科技簡訊

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三廢混燃鍋爐過熱器頻繁爆管的原因分析及解決措施

1 存在的問題

安徽晉煤中能化工股份有限公司泉盛公司的第1臺三廢混燃鍋爐于2013年投產(chǎn)。該三廢混燃鍋爐蒸汽壓力為9.8 MPa，蒸汽溫度為540 ℃，負(fù)荷為60 t/h，其中60%的負(fù)荷回收造氣系統(tǒng)的吹風(fēng)氣、合成廢氣、脫碳系統(tǒng)廢氣，另外40%的負(fù)荷回收造氣爐爐渣、造氣系統(tǒng)的煤末。該三廢混燃鍋爐投運初期出現(xiàn)汽包到過熱器間的蒸汽壓差大，設(shè)計最大值為1.2 MPa，實際達2.0 MPa，并且連續(xù)多次出現(xiàn)高溫過熱器管爆破現(xiàn)象。

2 原因分析

該三廢混燃鍋爐高溫過熱器第1次爆管后，采取悶堵處理(即將損壞的管子從兩頭集箱處截斷，再將管子的根部管口焊住)，但運行后又連續(xù)出現(xiàn)2次過熱器爆管，都發(fā)生在高溫段。為了查找原因，將過熱器管彎頭鋸開，發(fā)現(xiàn)爆破的過熱器管彎頭內(nèi)有類似于氧化鐵銹類的物質(zhì)堵塞。為此，將三廢混燃鍋爐高溫段過熱器管全部從集箱割下，在爐外進行酸洗和通球試驗，通球合格后再將過熱器回裝。

分析導(dǎo)致高溫段過熱器管堵塞的原因：

(1)造氣系統(tǒng)吹風(fēng)氣的重風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致三廢混燃鍋爐的負(fù)荷忽高忽低，蒸汽壓力和溫度波動大，使過熱器管內(nèi)的氧化皮在溫度、流速反復(fù)波動下脫落。

(2)煮爐時爐水水質(zhì)差，短時間的滿水導(dǎo)致爐水中鹽分雜質(zhì)進入過熱器管。

(3)從過熱器管工藝設(shè)計來看，低溫段采用20根Φ42 mm的12Gr1MoVG材質(zhì)的管子，高溫段采用32根Φ42 mm的12Gr1MoVG材質(zhì)的管子，這樣在低溫過熱器管內(nèi)蒸汽流速較快，而在高溫過熱器管內(nèi)蒸汽流速較低溫過熱器管降低約一半。由于蒸汽流速減慢，從低溫過熱器內(nèi)脫落的氧化鐵銹類等雜質(zhì)都被吹入高溫過熱器，且過熱器管采用小彎曲半徑，增大了管道彎頭處的阻力。當(dāng)蒸汽流速減慢時，氧化鐵銹類物質(zhì)、結(jié)晶鹽都沉積在高溫過熱器管底部的彎頭內(nèi)，部分彎頭的固體雜質(zhì)沉積到一定量時，這些過熱器管內(nèi)流通的蒸汽量減少甚至不通蒸汽，而管外是800 ℃的高溫?zé)煔猓瑢?dǎo)致過熱器管過熱，發(fā)生蠕變脫碳，最終導(dǎo)致爆管。

(4)低溫過熱器后(高溫過熱器前)的一級減溫水閥關(guān)不死，在負(fù)荷波動的情況下，加劇了高溫過熱器管內(nèi)蒸汽溫度的波動，加速了管內(nèi)氧化鐵銹類物質(zhì)的脫落。

3 改進及防范措施

將過熱器管彎頭由小彎曲半徑改為大彎曲半徑，減小彎頭部位的阻力；增加低溫過熱器管的數(shù)量，縮短單根管的長度，在受熱面積不變的情況下，確保高、低溫過熱器管內(nèi)蒸汽流速均勻；合理調(diào)整造氣吹風(fēng)氣送氣順序，避免重風(fēng)現(xiàn)象，穩(wěn)定三廢混燃鍋爐的負(fù)荷、蒸汽壓力和蒸汽溫度，降低過熱器管內(nèi)氧化皮脫落的機會；更換減溫水閥門，保證減溫水量可控，避免蒸汽溫度大幅波動；提高減溫水品質(zhì)(一般的減溫水都來自給水)，防止噴水式減溫器的減溫水含鹽量大而沉積到高溫過熱器管內(nèi)；嚴(yán)格控制鍋爐水位，防止?fàn)t水將其中鹽分帶入過熱器。

