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(wàn)噸年硫酸的工藝流程中使用的中壓廢熱鍋爐型號(hào)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(fā)受熱面，它吸收硫鐵礦的一部分焙燒反應(yīng)熱，使水變成蒸汽，同時(shí)使沸騰層溫度保持在85（±50°C范圍內(nèi)。沸騰爐出口高溫爐氣、流向鍋爐I煙道的高低溫過(guò)熱器及1片水冷壁管。從下方經(jīng)磚隔墻流經(jīng)煙道8片蒸發(fā)面管束，從上方經(jīng)磚墻流向I煙道7片蒸發(fā)面管束，再?gòu)南旅娼?jīng)水冷管隔墻流經(jīng)W煙道7片蒸發(fā)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(duì)爐氣溫度的要求，同時(shí)又回收了大量廢熱產(chǎn)生的副產(chǎn)品蒸汽，可用來(lái)發(fā)電等。

　　1.1鍋爐技術(shù)規(guī)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(guī)范額定蒸發(fā)量（改造前）：12t/h過(guò)熱蒸汽壓力：3.82MPa過(guò)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(jié)構(gòu)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(fā)受熱面采用強(qiáng)制循環(huán)方式，沸騰層蒸發(fā)受熱面采用自然循環(huán)方式，兩者共用一個(gè)汽包，故為混合循環(huán)該鍋爐由張家港某鍋爐廠制造，自1996年10月安裝投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)一直不穩(wěn)定，受熱面經(jīng)常爆管（穿管）1998年底曾對(duì)過(guò)熱器減溫器過(guò)熱器的蒸汽連接管進(jìn)行了改造，1999年初投入運(yùn)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(jīng)濟(jì)損失約10萬(wàn)元，此外，還要停產(chǎn)5~7天，其間接經(jīng)濟(jì)損失就無(wú)法計(jì)算了。

　　2歷年來(lái)爆管匯總現(xiàn)將1996年11月至2000年1月歷次爆管情況匯總?cè)绫?所示表1爆管匯總表序號(hào)爆管時(shí)間爆管名稱(chēng)與部位1996年11月4日I煙道水冷壁管上端彎頭部分開(kāi)裂1997年3月31日低溫過(guò)熱器南側(cè)第2片上部彎頭處爆管，爆口長(zhǎng)25cm，寬2.8mm 1997年4月10日低溫過(guò)熱器北側(cè)第3片上部彎頭邊爆管1997年5月2日低溫過(guò)熱器北側(cè)第2片上部彎頭邊的直管段爆管1997年6月18日高溫過(guò)熱器北側(cè)邊上一根與出口聯(lián)箱連接管靠墻邊焊縫裂紋泄漏1997年9月16日高溫過(guò)熱器北側(cè)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(guò)熱器北側(cè)第4片上面彎頭爆管，裂紋長(zhǎng)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(guò)熱器北側(cè)第4片上面爆管，管口裂紋長(zhǎng)5cm 1998年8月22日沸騰爐二組蒸發(fā)面管有二根靠底層穿管高溫過(guò)熱器北側(cè)第4片上面起往下第三根彎頭爆管。

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

　　1999年8月13日低溫過(guò)熱器南側(cè)距墻第2片下面彎頭邊爆管。

　　1999年9月10日低溫過(guò)熱器北側(cè)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(yùn)行后共爆管21次，其中高溫過(guò)熱器爆管5次，低溫過(guò)熱器爆管7次，其成了重大的經(jīng)濟(jì)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(xiàn)將爆管原因分析如下3.1鍋爐設(shè)計(jì)上的問(wèn)題在設(shè)計(jì)上I煙道水冷壁管內(nèi)的水位比汽包正常水位高1m，在正常運(yùn)行時(shí)I、、I、W煙道的受熱面由循環(huán)熱水泵進(jìn)行水的強(qiáng)制循環(huán)但因未設(shè)計(jì)安裝汽動(dòng)給水泵，這樣在突然停電時(shí)比汽包水位高1m的I煙道水冷壁管內(nèi)上部就缺水，而沸騰爐內(nèi)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(nèi)缺水，造成干燒過(guò)熱而爆管。

