ขั้นตอนการบำรุงรักษาและการปรับปรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์

ในหน่วยสังเคราะห์คลอร์-อัลคาไลและไฮโดรเจนคลอไรด์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ถูกใช้ในการระบายความร้อนกรดไฮโดรคลอริก ระบายความร้อนก๊าซคลอรีนเปียก และดึงความร้อนจากการเจือจางกรดซัลฟิวริกกลับมาใช้ใหม่ โดยทั่วไปแล้ว สารที่เกี่ยวข้องจะเป็นกรดแก่ที่มีอุณหภูมิสูง ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์แบบรูบล็อก จะมีการเจาะช่องตัดกันลงในบล็อกกราไฟต์แข็ง ในขณะที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์แบบท่อและเปลือกประกอบด้วยชุดท่อที่ทำจากท่อกราไฟต์และแผ่นท่อ หลักการบำรุงรักษาสำหรับโครงสร้างทั้งสองประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการถอดประกอบ การทำความสะอาด การตรวจสอบ การซ่อมแซม การประกอบใหม่ และการทดสอบแรงดัน แม้ว่าขั้นตอนการปฏิบัติงานเฉพาะจะแตกต่างกัน การยกเครื่องเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ไม่ใช่เพียงแค่กระบวนการทำความสะอาดอย่างง่าย แต่เป็นกระบวนการที่ครอบคลุมซึ่งรวมถึงการวัดขนาดใหม่ การประเมินการอุดตันของท่อ และการซ่อมแซมพื้นผิวการปิดผนึก ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ จากข้อมูลจริงของโรงงานผลิตคลอร์-อัลคาไลในยุโรป พบว่าระยะเวลาการซ่อมบำรุงใหญ่ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์โดยทั่วไปอยู่ที่ 2.5 ถึง 4 ปี ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสารละลายแอนโนไลต์ในเซลล์อิเล็กโทรไลซิสและปริมาณละอองกรดที่ปะปนอยู่ เมื่อเลือกผู้ผลิตเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบอุณหภูมิของก๊าซคลอรีนที่ออกจากระบบ ปริมาณละอองกรด และปริมาณเกลือในสารละลายด่างที่โหลดเต็มที่ พารามิเตอร์เหล่านี้เป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์จำเป็นต้องได้รับการซ่อมบำรุงใหญ่ทุก 3 หรือ 5 ปี แม้ว่าจะมีข้อแตกต่างเล็กน้อยในภาระการออกแบบของเซลล์อิเล็กโทรไลซิสของญี่ปุ่นและเยอรมนี แต่ช่องกราไฟต์จะสึกกร่อนเร็วขึ้นในโรงงานที่มีการควบคุมละอองกรดไม่ดี ดังนั้นจึงต้องตรวจสอบแบบร่างของผู้ผลิตดั้งเดิมก่อนการซ่อมบำรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ทุกครั้ง

ขั้นตอนการบำรุงรักษาสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์แบบบล็อกและแบบท่อและเปลือก

การยกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบบล็อกกราไฟต์ครั้งใหญ่เริ่มต้นด้วยการถอดบล็อกกราไฟต์ออก ขั้นแรก ให้ถอดฝาบนและฝาล่างออก จากนั้นคลายสลักยึดเปลือกเพื่อดึงหรือดันเปลือกเหล็กออกจากบล็อกกราไฟต์เป็นชิ้นเดียว แล้วยกบล็อกกราไฟต์ออกไปยังพื้นที่บำรุงรักษา สำหรับการทำความสะอาด ให้เน้นการฉีดน้ำแรงดันสูงเข้าไปในช่องทางการไหลและช่องทางการระบายความร้อน สำหรับคราบตะกรันที่ฝังแน่น ให้ใช้การล้างด้วยกรด แต่ต้องควบคุมความเข้มข้นและอุณหภูมิของกรดอย่างเคร่งครัด หลังจากทำความสะอาดแล้ว ให้ทำการตรวจสอบด้วยสายตา การทดสอบด้วยสารแทรกซึมสี และการทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิค โดยเน้นที่รอยแตกและรอยรั่วที่จุดตัดของช่องทางต่างๆ ช่องทางแต่ละช่องที่ชำรุดไม่สามารถเปลี่ยนแยกได้ แต่ให้ทำการอุดช่องทางจำนวนเล็กน้อยโดยใช้กราไฟต์พัตตี้ทนกรดและปลั๊กกราไฟต์ หากรอยแตกส่งผลกระทบต่อบล็อกรับแรงดันทั้งหมด หรือหากสัดส่วนของช่องทางที่อุดเกินข้อกำหนดของผู้ผลิต ให้ดำเนินการเปลี่ยนบล็อกทั้งหมดโดยตรง พื้นผิวการปิดผนึกจะถูกขัดให้เรียบ และเปลี่ยนปะเก็นระหว่างบล็อกกราไฟต์กับเปลือก

