硫酸廢熱鍋爐的改造

　　廣東省云浮市磷肥廠采用硫鐵礦制硫酸，該廠10萬噸年硫酸的工藝流程中使用的中壓廢熱鍋爐型號為FR- 12/3.82-450該硫酸廢熱鍋爐包括沸騰層裝置（即沸騰焙燒爐）和鍋爐本體兩大部分沸騰爐中安裝了蒸發受熱面，它吸收硫鐵礦的一部分焙燒反應熱，使水變成蒸汽，同時使沸騰層溫度保持在85（±50°C范圍內。沸騰爐出口高溫爐氣、流向鍋爐I煙道的高低溫過熱器及1片水冷壁管。從下方經磚隔墻流經煙道8片蒸發面管束，從上方經磚墻流向I煙道7片蒸發面管束，再從下面經水冷管隔墻流經W煙道7片蒸發面管束（其中包括1片水冷管隔煙墻）爐氣溫度冷卻至380t20C，送至后面制酸工藝流程，既滿足硫酸工藝對爐氣溫度的要求，同時又回收了大量廢熱產生的副產品蒸汽，可用來發電等。

　　1.1鍋爐技術規范1. 1.1工藝條件礦種：混合礦（硫鐵礦）沸騰層溫度：850t5C爐氣出鍋爐溫度：380t 2C干爐氣成分：SO2，12 1.1.2鍋爐規范額定蒸發量（改造前）：12t/h過熱蒸汽壓力：3.82MPa過熱蒸汽溫度：450°C汽包工作壓力：4.22MPa給水溫度：104°C1.1.3鍋爐結構鍋爐本體為露天布置立式四煙道，汽包縱向布置在第、I、W煙道的爐頂上鍋爐本體的蒸發受熱面采用強制循環方式，沸騰層蒸發受熱面采用自然循環方式，兩者共用一個汽包，故為混合循環該鍋爐由張家港某鍋爐廠制造，自1996年10月安裝投產以來，生產一直不穩定，受熱面經常爆管（穿管）1998年底曾對過熱器減溫器過熱器的蒸汽連接管進行了改造，1999年初投入運行，但受熱面仍頻繁爆管與穿管，自1996年10月至2000年1月7日止共爆管與穿管21次每爆一次管造成的直接經濟損失約10萬元，此外，還要停產5~7天，其間接經濟損失就無法計算了。

　　2歷年來爆管匯總現將1996年11月至2000年1月歷次爆管情況匯總如表1所示表1爆管匯總表序號爆管時間爆管名稱與部位1996年11月4日I煙道水冷壁管上端彎頭部分開裂1997年3月31日低溫過熱器南側第2片上部彎頭處爆管，爆口長25cm，寬2.8mm 1997年4月10日低溫過熱器北側第3片上部彎頭邊爆管1997年5月2日低溫過熱器北側第2片上部彎頭邊的直管段爆管1997年6月18日高溫過熱器北側邊上一根與出口聯箱連接管靠墻邊焊縫裂紋泄漏1997年9月16日高溫過熱器北側第3片上面第二根彎頭爆管，裂口呈方圓形，3mm寬，I煙道水冷壁管束掛鉤熔斷，水冷壁管掉下，造成爆管低溫過熱器北側第4片上面彎頭爆管，裂紋長3.5mm，寬2.6mm 1998年4月10日1998年4月25日1998年6月25日低溫過熱器北側第4片上面爆管，管口裂紋長5cm 1998年8月22日沸騰爐二組蒸發面管有二根靠底層穿管高溫過熱器北側第4片上面起往下第三根彎頭爆管。

　　1999年3月31日高溫過熱器南側第1片上面彎頭處爆裂1999年4月24日W煙道蒸發受熱面南側出口管頂部往下第23根管有三處（點）穿管1999年6月14日高溫過熱器北側距墻第1片上面彎頭處爆管。

　　1999年8月13日低溫過熱器南側距墻第2片下面彎頭邊爆管。

　　1999年9月10日低溫過熱器北側第2片“眼睛”梁管扎的上管裂紋爆管1999年9月21日邊第2根管上翅片漏焊，造成煙氣走短路而穿管2000年1月7日該鍋爐自投入運行后共爆管21次，其中高溫過熱器爆管5次，低溫過熱器爆管7次，其成了重大的經濟損失。