　　又如Ill-W煙道水冷隔煙墻頂部未設(shè)計(jì)翅片插入爐頂墻內(nèi)，不能起到防漏煙隔煙墻的作甩正因?yàn)楣苌衔春赋崞�，密封不�?yán)，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(wèn)題I-W煙道水冷管隔煙墻水上翅片在制造時(shí)漏焊，煙氣從漏焊處走短路，造成隔煙墻水管磨損而發(fā)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(guò)程中雖然補(bǔ)焊（安裝）了，但仍然不嚴(yán)密，需經(jīng)常檢修彌補(bǔ)完善鍋爐在安裝時(shí)一定要保證安裝質(zhì)量，特別是焊接質(zhì)量如高溫過(guò)熱器管束中的一根管與過(guò)熱器出口集箱連接的焊縫，在1997年6月18日停爐時(shí)，該焊縫由于安裝時(shí)施焊質(zhì)量不佳而被拉裂爆管。

　　4鍋爐運(yùn)行上的問(wèn)題3.4.1超負(fù)荷運(yùn)行他―面爆管這種頻繁的爆管給企業(yè)造CPufc汽包內(nèi)的汽；水分離器本身存在缺陷V軟水xnkibookmark1 12t/h的鍋爐較長(zhǎng)時(shí)間以15t/h超負(fù)荷運(yùn)質(zhì)量不佳，特別是Na+、SCfe含量嚴(yán)重超標(biāo)，蒸汽帶水，造成高、低溫過(guò)熱器管內(nèi)結(jié)污（鹽）垢，管壁超溫干燒而爆管，并從爆破管內(nèi)發(fā)現(xiàn)有白色污（鹽）垢和SO2等雜物3.4.2頻繁開(kāi)停爐經(jīng)常因供電系統(tǒng)發(fā)生故障而停電、停爐，有時(shí)也有因制酸工藝系統(tǒng)酸管穿管或其他設(shè)備故障而停爐，而且停爐時(shí)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(diǎn)溫度時(shí)形成稀硫酸，對(duì)受熱面產(chǎn)生腐蝕頻繁開(kāi)停爐，受熱面管子頻繁地?zé)崦浝淇s，溫度的頻繁變化產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。1997年6月18日高溫過(guò)熱器一根連接管焊縫泄漏，除焊接質(zhì)量不佳外，開(kāi)停爐頻繁也是造成該焊縫拉裂的一個(gè)重要原因3.4.3細(xì)礦粉的二次燃燒在礦料較細(xì)、礦料細(xì)而濕或沸騰爐鼓風(fēng)開(kāi)得過(guò)大時(shí)，細(xì)礦粉在沸騰爐中未焙燒完全就被拉到I煙道再進(jìn)行燃燒，這種情況經(jīng)常發(fā)生。這對(duì)I煙道的高、低溫過(guò)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(jié)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(nèi)靠近底層向下的受熱面磨損較為嚴(yán)重。在鍋爐本體就是煙道的進(jìn)口與出口、I煙道的進(jìn)口與出口、I-W煙道水冷隔墻的下面、I煙道的進(jìn)口，即煙氣的轉(zhuǎn)彎處進(jìn)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(shí)，溫度下降，空氣從爐底灰斗及爐墻不嚴(yán)密處進(jìn)入鍋爐內(nèi)部，促使SO2轉(zhuǎn)化為SO3，再形成（冷凝）稀硫酸同時(shí)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(nèi)的管子吸收了帶硫酸的水分，這種隱患不易發(fā)現(xiàn)，腐蝕速度更快，會(huì)加速穿管。

　　4鍋爐改造根據(jù)鍋爐產(chǎn)生爆管的原因及存在的問(wèn)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(jié)構(gòu)縮短約1000mm，受熱面管片頂標(biāo)高低于鍋筒正常水位標(biāo)高，以利于在停爐時(shí)水冷壁的冷卻保護(hù)，同時(shí)又安裝了汽動(dòng)給水泵，在停電時(shí)汽泵投運(yùn)，以確保鍋筒的正常水位。