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400 丁 勇 宋竹根)

Ф 1 500 mm間歇式熔硫釜運行總結(jié)

中鹽安徽德邦化工有限公司現(xiàn)有合成氨年生產(chǎn)能力150 kt，變換氣流量84 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，脫硫工段采用DDS濕法脫硫工藝，使用低硫煤為原料，采用Ф 1 500 mm間歇式熔硫釜熔硫。脫硫系統(tǒng)進口氣體中H2S質(zhì)量濃度為0.5 g/m3，變脫后氣體中H2S質(zhì)量濃度為8.5 mg/m3，脫硫效率為98.3%，設(shè)計日產(chǎn)硫黃0.69 t。

1 工藝流程及熔硫釜設(shè)計參數(shù)

工藝流程：再生槽溢流出來的硫泡沫進入泡沫槽，用泡沫泵將硫泡沫送往壓濾機，經(jīng)過濾后濾液回至再生槽。當(dāng)進料壓力達0.4～0.5 MPa時，停止進料，打開濾板開始卸料，將濾餅送入熔硫釜熔硫。

該間歇式熔硫釜容器類別為一類，設(shè)備連接法蘭標(biāo)準(zhǔn)HG 20592—2009，間歇式熔硫釜有關(guān)參數(shù)見表1。

表1 間歇式熔硫釜有關(guān)參數(shù)

2 存在的問題

前期使用0.5 MPa飽和蒸汽熔硫，在運行過程中，夾套蒸汽壓力及釜內(nèi)盤管壓力達不到要求，導(dǎo)致釜內(nèi)壓力偏低，只能達到0.2 MPa，熔硫時間較長，多次出現(xiàn)熔硫不透的現(xiàn)象。由于熔硫不透，致使硫顆粒分層不明顯，放硫過程中硫黃夾渣，容易發(fā)生放硫堵塞現(xiàn)象。為此，有時需要在熔硫釜內(nèi)加入硫膏進行混合熔硫，導(dǎo)致蒸汽消耗量大，增加了生產(chǎn)成本。

3 改造措施

2015年9月，該熔硫釜投運；2015年11月，對蒸汽管線進行了改造，由150 ℃飽和蒸汽改為180 ℃過熱蒸汽。改造前、后蒸汽工藝參數(shù)對比見表2。

表2 改造前、后蒸汽工藝參數(shù)對比

4 結(jié)語

蒸汽管線改造后，間歇式熔硫釜運行平穩(wěn)，硫黃周產(chǎn)量由改造前的2.96 t增加至4.44 t。由于目前采用低硫煤，該臺熔硫釜處理硫黃的能力還能提高，這為今后高硫煤的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

(中鹽安徽德邦化工有限公司安徽淮南232001 盧 軍)

脫硫及變脫工段熔硫裝置改造

山東晉煤明水化工集團有限公司明泉化肥廠400 kt/a甲醇裝置脫硫及變脫工段采用栲膠濕式氧化法工藝，脫硫液再生過程中產(chǎn)生的硫泡沫經(jīng)熔硫裝置加工為硫黃塊。

1 存在的問題

原熔硫工藝是將再生產(chǎn)生的硫泡沫直接用熔硫釜加熱來實現(xiàn)熔硫。此方法雖操作簡單，但蒸汽耗較大，且熔硫清液溫度高，副反應(yīng)多，對整個系統(tǒng)溶液成分影響較大。特別是在夏季，熔硫清液溫度偏高，直接影響整個脫硫、變脫系統(tǒng)的溫度，對吸收和再生影響均較大，其成為制約生產(chǎn)的主要因素。

經(jīng)現(xiàn)場測量，熔硫裝置蒸汽耗約0.5 t/h，蒸汽消耗量約12 t/d，同時產(chǎn)生熔硫清液約2 m3/h，經(jīng)沉淀、冷卻后溫度為60～65 ℃，然后返回脫硫系統(tǒng)，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)的再生溫度和吸收溫度長期處于偏高的狀態(tài)。

2 改造情況

經(jīng)研究，決定采用板框式自動壓濾機進行硫泡沫的預(yù)處理，即增加1臺XAZ150/1250型自動壓濾機及2臺配套熔硫釜。脫硫、變脫工段再生過程中產(chǎn)生的硫泡沫首先進入板框式自動壓濾機，在常溫下用自動壓濾機分離去除清液，變成較干燥的硫餅后進入間歇式熔硫釜進行加熱熔硫，清液則返回脫硫系統(tǒng)。

這種方法的優(yōu)點是縮短了熔硫時間，降低了蒸汽消耗，同時解決了產(chǎn)生大量高溫清液的問題，脫硫液副反應(yīng)減少，有效降低了變脫系統(tǒng)的溫度。改造后，熔硫時間每天縮短為5 h，蒸汽消耗量約2.5 t/d，同時產(chǎn)生常溫的熔硫清液約2 m3/h并返回脫硫系統(tǒng)。

3 效益分析

改造投資約34萬元。改造實施后，蒸汽消耗降低9.5 t/d；按蒸汽價格140元/t計，年經(jīng)濟效益約45萬元，經(jīng)濟效益顯著，并且降低了熔硫蒸汽消耗。

(山東晉煤明水化工集團有限公司明泉化肥廠山東章丘250200 王聿振)

高溫熔鹽液下泵故障原因分析及改造總結(jié)

1 存在的問題

在三聚氰胺裝置中，熔鹽泵介質(zhì)為430 ℃高溫熔鹽，采用懸臂立式液下結(jié)構(gòu)，流量1 100 m3/h，揚程40 m，轉(zhuǎn)速1 470 r/min，功率315 kW，軸徑Φ110 mm，軸總長3.8 m，懸臂長度2.6 m；靠葉輪端部有下軸套和軸襯，軸套采用不銹鋼材質(zhì)，軸襯為黃銅材質(zhì)。該泵使用1個月后，發(fā)現(xiàn)振動異常，管道出口振動加劇，被迫停機倒換泵。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)口環(huán)、葉輪、軸套、軸襯被磨損，由于一時無法判斷具體原因，只能更換配件繼續(xù)恢復(fù)投用，但運行約30 d后再次出現(xiàn)同樣的故障。

2 原因分析

①軸總長度和懸臂長度均較長，易造成泵軸彎曲；②葉輪磨損后更易造成動平衡問題；③原始安裝試車階段已發(fā)現(xiàn)存在軸承座中心度偏差，后重新找正；④該儲罐液位設(shè)計高度偏低，葉輪進口管會形成液面漩渦流，造成吸入不夠或汽蝕；⑤出口管道設(shè)計不合理，出口管與匯總管形成90°直角，產(chǎn)生液力沖擊，且兩者距離很短(僅1.5 m)，上部出口管道的熱膨脹可能會對泵蝸殼下部管道形成應(yīng)力，從而導(dǎo)致管道振動。

3 排查過程

泵體水平放置后，架百分表盤車打軸徑向跳動≤0.15 mm，基本滿足要求；將已磨損的葉輪進行激光焊接、修復(fù)外形尺寸后，應(yīng)重新校驗動靜平衡；檢查上、下軸承裝配有無磨損，軸承徑向、軸向游隙無異常，定位準(zhǔn)確；下軸套與軸襯間隙控制在單邊0.50 mm；軸承座找正，重新上車床檢查軸承座孔的同心度，要求同心度偏差≤0.05 mm。

4 改進措施

檢查軸彎曲度達到0.03 mm/m的要求，泵體上盤車各點測試最大跳動值≤0.15 mm；軸襯材質(zhì)由原來的黃銅更換為球墨鑄鐵件，可保證強度、耐磨性且自潤滑效果較好；恢復(fù)葉輪外形尺寸，采取熱噴涂或激光焊接修復(fù)，以防止二次變形，修復(fù)后必須進行動、靜平衡試驗；原來進液管為直管式，由于設(shè)計的儲罐液位較低，容易形成進口渦流，產(chǎn)生吸入口抽空的現(xiàn)象，為此，特設(shè)計、制作破渦器，以防止形成渦流；由于出口管與匯總管形成90°直角，產(chǎn)生液力沖擊，利用停車機會，將出口管與匯總管的角度調(diào)換180°，從泵體后面繞過，形成U形管道，消除液體對管道的沖擊，從而達到減小振動的目的。

5 結(jié)語

該熔鹽泵經(jīng)上述改造以后，運行狀況良好，運行周期由原來的30 d延長至150～180 d，檢修勞動強度和檢修頻次大幅降低，并降低了安全風(fēng)險隱患。按每年平均少檢修4次計，每年節(jié)約維修費近30萬元，而且確保了三聚氰胺裝置長周期、安全穩(wěn)定運行。

(四川美豐化工科技有限責(zé)任公司四川綿陽618000 馮劍波)