　　3爆管原因分析頻繁爆管的原因是多種多樣的，有的是單一的原因，有的是多種原因綜合在一起所造成的現將爆管原因分析如下3.1鍋爐設計上的問題在設計上I煙道水冷壁管內的水位比汽包正常水位高1m，在正常運行時I、、I、W煙道的受熱面由循環熱水泵進行水的強制循環但因未設計安裝汽動給水泵，這樣在突然停電時比汽包水位高1m的I煙道水冷壁管內上部就缺水，而沸騰爐內熱量很多，溫度很高，一下子難以降下因此，1996年11月4日由于停電使I煙道水冷壁管內缺水，造成干燒過熱而爆管。

　　又如Ill-W煙道水冷隔煙墻頂部未設計翅片插入爐頂墻內，不能起到防漏煙隔煙墻的作甩正因為管上未焊翅片，密封不嚴，造成煙氣短路，在1998年4月25日Ill-W煙道水冷管隔煙墻上部穿管2鍋爐制造上的問題I-W煙道水冷管隔煙墻水上翅片在制造時漏焊，煙氣從漏焊處走短路，造成隔煙墻水管磨損而發生在1999年9月21日的穿管又如隔煙墻下部檔板未焊接安裝的面積有0.3m2大小。在安裝過程中雖然補焊（安裝）了，但仍然不嚴密，需經常檢修彌補完善鍋爐在安裝時一定要保證安裝質量，特別是焊接質量如高溫過熱器管束中的一根管與過熱器出口集箱連接的焊縫，在1997年6月18日停爐時，該焊縫由于安裝時施焊質量不佳而被拉裂爆管。

　　4鍋爐運行上的問題3.4.1超負荷運行他―面爆管這種頻繁的爆管給企業造CPufc汽包內的汽；水分離器本身存在缺陷V軟水xnkibookmark1 12t/h的鍋爐較長時間以15t/h超負荷運質量不佳，特別是Na+、SCfe含量嚴重超標，蒸汽帶水，造成高、低溫過熱器管內結污（鹽）垢，管壁超溫干燒而爆管，并從爆破管內發現有白色污（鹽）垢和SO2等雜物3.4.2頻繁開停爐經常因供電系統發生故障而停電、停爐，有時也有因制酸工藝系統酸管穿管或其他設備故障而停爐，而且停爐時間也不短，>幾h不等。停爐期間，爐氣中的SO2在溫度下降到露點溫度時形成稀硫酸，對受熱面產生腐蝕頻繁開停爐，受熱面管子頻繁地熱脹冷縮，溫度的頻繁變化產生交變熱應力。1997年6月18日高溫過熱器一根連接管焊縫泄漏，除焊接質量不佳外，開停爐頻繁也是造成該焊縫拉裂的一個重要原因3.4.3細礦粉的二次燃燒在礦料較細、礦料細而濕或沸騰爐鼓風開得過大時，細礦粉在沸騰爐中未焙燒完全就被拉到I煙道再進行燃燒，這種情況經常發生。這對I煙道的高、低溫過熱器和1片水冷壁管受熱面是很不利的，因此在1997年10月20日由于二次燃燒，結果把I煙道水冷壁管掛鉤燒熔化而斷裂，水冷壁管掉下造成爆管5受熱面的磨損在沸騰爐內靠近底層向下的受熱面磨損較為嚴重。在鍋爐本體就是煙道的進口與出口、I煙道的進口與出口、I-W煙道水冷隔墻的下面、I煙道的進口，即煙氣的轉彎處進出口、橫向和走短路、偏流等處的受熱面磨損較厲害有的部位腐蝕加上磨損，這樣穿管速度就加快。

　　6受熱面的腐蝕制酸爐氣的塵灰含S02，在停爐時，溫度下降，空氣從爐底灰斗及爐墻不嚴密處進入鍋爐內部，促使SO2轉化為SO3，再形成（冷凝）稀硫酸同時在每次爆管后，泄漏出的汽、水射向四周的受熱面，使掛灰形成了硫酸，粘糊在管管處有泄漏的汽水，使埋在墻內的管子吸收了帶硫酸的水分，這種隱患不易發現，腐蝕速度更快，會加速穿管。

　　4鍋爐改造根據鍋爐產生爆管的原因及存在的問題，采取了如下的鍋爐改造措施1第I煙道水冷壁的改造將水冷壁上端受熱面比原結構縮短約1000mm，受熱面管片頂標高低于鍋筒正常水位標高，以利于在停爐時水冷壁的冷卻保護，同時又安裝了汽動給水泵，在停電時汽泵投運，以確保鍋筒的正常水位。

