一种热管换热器中热管的有效性检测方法与流程

1.本发明涉及一种热管换热器中热管的有效性检测方法，属于热管检测领域。


背景技术：

2.加热炉是炼化生产装置的大功率耗能设备，加热炉效率的高低对于装置单位产品的能耗有非常大的影响。而加热炉效率的高低影响因素与氧含量、排烟温度、漏风量有密切的关系，研究显示，烟气的排烟温度是影响加热炉效率的主要因素。
3.烟气排烟温度的降低，一般利用换热器将烟气和燃烧用空气进行热交换来实现。通过烟气与燃烧用空气的热交换，提高了燃烧用空气的温度，降低了烟气的温度，从而实现加热炉烟气余热的回收。换热器主要有热管换热器、板式换热器等，因翅片式热管换热器在耐腐蚀、抗烟气结垢等方面有优势，翅片式热管换热器的使用量较大。
4.翅片式热管换热器由许多独立的翅片热管组成，在使用过程中，不可避免的会出现翅片热管的外部结垢、腐蚀或内部破真空等失效情况的发生，导致烟气排烟温度上升，加热炉效率下降。
5.翅片式热管换热器设置有高温侧与低温侧，两侧之间采用密封结构进行分割。以翅片热管的长度方向的中心为界，将翅片热管的长度方向的两侧分别称为高温段和低温段，其中高温段位于翅片式热管换热器的高温侧，低温段位于翅片式热管换热器的低温侧。
6.目前，对翅片热管的有效性检测一般采用水浴法，在检测时，需要将翅片热管从翅片式热管换热器中全部抽出，再进行水浴检测。大型的翅片式热管换热器的热管长度较长，加热炉余热回收换热器的热管一般6米长。在进行水浴检测时，需要将抽出的翅片热管每3-5根绑扎为一组，由吊运设备垂直吊运，将翅片热管的高温段完全浸入高温水浴槽内，再逐根检查翅片热管低温段的温度，根据热管高温段与低温段的温度差判断热管的有效性，并对失效的翅片热管进行修理。
7.每台翅片式热管换热器中的翅片热管数量不等，大型的翅片式热管换热器中具有一千余根翅片热管，采用水浴法进行有效性检测，不但工作量巨大，检测周期长、费用高以及准确性差，而且存在无法准确得知翅片热管的失效位置等缺点。