　　2108mm范圍內(nèi)向爐內(nèi)側(cè)進(jìn)行熱噴鍍鎳合金粉，以防止I煙道進(jìn)口高溫含塵煙氣對(duì)水冷壁管的磨損。

　　水冷壁除上端吊掛固定外，還在整個(gè)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(wàn)t/a硫酸生產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)至12萬(wàn)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(chǎn)沸騰層移出熱量增大的需要。同時(shí)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(fā)受熱面進(jìn)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(zhuǎn)彎處磨損管子，故在受熱面管片的上下兩端光管部位進(jìn)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(jìn)入U(xiǎn)0道煙氣流動(dòng)sc.減少停爐時(shí)xnkibookmark2 4.4焙燒爐出口至鍋爐進(jìn)口煙道的改進(jìn)原焙燒爐煙氣由側(cè)出口接至鍋爐前進(jìn)口，現(xiàn)改成由焙燒爐頂出口接至鍋爐頂進(jìn)口，并將進(jìn)口煙道鋼架立柱標(biāo)高下降約1000mm這樣焙燒爐對(duì)鍋爐過(guò)熱器的熱輻射為了改善過(guò)熱器的運(yùn)行環(huán)境，這次改造改變了煙氣對(duì)過(guò)熱器系統(tǒng)的沖刷流程將原煙氣先沖刷高溫過(guò)熱器、后沖刷低溫過(guò)熱器，改為煙氣先沖刷低溫過(guò)熱器、后沖刷高溫過(guò)熱器，以降低過(guò)熱器受熱面管子的壁溫，并對(duì)高低溫過(guò)熱器的受熱面積、蒸汽流速進(jìn)行調(diào)整高溫過(guò)熱器采用042X4的管子材料為12Ci.lMVG；低溫過(guò)熱器采用38<4的管子，材料為12Cr1MoVG高低溫過(guò)熱器均采取了防磨措施，高溫過(guò)熱器采用9片管片布置4.6增大汽包容積4800mm，現(xiàn)更換為汽包直徑1500mm，壁厚46mm，長(zhǎng)5790mm，并在汽包內(nèi)增設(shè)了兩只旋風(fēng)汽水分離器，這樣可以改善蒸汽的質(zhì)量。

　　定期抽檢汽水品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)，并經(jīng)常分析各項(xiàng)指標(biāo)的變化情況，發(fā)現(xiàn)有小問(wèn)題，就及時(shí)進(jìn)行處理，使各項(xiàng)指標(biāo)在最佳范圍，并增加了汽水品質(zhì)Na+、Si2監(jiān)督項(xiàng)目。在停爐時(shí)，定期對(duì)過(guò)熱器用給水浸泡、反沖洗4.8嚴(yán)把設(shè)備制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量關(guān)對(duì)進(jìn)廠的設(shè)備一定要進(jìn)行嚴(yán)格檢查與檢驗(yàn)，符合技術(shù)要求才能驗(yàn)收，然后方可進(jìn)行安裝各種設(shè)備的安裝必須按技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，并要通過(guò)冷態(tài)試運(yùn)行及熱態(tài)整體48h帶負(fù)荷運(yùn)行，各參數(shù)達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)大缺陷，才能驗(yàn)收為合格，然后投入正式運(yùn)行。

　　9運(yùn)行操作與維護(hù)設(shè)備投入運(yùn)行后，值班人員必須集中精力認(rèn)真監(jiān)視各種儀表，勤于調(diào)整，使各參數(shù)均在合格范圍維修人員對(duì)備用設(shè)備要及時(shí)維修好，達(dá)到“隨時(shí)能開(kāi)，開(kāi)之能用”，真正起到備用的作甩該鍋爐經(jīng)改造后投入運(yùn)行已有6696h，各參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并取得了較好的效益。

　　目前，鍋爐已安全運(yùn)行6696h，再也不像改造前那樣運(yùn)行一個(gè)多月就發(fā)生一次爆管。

　　鍋爐的產(chǎn)汽量大大地增多了，每月產(chǎn)汽量達(dá)12000t左右，而改造前每月產(chǎn)汽量?jī)H6750t左右，改造后比改造前每月增加產(chǎn)汽量約5250t由此，改造前與改造后相比，每月可增加發(fā)電量K106kWh，全年按10個(gè)月計(jì)算，可增加發(fā)電量10< 4元/（kWh）計(jì)，可增收400萬(wàn)元3提高了硫酸的產(chǎn)量和質(zhì)量改造前每月硫酸產(chǎn)量?jī)H8120t，而改造后每月產(chǎn)量有11500t，每月增產(chǎn)硫酸3380t，一年按10個(gè)月計(jì)算，可增產(chǎn)硫酸33800t同時(shí)，硫酸的質(zhì)量也提高了，成品硫酸濃度大于99.7%，透明度大于240mm進(jìn)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(zhì)較差，造成過(guò)熱器管內(nèi)結(jié)污垢，影響管壁溫度，并造成超溫過(guò)熱而爆管因此，在鍋爐改造中加強(qiáng)了對(duì)汽水質(zhì)量的管理，改造后汽水品質(zhì)有了很大改善，見(jiàn)表2表2鍋爐改造前后汽水品質(zhì)對(duì)比名稱(chēng)改造前改造后補(bǔ)給水電導(dǎo)率16.飽和蒸汽過(guò)熱蒸汽由表2數(shù)值可見(jiàn)，汽水品質(zhì)均在最佳范圍，這就為過(guò)熱器的安全運(yùn)行提供了良好的條件。