　　2108mm范圍內向爐內側進行熱噴鍍鎳合金粉，以防止I煙道進口高溫含塵煙氣對水冷壁管的磨損。

　　水冷壁除上端吊掛固定外，還在整個受熱面上布置了抓釘，既可防止受熱面在高溫下變形，又可保證受熱面在高溫下自由膨月脹為了將10萬t/a硫酸生產線擴產至12萬t/a，焙燒爐沸騰層的冷卻水管受熱面六組全部更換，受熱面積由30m2增加到35m2，以滿足由于增產沸騰層移出熱量增大的需要。同時在管子表面受熱面及封頭表面堆焊碳化鎢防磨層，防止礦渣的磨摜3熱噴鍍鎳基合金粉防腐防磨層將第、I煙道蒸發受熱面進行了更換。由于、I煙道煙氣溫度仍較高，且也有一定的含塵量，為了防止含塵煙氣在煙道轉彎處磨損管子，故在受熱面管片的上下兩端光管部位進行了熱噴鍍鎳基合金粉，以防止受熱面管子的磨損與腐蝕壁上9C從-而留下了腐蝕穿管的隱Ima又如在Pul改善進入U0道煙氣流動sc.減少停爐時xnkibookmark2 4.4焙燒爐出口至鍋爐進口煙道的改進原焙燒爐煙氣由側出口接至鍋爐前進口，現改成由焙燒爐頂出口接至鍋爐頂進口，并將進口煙道鋼架立柱標高下降約1000mm這樣焙燒爐對鍋爐過熱器的熱輻射為了改善過熱器的運行環境，這次改造改變了煙氣對過熱器系統的沖刷流程將原煙氣先沖刷高溫過熱器、后沖刷低溫過熱器，改為煙氣先沖刷低溫過熱器、后沖刷高溫過熱器，以降低過熱器受熱面管子的壁溫，并對高低溫過熱器的受熱面積、蒸汽流速進行調整高溫過熱器采用042X4的管子材料為12Ci.lMVG；低溫過熱器采用38<4的管子，材料為12Cr1MoVG高低溫過熱器均采取了防磨措施，高溫過熱器采用9片管片布置4.6增大汽包容積4800mm，現更換為汽包直徑1500mm，壁厚46mm，長5790mm，并在汽包內增設了兩只旋風汽水分離器，這樣可以改善蒸汽的質量。

　　定期抽檢汽水品質各項指標，并經常分析各項指標的變化情況，發現有小問題，就及時進行處理，使各項指標在最佳范圍，并增加了汽水品質Na+、Si2監督項目。在停爐時，定期對過熱器用給水浸泡、反沖洗4.8嚴把設備制造質量和安裝質量關對進廠的設備一定要進行嚴格檢查與檢驗，符合技術要求才能驗收，然后方可進行安裝各種設備的安裝必須按技術規范進行，并要通過冷態試運行及熱態整體48h帶負荷運行，各參數達設計標準，無大缺陷，才能驗收為合格，然后投入正式運行。

　　9運行操作與維護設備投入運行后，值班人員必須集中精力認真監視各種儀表，勤于調整，使各參數均在合格范圍維修人員對備用設備要及時維修好，達到“隨時能開，開之能用”，真正起到備用的作甩該鍋爐經改造后投入運行已有6696h，各參數均達到設計標準，并取得了較好的效益。

　　目前，鍋爐已安全運行6696h，再也不像改造前那樣運行一個多月就發生一次爆管。

　　鍋爐的產汽量大大地增多了，每月產汽量達12000t左右，而改造前每月產汽量僅6750t左右，改造后比改造前每月增加產汽量約5250t由此，改造前與改造后相比，每月可增加發電量K106kWh，全年按10個月計算，可增加發電量10< 4元/（kWh）計，可增收400萬元3提高了硫酸的產量和質量改造前每月硫酸產量僅8120t，而改造后每月產量有11500t，每月增產硫酸3380t，一年按10個月計算，可增產硫酸33800t同時，硫酸的質量也提高了，成品硫酸濃度大于99.7%，透明度大于240mm進行硫鐵礦焙燒的沸騰爐，其燒出率增大了，為大于99.3%，而灰渣殘硫下降了，為小于0.32%改造前汽水品質較差，造成過熱器管內結污垢，影響管壁溫度，并造成超溫過熱而爆管因此，在鍋爐改造中加強了對汽水質量的管理，改造后汽水品質有了很大改善，見表2表2鍋爐改造前后汽水品質對比名稱改造前改造后補給水電導率16.飽和蒸汽過熱蒸汽由表2數值可見，汽水品質均在最佳范圍，這就為過熱器的安全運行提供了良好的條件。