ในระหว่างการประกอบใหม่ ส่วนประกอบต่างๆ จะถูกขันให้แน่นในลำดับย้อนกลับของการถอดประกอบ ตามด้วยการทดสอบแรงดันน้ำและความแน่นของอากาศ ซึ่งถือเป็นกระบวนการแบบครบวงจรที่จำเป็นสำหรับการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์อย่างครอบคลุม การยกเครื่องครั้งใหญ่ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์แบบท่อและเปลือกเริ่มต้นด้วยการดึงมัดท่อกราไฟต์ หลังจากถอดหัวออกแล้ว ให้ใช้อุปกรณ์ยกพิเศษหรือเครื่องดึงแกนเพื่อค่อยๆ ดึงมัดท่อกราไฟต์ทั้งหมดออกจากเปลือก เนื่องจากท่อกราไฟต์มีความเปราะสูง จึงไม่ควรดึงออกเป็นส่วนๆ หลังจากดึงมัดท่อกราไฟต์เสร็จแล้ว ควรบันทึกแรงดึง หากแรงดึงสูงผิดปกติ แสดงว่ามีคราบตะกรันในเปลือกหรือแผ่นกั้นติดขัด หลังจากดึงออกแล้ว ให้ฉีดน้ำแรงดันสูงทำความสะอาดมัดท่อกราไฟต์ทั้งด้านในและด้านนอก และทำความสะอาดด้านเปลือกแยกต่างหาก

ระหว่างการตรวจสอบ ให้ทำการวัดความหนาของผนัง ทดสอบด้วยสารแทรกซึมสี และทดสอบด้วยกระแสไหลวนกับท่อกราไฟต์แต่ละท่อแยกกัน ใช้การทดสอบการผ่านของลูกบอลเพื่อตรวจสอบการอุดตัน หากทำได้ ให้ทำการอุดท่อกราไฟต์ที่เสียหายแต่ละท่อโดยการกดปลั๊กกราไฟต์รูปกรวยเข้าไปที่ปลายท่อ หากมีท่อเสียหายหลายท่อหรือพื้นผิวซีลของแผ่นท่อเสียหาย ให้ดำเนินการเปลี่ยนชุดท่อกราไฟต์โดยตรง ซึ่งมีความน่าเชื่อถือมากกว่าการเปลี่ยนท่อทีละท่อ จุดสำคัญของการซ่อมแซมซีลแผ่นท่อคือซีลระหว่างท่อกราไฟต์กับแผ่นท่อ โดยใช้กาวหรือวงแหวนซีลกราไฟต์อัดตามที่ผู้ผลิตแนะนำ

ในระหว่างการติดตั้งใหม่ ชุดท่อกราไฟต์จะต้องถูกใส่กลับเข้าไปในตัวเรือนอย่างช้าๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการกระแทกกับแผ่นกั้น สุดท้าย การทดสอบแรงดันสำหรับการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ของอุปกรณ์ทั้งสองประเภทจะต้องดำเนินการตามมาตรฐานเดียวกัน ข้อกำหนดจะต้องไม่ลดลงเพียงเพราะเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อและเปลือกมีจุดรั่วไหลที่อาจเกิดขึ้นน้อยกว่า มิเช่นนั้น การซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์อาจต้องทำใหม่ทั้งหมด

ตารางสรุปเปรียบเทียบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์สองประเภท

ตารางต่อไปนี้แสดงคำศัพท์สำหรับขั้นตอนการบำรุงรักษาเดียวกันในโครงสร้างทั้งสองประเภทควบคู่กันไป เพื่ออำนวยความสะดวกในการอ้างอิงข้ามระหว่างใบสั่งงานหน้างานและเอกสารภาษาอังกฤษ แหล่งที่มาของความสับสนที่พบบ่อยที่สุดใน "การยกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์" คือการใช้คำศัพท์สลับกันสำหรับโครงสร้างแบบ "บล็อกและรู" และ "เปลือกและท่อ" ซึ่งนำไปสู่การสั่งซื้ออะไหล่ผิด ที่หน้างาน "การถอดชิ้นส่วนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์แบบบล็อก" มักเรียกง่ายๆ ว่า "การยกบล็อก" และ "การดึงมัดกราไฟต์" เรียกว่า "การสกัดแกน" อย่างไรก็ตาม ใบสั่งงานซ่อมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ใดๆ ต้องใช้คำศัพท์ภาษาอังกฤษแบบเต็ม

ข้อควรระวังทั่วไปสำหรับการซ่อมบำรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์

ไม่ว่าจะเป็นแบบบล็อกและรู หรือแบบเปลือกและท่อ ความเสี่ยงที่สำคัญที่สุดระหว่างการซ่อมบำรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์คือ แรงกระแทกและแรงเค้นเฉพาะจุด กราไฟต์ทนต่อแรงอัดแต่ไม่ทนต่อแรงดึง ดังนั้นจึงต้องใช้สลิงไนลอนขนาดกว้างหรืออุปกรณ์รองรับพิเศษในการยก และห้ามยึดตัวเครื่องกราไฟต์โดยตรงด้วยเชือกลวดเหล็กอย่างเด็ดขาด การเลือกวัสดุซีลมีความสำคัญมากกว่าที่คิด ในสภาพแวดล้อมที่มีกรดไฮโดรคลอริกหรือคลอรีนเปียก ต้องใช้อีลาสโตเมอร์ฟลูออริเนตหรือปะเก็นคอมโพสิตกราไฟต์แบบยืดหยุ่น ไม่สามารถใช้ปะเก็นยางธรรมดาแทนได้ ควรทำการทดสอบแรงดันน้ำที่ 1.3 ถึง 1.5 เท่าของแรงดันที่ออกแบบไว้เดิม ต้องเพิ่มแรงดันอย่างช้าๆ และต้องรักษาแรงดันไว้อย่างน้อย 30 นาที ต้องใช้น้ำปราศจากเกลือหรือน้ำที่มีคลอรีนต่ำในการทดสอบ