技术实现要素：

8.本技术的目的是提供一种简便高效的热管换热器中热管的有效性检测方法，利用该方法，在检测时，无需将热管从热管换热器中取出，并逐根进行检测，以克服现有检测技术中操作复杂、工作量大、检测周期长、准确性差的问题，同时还能准确获知热管的失效位置，极大地降低了检测费用。
9.为实现上述目的，本技术提供一种热管换热器中热管的有效性检测方法，其具体为将热风引入热管换热器的高温侧，对热管换热器的低温侧的温度场进行热成像，根据热成像图像显示的热分布场确定热管的有效性。具体地，该热管换热器为翅片式热管换热器，该热管为翅片式热管。
10.本技术中，将热风引入热管换热器的高温侧，利用热管自身的热传导性能，如果热量能够顺利地由高温侧传递到低温侧，使热管的低温侧的温度升高，使得高温侧与低温侧之间的温度差低于设定温度差，则热管有效。当热管失效后，其导热性能变差，高温侧的热量无法顺利地传递到低温侧，使得高温侧与低温侧之间的温度差超过设定的温度差。利用该温度差的变化即可确定热管的有效性。
11.热成像图像中，不同颜色的区域对应不同的温度，通过与标准温度色卡比对，即可获得不同颜色区域对应的温度。
12.进一步，在检测过程中，热管换热器中热管的位置与热管换热器正常工作时的位置相同。即在本技术中，在检测过程中，热管保持在原位，不进行移动或拆卸，这使得在检测过程，具有较少的工作量，只需在检测完成后，将失效的热管进行更换即可。
13.本技术的检测方法，是一种原位检测方法，在检测过程中，热管换热器中热管的位置与热管换热器正常工作时的位置相同。采用本技术方法检测时无需将热管从换热器中抽出，只需在检测后，将需要维修更换的失效热管抽出送修即可。由于失效区域的温度传递性极差，使得失效区域的温度无法升高，在进行检测时，温度几乎保持在原位，相对于周围未失效热管的温度，为温度较低的区域，因此采用本技术方法检测还可以标出热管上失效的准确位置，进而对失效热管进行有针对性的修复。
14.利用现有技术水浴法进行检测，需要将所有热管从热管换热器中全部抽出，并逐个进行温度检测，每检测一次费用较高，甚至高于新购热管换热器的费用，而利用本技术方法进行检测，相比于水浴法检测，费用大幅降低，对于大型的热管换热器，费用可以降低75％以上。
15.具体地，该有效性检测方法具体包括如下步骤：
16.(1)将热风引入热管换热器的高温侧；
17.(2)对热管换热器的低温侧进行热成像，得到热成像图像；
18.(3)对照标准温度色卡，解析热成像图像中不同颜色区域对应的温度，获得热管换热器的低温侧的各区域温度；
19.(4)根据低温侧的各区域温度与高温侧热风温度的第一温度差，判断低温侧的各区域内的热管的有效性，确定低温侧的失效区域；
20.(5)对低温侧的失效区域内的热管逐个进行温度检测，根据各热管的低温侧的端头温度与高温侧热风温度的第二温度差，确定热管的有效性。
21.在热管换热器工作时，烟气出口端的温度相对较低，易于出现露点腐蚀，使得热管位于烟气出口端的端部容易因发生露点腐蚀而损坏，使得该端部成为易于发生热管失效的区域，在对热管逐个进行温度检测时，可以对该区域的热管部位进行单独拍摄成像，可以提高检测效率。
22.即，本技术可先对热管换热器所有热管的低温侧进行拍摄成像，确定失效区域，再对失效区域内容易出现失效的热管部位单独拍摄成像，进而准确确定失效的热管及失效的准确位置；或者，可先对所有热管的低温侧进行拍摄成像，再将容易出现失效热管的部位单独测量成像，然后分别分析比对，以进一步提高检测的准确性，防止漏检。
23.为了准确检测出失效的热管，以及热管具体的失效位置，可以在拍摄热成像图之后，再用温度测量仪器，比如点式红外线测温仪，对失效部位的每根热管进行单独检测，以
判断是否失效，准确找出失效的热管，标记并更换失效的热管。
24.本技术中，采用了分步检测的方式来确定失效的热管，首先是对低温侧进行热成像，获得整个低温侧的温度分布，并根据低温侧各区域的温度与高温侧热风温度的第一差值来确定失效区域，然后再对失效区域的热管进行逐根检测，以确定具体的失效热管，采用该有效性检测方法，能够较快地完成对所有的热管的检测。
25.具体地，将热风引入热管换热器的高温侧后，在4-6分钟后，再对热管换热器的低温侧进行热成像。
26.热风通过高温侧的时间过短，热量平衡时间不够，无法使热管的低温侧达到稳定的温度，导致检测结果不准确。热风通过高温侧时间过长，会增加能量消耗，造成不必要的浪费。
27.具体地，为避免产生漏检，步骤(4)中，步骤(4)中，当低温侧的被检区域的温度与高温侧热风温度的第一温差≤35℃时，该被检区域为有效区域；当该第一温差＞35℃时，该被检区域为失效区域。步骤(5)中，计算热管的低温侧的端头温度与高温侧热风温度的第二温差，当该第二温差≤35℃时，该热管为有效热管；当该第二温差＞35℃时，该热管为失效热管。在上述第一温差和第二温差的限制下，能够准确地将失效的热管检测出来。
28.具体地，在进行热成像时，对热管换热器的低温侧进行全区域一次拍摄后获得热成像图像；或将热管换热器的低温侧划分为至少两个分区域，并对各分区域分别进行拍摄后获得热成像图像。根据热管换热器的不同型号，采用不同的方法进行拍摄，以获得热成像图像，当低温侧的总面积较少时，可以采用一次拍摄完成热图像图像，当低温侧的面积较大时，可以采用分区域拍摄的方式完成低温侧的热成像图像。
