硫酸废热锅炉的改造

硫酸废热锅炉的改造

广东省云浮市磷肥厂采用硫铁矿制硫酸，该厂10万吨年硫酸的工艺流程中使用的中压废热锅炉型号为FR- 12/3.82-450该硫酸废热锅炉包括沸腾层装置（即沸腾焙烧炉）和锅炉本体两大部分沸腾炉中安装了蒸发受热面，它吸收硫铁矿的一部分焙烧反应热，使水变成蒸汽，同时使沸腾层温度保持在85（±50°C范围内。沸腾炉出口高温炉气、流向锅炉I烟道的高低温过热器及1片水冷壁管。从下方经砖隔墙流经烟道8片蒸发面管束，从上方经砖墙流向I烟道7片蒸发面管束，再从下面经水冷管隔墙流经W烟道7片蒸发面管束（其中包括1片水冷管隔烟墙）炉气温度冷却至380t20C，送至后面制酸工艺流程，既满足硫酸工艺对炉气温度的要求，同时又回收了大量废热产生的副产品蒸汽，可用来发电等。

　　1.1锅炉技术规范1. 1.1工艺条件矿种：混合矿（硫铁矿）沸腾层温度：850t5C炉气出锅炉温度：380t 2C干炉气成分：SO2，12 1.1.2锅炉规范额定蒸发量（改造前）：12t/h过热蒸汽压力：3.82MPa过热蒸汽温度：450°C汽包工作压力：4.22MPa给水温度：104°C1.1.3锅炉结构锅炉本体为露天布置立式四烟道，汽包纵向布置在第、I、W烟道的炉顶上锅炉本体的蒸发受热面采用强制循环方式，沸腾层蒸发受热面采用自然循环方式，两者共用一个汽包，故为混合循环该锅炉由张家港某锅炉厂制造，自1996年10月安装投产以来，生产一直不稳定，受热面经常爆管（穿管）1998年底曾对过热器减温器过热器的蒸汽连接管进行了改造，1999年初投入运行，但受热面仍频繁爆管与穿管，自1996年10月至2000年1月7日止共爆管与穿管21次每爆一次管造成的直接经济损失约10万元，此外，还要停产5~7天，其间接经济损失就无法计算了。

　　2历年来爆管汇总现将1996年11月至2000年1月历次爆管情况汇总如表1所示表1爆管汇总表序号爆管时间爆管名称与部位1996年11月4日I烟道水冷壁管上端弯头部分开裂1997年3月31日低温过热器南侧第2片上部弯头处爆管，爆口长25cm，宽2.8mm 1997年4月10日低温过热器北侧第3片上部弯头边爆管1997年5月2日低温过热器北侧第2片上部弯头边的直管段爆管1997年6月18日高温过热器北侧边上一根与出口联箱连接管靠墙边焊缝裂纹泄漏1997年9月16日高温过热器北侧第3片上面第二根弯头爆管，裂口呈方圆形，3mm宽，I烟道水冷壁管束挂钩熔断，水冷壁管掉下，造成爆管低温过热器北侧第4片上面弯头爆管，裂纹长3.5mm，宽2.6mm 1998年4月10日1998年4月25日1998年6月25日低温过热器北侧第4片上面爆管，管口裂纹长5cm 1998年8月22日沸腾炉二组蒸发面管有二根靠底层穿管高温过热器北侧第4片上面起往下第三根弯头爆管。

　　1999年3月31日高温过热器南侧第1片上面弯头处爆裂1999年4月24日W烟道蒸发受热面南侧出口管顶部往下第23根管有三处（点）穿管1999年6月14日高温过热器北侧距墙第1片上面弯头处爆管。

　　1999年8月13日低温过热器南侧距墙第2片下面弯头边爆管。

　　1999年9月10日低温过热器北侧第2片“眼睛”梁管扎的上管裂纹爆管1999年9月21日边第2根管上翅片漏焊，造成烟气走短路而穿管2000年1月7日该锅炉自投入运行后共爆管21次，其中高温过热器爆管5次，低温过热器爆管7次，其成了重大的经济损失。