เอกสารทางเทคนิคของ Euro Chlor ระบุว่า รอบการซ่อมบำรุงสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ที่ใช้ในการระบายความร้อนด้วยก๊าซคลอรีนเปียก ควรประเมินจากปริมาณละอองกรดและความเข้มข้นของคลอรีนอิสระ มากกว่าพิจารณาจากชั่วโมงการใช้งานเพียงอย่างเดียว คู่มือการบำรุงรักษาของ Mersen และ SGL กล่าวถึงว่า การทดสอบความแน่นของก๊าซหลังจากการซ่อมบำรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์มีความสำคัญมากกว่าการทดสอบด้วยแรงดันน้ำ พวกเขาแนะนำให้ตรวจสอบการรั่วซึมขนาดเล็กก่อนโดยใช้ไนโตรเจนที่ความดันต่ำ 0.2 MPa ก่อนที่จะเพิ่มความดันไปที่ความดันทดสอบ เมื่อทำการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ ต้องตรวจสอบสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนบนผนังด้านในของเปลือกและขั้วบวกเสียสละด้วย เนื่องจากมักมองข้ามการกัดกร่อนด้านเปลือก สลักเกลียวหน้าแปลนควรขันให้แน่นอย่างสมมาตรในสามขั้นตอนตามข้อกำหนดของผู้ผลิต การขันแน่นเกินไปอาจทำให้หน้าแปลนกราไฟต์แตกได้ จากประสบการณ์ภาคสนามพบว่า สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการชำรุดเสียหายระหว่างการซ่อมบำรุง คือ ความเสียหายต่อท่อกราไฟต์ที่เกิดจากการงัดแงะระหว่างการถอดแกนกลาง การเลือกปะเก็นที่ไม่ถูกต้อง และน้ำที่เหลืออยู่ไม่ถูกระบายออกจนหมดหลังจากการทดสอบแรงดัน ซึ่งนำไปสู่การแตกร้าวเนื่องจากน้ำแข็งในฤดูหนาว เมื่อเลือกผู้ผลิตเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ควรให้ความสำคัญกับผู้ที่สามารถให้ข้อมูลขีดจำกัดการทำงานที่ครบถ้วนสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์และช่วงเวลาการซ่อมบำรุงที่แนะนำ หลีกเลี่ยงตัวแทนขายที่ให้ข้อมูลเฉพาะการใช้พลังงานและมองข้ามประเด็นที่เกี่ยวข้องกับละอองกรดและการเกิดตะกรัน

ขั้นตอนการบำรุงรักษาโดยละเอียดสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์

แต่ละขั้นตอนต่อไปนี้เป็นการดำเนินการที่ควบคุมได้ในกระบวนการซ่อมบำรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ และห้ามข้ามขั้นตอนใด ๆ ตารางด้านล่างแสดงคำศัพท์ภาษาอังกฤษที่สำคัญสำหรับทั้งแบบบล็อกและแบบท่อและเปลือกไว้เคียงข้างกัน ทำให้สะดวกต่อการใช้งานโดยตรงเมื่อสร้างใบสั่งงานและคำขออะไหล่ (สำหรับชิ้นส่วนที่เปลี่ยนใหม่ คุณสามารถติดต่อผู้รีไซเคิลโลหะมีค่าเพื่อทดสอบหาโลหะมีค่าได้)

