出了改进措施，最终解决了管束泄漏的问题， 保证了装置的安全平稳运行，为国内石化设备人员处理空冷管束泄漏的问题提供了借鉴和参照。