　　3爆管原因分析频繁爆管的原因是多种多样的，有的是单一的原因，有的是多种原因综合在一起所造成的现将爆管原因分析如下3.1锅炉设计上的问题在设计上I烟道水冷壁管内的水位比汽包正常水位高1m，在正常运行时I、、I、W烟道的受热面由循环热水泵进行水的强制循环但因未设计安装汽动给水泵，这样在突然停电时比汽包水位高1m的I烟道水冷壁管内上部就缺水，而沸腾炉内热量很多，温度很高，一下子难以降下因此，1996年11月4日由于停电使I烟道水冷壁管内缺水，造成干烧过热而爆管。

　　又如Ill-W烟道水冷隔烟墙顶部未设计翅片插入炉顶墙内，不能起到防漏烟隔烟墙的作甩正因为管上未焊翅片，密封不严，造成烟气短路，在1998年4月25日Ill-W烟道水冷管隔烟墙上部穿管2锅炉制造上的问题I-W烟道水冷管隔烟墙水上翅片在制造时漏焊，烟气从漏焊处走短路，造成隔烟墙水管磨损而发生在1999年9月21日的穿管又如隔烟墙下部档板未焊接安装的面积有0.3m2大小。在安装过程中虽然补焊（安装）了，但仍然不严密，需经常检修弥补完善锅炉在安装时一定要保证安装质量，特别是焊接质量如高温过热器管束中的一根管与过热器出口集箱连接的焊缝，在1997年6月18日停炉时，该焊缝由于安装时施焊质量不佳而被拉裂爆管。

　　4锅炉运行上的问题3.4.1超负荷运行他―面爆管这种频繁的爆管给企业造CPufc汽包内的汽；水分离器本身存在缺陷V软水xnkibookmark1 12t/h的锅炉较长时间以15t/h超负荷运质量不佳，特别是Na+、SCfe含量严重超标，蒸汽带水，造成高、低温过热器管内结污（盐）垢，管壁超温干烧而爆管，并从爆破管内发现有白色污（盐）垢和SO2等杂物3.4.2频繁开停炉经常因供电系统发生故障而停电、停炉，有时也有因制酸工艺系统酸管穿管或其他设备故障而停炉，而且停炉时间也不短，>几h不等。停炉期间，炉气中的SO2在温度下降到露点温度时形成稀硫酸，对受热面产生腐蚀频繁开停炉，受热面管子频繁地热胀冷缩，温度的频繁变化产生交变热应力。1997年6月18日高温过热器一根连接管焊缝泄漏，除焊接质量不佳外，开停炉频繁也是造成该焊缝拉裂的一个重要原因3.4.3细矿粉的二次燃烧在矿料较细、矿料细而湿或沸腾炉鼓风开得过大时，细矿粉在沸腾炉中未焙烧完全就被拉到I烟道再进行燃烧，这种情况经常发生。这对I烟道的高、低温过热器和1片水冷壁管受热面是很不利的，因此在1997年10月20日由于二次燃烧，结果把I烟道水冷壁管挂钩烧熔化而断裂，水冷壁管掉下造成爆管5受热面的磨损在沸腾炉内靠近底层向下的受热面磨损较为严重。在锅炉本体就是烟道的进口与出口、I烟道的进口与出口、I-W烟道水冷隔墙的下面、I烟道的进口，即烟气的转弯处进出口、横向和走短路、偏流等处的受热面磨损较厉害有的部位腐蚀加上磨损，这样穿管速度就加快。

　　6受热面的腐蚀制酸炉气的尘灰含S02，在停炉时，温度下降，空气从炉底灰斗及炉墙不严密处进入锅炉内部，促使SO2转化为SO3，再形成（冷凝）稀硫酸同时在每次爆管后，泄漏出的汽、水射向四周的受热面，使挂灰形成了硫酸，粘糊在管管处有泄漏的汽水，使埋在墙内的管子吸收了带硫酸的水分，这种隐患不易发现，腐蚀速度更快，会加速穿管。

　　4锅炉改造根据锅炉产生爆管的原因及存在的问题，采取了如下的锅炉改造措施1第I烟道水冷壁的改造将水冷壁上端受热面比原结构缩短约1000mm，受热面管片顶标高低于锅筒正常水位标高，以利于在停炉时水冷壁的冷却保护，同时又安装了汽动给水泵，在停电时汽泵投运，以确保锅筒的正常水位。