ก่อนเริ่มขั้นตอนที่ 0 ของการซ่อมบำรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ ต้องขอใบอนุญาตทำงานและปฏิบัติตามขั้นตอนการล็อกเอาต์/แท็กเอาต์ หลังจากลดแรงดันในระบบแล้ว ให้ระบายของเหลวออกและไล่ก๊าซด้วยไนโตรเจนจนกว่าการทดสอบการตรวจจับก๊าซที่ติดไฟได้และก๊าซพิษจะผ่าน เมื่อทำการซ่อมบำรุงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ ขั้นตอนที่ 1 เกี่ยวข้องกับการถอดชิ้นส่วนโครงสร้าง: สำหรับหน่วยแบบบล็อกและรู ให้ถอดฝาปิดด้านปลายออกก่อน จากนั้นดันเปลือกออก และยกบล็อกกราไฟต์ออก สิ่งสำคัญในการถอดชิ้นส่วนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบบล็อกกราไฟต์คือการบันทึกความหนาของปะเก็นเดิมและตำแหน่งสัมพัทธ์ของเปลือกและบล็อกกราไฟต์ มิฉะนั้นอาจเกิดการคลาดเคลื่อนระหว่างการประกอบใหม่ สำหรับการดึงชุดท่อกราไฟต์แบบเปลือกและท่อ ต้องตรวจสอบการยึดติดของชุดท่อกับเปลือกก่อนดึงแกน หากจำเป็น ให้แช่ในน้ำหรือใช้ความร้อนจากไอน้ำเพื่อคลายออก การทำความสะอาดขั้นตอนที่ 2 ใช้เจ็ทน้ำแรงดันสูง โดยทั่วไปแรงดันจะควบคุมระหว่าง 500 ถึง 800 บาร์ ห้ามใช้หัวฉีดเหล็กในช่องกราไฟต์ การตรวจสอบขั้นที่ 3 ต้องรวมถึงการวัดขนาดและการตรวจจับรอยแตกบนพื้นผิว สำหรับแบบท่อและเปลือก ต้องมีการกำหนดหมายเลขให้กับท่อกราไฟต์แต่ละท่อ ในระหว่างขั้นตอนการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ การตัดสินใจขึ้นอยู่กับจำนวนรอยรั่วและความเสี่ยงต่อแรงดัน สำหรับแบบบล็อกและรู หากช่องทางมากกว่า 5% ถูกอุดตันหรือมีรอยแตกพาดผ่านหลายรู จะต้องเปลี่ยนทั้งหน่วย สำหรับแบบท่อและเปลือก หากท่อมากกว่า 10% ถูกอุดตันหรือพื้นผิวซีลของแผ่นท่อเสียหาย จะต้องเปลี่ยนชุดท่อทั้งหมด ในระหว่างขั้นตอนที่ 5 (การประกอบใหม่) สิ่งที่น่ากังวลที่สุดคือการสัมผัสที่แน่นระหว่างบล็อกกราไฟต์หรือชุดท่อกับเปลือก ต้องใช้แท่งนำทางในการกำหนดตำแหน่ง ในระหว่างขั้นตอนที่ 6 ของการยกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์ ต้องทำการทดสอบแรงดันแยกกันสำหรับการทดสอบแรงดันน้ำและแรงดันอากาศ การทดสอบแรงดันอากาศเพียงอย่างเดียวไม่สามารถใช้แทนการทดสอบแรงดันน้ำได้

หลังจากซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์เสร็จแล้ว ให้ปรับปรุงบันทึกการบำรุงรักษาและจัดเก็บตำแหน่งท่ออุดตัน หมายเลขซีเรียลของชิ้นส่วนที่เปลี่ยน และกราฟการทดสอบแรงดัน ความสำเร็จของการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์นั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับความสะอาดของพื้นผิวอุปกรณ์ แต่ขึ้นอยู่กับการไม่มีรอยรั่วที่จุดซีลทั้งหมดภายใน 48 ชั่วโมงหลังจากให้ความร้อน และการลดลงของแรงดันยังคงอยู่ในช่วงที่ออกแบบไว้ หลังจากซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์เสร็จแล้ว ให้ปรับปรุงบันทึกการบำรุงรักษาและจัดเก็บตำแหน่งของท่ออุดตัน หมายเลขซีเรียลของชิ้นส่วนที่เปลี่ยน และกราฟการทดสอบแรงดัน ความสำเร็จของการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์นั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับความสะอาดของพื้นผิวอุปกรณ์ แต่ขึ้นอยู่กับว่าจุดซีลทั้งหมดไม่มีรอยรั่วเป็นเวลา 48 ชั่วโมงหลังจากให้ความร้อน และการลดลงของแรงดันยังคงอยู่ในช่วงที่ออกแบบไว้ เมื่อเลือกผู้ผลิตเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ผมต้องการให้พวกเขามีบันทึกการซ่อมแซมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์จากโรงงานที่คล้ายกันในยุโรปหรืออเมริกาเหนือที่ใช้งานต่อเนื่องมาอย่างน้อยสามปี ผมให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับประสิทธิภาพของเครื่องดักจับละอองกรดและการเปลี่ยนแปลงความเป็นกรดของสารละลายแอนโนไลต์ เนื่องจากตัวบ่งชี้เหล่านี้จะแสดงให้เห็นว่าเซลล์อิเล็กโทรไลต์นั้นเข้ากันได้กับอุปกรณ์ปลายทางหรือไม่ ซึ่งนี่คือปัจจัยพื้นฐานในการยืดอายุการใช้งานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกราไฟต์