酸洗线石墨换热器内漏的原因分析及防范措施
施工技术
222 2015年41期酸洗线石墨换热器内漏的原因分析及防范措施
马先富吴世力唐水清
广西柳州钢铁（集团）公司冷轧板带厂，广西柳州 545002
摘要：介绍了石墨换热器的使用环境，结合酸洗线的工艺要求，分析了石墨换热器内漏对后道工序的影响，对石墨换热器在使用过程中产生内漏现象进行了原因析，并提出解决方法和防范措施。
关键词：石墨换热器；内漏；水锤；冷凝水
中图分类号：TQ442.14；TQ440. 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)41-0222-01
1 概述
热轧厂生产的热轧带钢板卷表面带有氧化铁皮，带钢在
冷轧之前，必须清除其表面氧化铁皮，以保证所生产的冷轧
带钢的表面质量。酸洗是冷轧带钢生产过程中非常重要的一
道工艺，其目的是利用酸液与氧化铁皮之间的化学反应将其
去除。化学反应需要一定温度进行活化，温度太低，反应就
慢，除锈效果就差，不能满足生产要求，因此需不断对酸液
进行加热，使酸液温度保持在一定范围内，实践经验表明，
将酸液温度保持在65°～95°时，酸洗效果较好。石墨换热
器主要由不透性石墨制作而成，具备优良的耐腐蚀性和传热
性能，现已被广泛应用于冷轧酸洗行业中腐蚀介质的传热工
序[1]。酸洗过后的带钢进行漂洗烘干，保证酸洗后带钢的表
面质量。
某冷轧厂酸洗线上加热酸液的石墨换热器相继出现内
漏，盐酸进入到冷凝水系统中，造成冷凝水被污染，严重影响到了生产。
2 石墨换热器内漏的危害
（1）石墨换热器为金属外壳，冷凝水收集装置为不锈钢材质，加热的介质为质量分数约为20%的盐酸，发生内漏后盐酸与蒸汽和冷凝水混合，很快将金属外壳腐蚀穿孔，造成泄漏损坏附属设备。
（2）含有盐酸的冷凝水进入到漂洗水系统，使得带钢经漂洗后表面氯离子残留量过大，带钢表面容易生锈，造成质量事故。
3 石墨换热器内漏的原因分析
正常情况下，蒸汽通过石墨换热器进行热交换之后，冷凝成水经疏水阀排到冷凝水收集罐内。但是由于正常生产时，酸液温度达不到生产工艺要求，特别是在冬天，温度下降到70℃以下，无法满足生产要求。而酸液温度却达不到生产工艺要求，直接原因是石墨换热器内冷凝水没能通过疏水阀及时排走，积压在管道里造成蒸汽流通不畅，换热效率低下；根本原因在于我厂供应蒸汽压力偏低，蒸汽入厂压力4.5bar，但实际到达酸轧车间压力已不足4.5bar，只有4bar左右，而且由于投产到现在已有一定时间，蒸汽主管道一些疏水阀由于维护不到位已失效，主管内积水较多，特别是在冬天，最低时压力只有3bar，而设计蒸汽工作压力一般是4-6bar，当蒸汽实际工作压力变小时，冷凝水疏水阀前后压差变小，当蒸汽压力小于3.5bar时，冷凝水就现出现排水不畅，造成积压，同时由于蒸汽压力变小，饱和蒸汽的温度也会降低（见表1），从而导致石墨换热器加热能力不足。
（见图1），让冷凝水可以顺利排到收集罐内，保证蒸汽流通顺畅。但是打开的球阀不具备疏水阀的功能，冷凝水通过的同时，部分蒸汽也一齐进入到冷凝水管道中，由于热的蒸汽遇到相对较冷的冷凝水，会快速降温冷凝而在管道产生强烈的水锤，水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍；这种大幅度压强波动，可导致管道系统强烈振动，噪声，对管道系统有很大的破坏作用[3]，而石墨换热器石墨块设计的工作压力为7bar，试验压力为1.05bar，长期在这种水锤效应下，石墨换热器换热块、密封层很容易造成破裂损坏。从现场使用实际结果显示，1#、2#酸罐石墨换热器都出现了换热块渗漏，两种介质患漏情况，1#酸罐由于是带钢刚进入酸槽，热交换比较大，温度下降得比较多，旁通球阀打开的时间要长，开口度更大，水锤效应最明显，石墨换热器损坏的最快（1#酸罐已经更换2个石墨换热器），2#酸罐相比于1#酸罐情况稍好。而3#酸罐由于处在酸洗末端，热交换与前面两个罐相比较低，旁通球阀打开机会最少，开口度很小，水锤效应不明显，现在尚未发现石墨换热器出现明显内漏的情况。
图1 石墨换热器冷凝水排水简图
4 解决的方法和防范措施
（1）在石墨换热器冷凝水主管道疏水阀前面再加一个DN25疏水阀（如图2），当主管道内疏水阀不能及时排走积留冷凝水时，多余的水则通过增加的DN25疏水阀溢流排水，这样既能保证冷凝水能及时排走，也不会使蒸汽进入到冷凝水管道内，避免水锤效应，保护管网设备。
（2）增加冷凝水事故阀自动控制功能，通过对冷凝水电导率进行检测当检测到电导率超过设定值时，自打开阀门，将被污染的冷凝水排放到地沟，避免进入漂洗水循环系统。同时增加当机组停机时冷凝水事故阀自动打开排空冷凝水管道内冷凝水功能，这样可以有效防止启车时蒸汽阀突然打开带来的水锤效应。
图2 改造后的冷凝水疏水管路
5 结语
对酸洗线石墨换热器冷凝水排放管路进行改造后，不再出现石墨换热器加热能力不足够现象，保证了带钢的酸洗质量，而管网中水锤现象也消失，石墨换热器得到有效保护。
参考文献
[1]张安龙，揭乐标，彭建鄂，王飞朋，杨雯燕.石墨换热器在酸洗线中的应用[J].武钢科技，2011(4).