　　2108mm范围内向炉内侧进行热喷镀镍合金粉，以防止I烟道进口高温含尘烟气对水冷壁管的磨损。

　　水冷壁除上端吊挂固定外，还在整个受热面上布置了抓钉，既可防止受热面在高温下变形，又可保证受热面在高温下自由膨月胀为了将10万t/a硫酸生产线扩产至12万t/a，焙烧炉沸腾层的冷却水管受热面六组全部更换，受热面积由30m2增加到35m2，以满足由于增产沸腾层移出热量增大的需要。同时在管子表面受热面及封头表面堆焊碳化钨防磨层，防止矿渣的磨掼3热喷镀镍基合金粉防腐防磨层将第、I烟道蒸发受热面进行了更换。由于、I烟道烟气温度仍较高，且也有一定的含尘量，为了防止含尘烟气在烟道转弯处磨损管子，故在受热面管片的上下两端光管部位进行了热喷镀镍基合金粉，以防止受热面管子的磨损与腐蚀壁上9C从-而留下了腐蚀穿管的隐Ima又如在Pul改善进入U0道烟气流动sc.减少停炉时xnkibookmark2 4.4焙烧炉出口至锅炉进口烟道的改进原焙烧炉烟气由侧出口接至锅炉前进口，现改成由焙烧炉顶出口接至锅炉顶进口，并将进口烟道钢架立柱标高下降约1000mm这样焙烧炉对锅炉过热器的热辐射为了改善过热器的运行环境，这次改造改变了烟气对过热器系统的冲刷流程将原烟气先冲刷高温过热器、后冲刷低温过热器，改为烟气先冲刷低温过热器、后冲刷高温过热器，以降低过热器受热面管子的壁温，并对高低温过热器的受热面积、蒸汽流速进行调整高温过热器采用042X4的管子材料为12Ci.lMVG；低温过热器采用38<4的管子，材料为12Cr1MoVG高低温过热器均采取了防磨措施，高温过热器采用9片管片布置4.6增大汽包容积4800mm，现更换为汽包直径1500mm，壁厚46mm，长5790mm，并在汽包内增设了两只旋风汽水分离器，这样可以改善蒸汽的质量。

　　定期抽检汽水品质各项指标，并经常分析各项指标的变化情况，发现有小问题，就及时进行处理，使各项指标在最佳范围，并增加了汽水品质Na+、Si2监督项目。在停炉时，定期对过热器用给水浸泡、反冲洗4.8严把设备制造质量和安装质量关对进厂的设备一定要进行严格检查与检验，符合技术要求才能验收，然后方可进行安装各种设备的安装必须按技术规范进行，并要通过冷态试运行及热态整体48h带负荷运行，各参数达设计标准，无大缺陷，才能验收为合格，然后投入正式运行。

　　9运行操作与维护设备投入运行后，值班人员必须集中精力认真监视各种仪表，勤于调整，使各参数均在合格范围维修人员对备用设备要及时维修好，达到“随时能开，开之能用”，真正起到备用的作甩该锅炉经改造后投入运行已有6696h，各参数均达到设计标准，并取得了较好的效益。

　　目前，锅炉已安全运行6696h，再也不像改造前那样运行一个多月就发生一次爆管。

　　锅炉的产汽量大大地增多了，每月产汽量达12000t左右，而改造前每月产汽量仅6750t左右，改造后比改造前每月增加产汽量约5250t由此，改造前与改造后相比，每月可增加发电量K106kWh，全年按10个月计算，可增加发电量10< 4元/（kWh）计，可增收400万元3提高了硫酸的产量和质量改造前每月硫酸产量仅8120t，而改造后每月产量有11500t，每月增产硫酸3380t，一年按10个月计算，可增产硫酸33800t同时，硫酸的质量也提高了，成品硫酸浓度大于99.7%，透明度大于240mm进行硫铁矿焙烧的沸腾炉，其烧出率增大了，为大于99.3%，而灰渣残硫下降了，为小于0.32%改造前汽水品质较差，造成过热器管内结污垢，影响管壁温度，并造成超温过热而爆管因此，在锅炉改造中加强了对汽水质量的管理，改造后汽水品质有了很大改善，见表2表2锅炉改造前后汽水品质对比名称改造前改造后补给水电导率16.饱和蒸汽过热蒸汽由表2数值可见，汽水品质均在最佳范围，这就为过热器的安全运行提供了良好的条件。