29.另外，可以采用分区域多次拍摄的方法，缩小每次拍摄的区域范围，提高每次拍摄图像的分辨率，从而提高检测的准确性，
30.具体地，热风的温度为80-100℃。热风温度过低会造成检测灵敏度降低，检测时间延长，热风温度过高，操作难度增加，安全性降低，且能源损耗提高。
31.为了进一步提高检测的准确性和便利性，本技术中，热管换热器中热管的有效性检测方法，包括顺序相接的如下步骤：
32.(1)将热管换热器的低温侧盖板卸下；启动引风机，将80-100℃的热风引入到热管换热器的高温侧，持续4-6分钟；
33.(2)用热成像仪对热管换热器的热管的低温侧进行整体热成像，得到全局热成像图像；
34.(3)对照标准温度色卡，对全局热成像图像中不同的颜色解析为相应的温度，获得热管换热器的低温侧的各区域温度；。
35.(4)根据低温侧各区域温度与高温侧热风温度的温度差判断该区域热管的有效性，低温侧被检区域温度与高温侧热风温度的温度差＞35℃时，该区域为失效区域，标记为第一失效区域；
36.对热管换热器的低温侧靠近烟气出口的区域进行单独热成像，得到该区域的局部热成像图；对照标准温度色卡，解析局部热成像图中不同颜色区域对应的温度；根据局部热成像图中各区域温度与高温侧热风温度的温度差判断该区域热管的有效性，温度差＞35℃时，该区域为失效区域，标记为第二失效区域；
37.(5)对第一失效区域以及第二失效区域内的热管逐个进行温度检测，根据各热管端头温度与高温侧热风温度的温度差确定热管的有效性，准确找出失效热管；
38.在完成检测后，将失效的热管进行更换，对失效的热管送厂家修复再生，恢复其功能。
39.本技术中，热管换热器的热管有效性的检测为原位检测，省时、省力、省费用，检测时无需将热管抽出，只需将检测失效的热管抽出更换即可，且可标出热管上失效的准确位置，进而有针对性的进行修复；操作方便，可缩短检测周期，以保持加热炉长周期、高效运行，节能降耗。
附图说明
40.图1为热管换热器的结构简图。
41.图2为实施例1中步骤(2)所拍摄的温度场分布情况。
42.图3为实施例1中步骤(5)所拍摄的温度场分布情况。
具体实施方式
43.在以下各实施例和对比例中，具体对翅片式热管换热器中的翅片热管进行检测，其中翅片热管的规格为：φ42
×
3.5
×
6520sn10q-156 20g。
44.以下首先对翅片式热管换热器的结构进行说明，请参阅图1，
45.翅片式热管换热器包括换热器壳体1，换热器壳体1内部通过隔板2分为低温侧3和高温侧4两个部分，低温侧3通入空气等冷流体；高温侧4通入烟气等热流体。换热器壳体设有可以打开的盖板5。在隔板2上开设有过孔6，翅片热管7穿过该过孔6，翅片热管的一半位于换热器壳体的高温侧，翅片热管的另一半位于换热器壳体的低温侧。过孔内设有密封件，使高温侧与低温侧互不相通。
46.在以下各实施例和对比例中，热成像图采用红外线成像法获得，所用仪器为flir systems公司thermacam p65红外热像仪，标准温度温度色卡为热成像仪附带。
47.在以下各实施例和对比例中，单根翅片热管的温度采用特安斯(tasi)ta603高温测温仪测量。
48.实施例1
49.对上述翅片式热管换热器按照以下顺序相接的步骤进行检测：
50.(1)将翅片式热管换热器的低温侧的盖板卸下；启动引风机，将温度为90℃的热风引入到翅片式热管换热器的高温侧，持续5分钟。
51.(2)用热成像仪对翅片式热管换热器的翅片热管的低温侧进行整体热成像，得到全局热成像图像。
52.(3)对照标准温度色卡，对全局热成像图像中不同的颜色解析为相应的温度，获得翅片式热管换热器的低温侧的各区域温度。
53.(4)将温度低于55℃的区域标记为第一失效区域。
54.(5)对翅片式热管换热器的低温侧，靠近烟气出口的区域进行单独热成像，与标准温度色卡比对，将温度低于55℃的区域标记为第二失效区域。
55.即低温侧的各区域温度与热风温度的第一温度差＞35℃的区域被标记为失效区
域。
56.(6)在第一失效区域和第二失效区域内，用点式红外线测温仪对各翅片热管进行单独测量，获得各翅片热管的低温侧的端头温度，将低温侧的端头温度低于55℃的翅片热管标记为失效热管，即低温侧的端头温度与热风温度的第二温度差＞35℃的翅片热管标记为失效翅片热管，对失效翅片热管进行更换。并对更换下来的失效翅片热管进行维修。
57.检测时间为2天，检测费用为20万人民币。
58.比较例1
59.采用水浴检测法对实施例1中的翅片式热管换热器进行复查：将所有的翅片热管从翅片式热管换热器中抽出，按照每组5根的方式，将翅片热管的高温端朝下垂直放入到水浴槽中，使翅片热管总长的1/2浸入到水中5分钟，水温控制在80℃，逐根检查翅片热管的传热情况，如翅片热管的顶端温度低于45℃，则为不合格。检测结果与实施例1的检测结果相同，未出现漏检情况。检测时间为20天，检测费用为140万人民币。
60.采用实施例1和比较例1对十台不同的翅片式热管换热器分别进行检测，均未出现漏检情况，证明本技术中的检测方法，可以用于翅片式热管换热器中翅片热管失效的检测。
61.从上述实施例和对比例可以看出，由于能够准确地检测出实效的翅片热管，且在检测时无需将翅片热管从换热器壳体内抽出，仅需要将实效的翅片热管抽出进行更换即可，使得本技术能够大幅度地缩短检测时间，并降低检测费用。