混酸洗滌濃縮系統(tǒng)的隔熱環(huán)腐蝕分析與改進

李益華，史文軍，朱 平

（寧波寶新不銹鋼有限公司 浙江寧波 315807）

0 引言

寧波寶新不銹鋼有限公司混酸再生系統(tǒng)是解決公司內(nèi)部冷軋不銹鋼酸加工所產(chǎn)生硝酸和氫氟酸的混合廢酸，將混合廢酸進行焙燒后從而產(chǎn)生新的混合再生酸供機組使用。系統(tǒng)由混酸再生爐、混酸濃縮系統(tǒng)、吸收裝置、脫氮還原裝置、粉塵收集裝置等組成，處理最大能力為5500 L/h，洗滌器支撐環(huán)裝置由德國安德里茨公司提供。

混酸濃縮系統(tǒng)支撐環(huán)原設計由PVDF（PolyVinyliDene Fluoride，聚偏二氟乙烯膜）包覆不銹鋼環(huán)焊接而成，安裝在一級洗滌器區(qū)域起到隔熱和酸液循環(huán)作用。機組開停機后，支撐環(huán)在熱脹冷縮后會出現(xiàn)焊縫開裂，酸液從開裂的縫隙與不銹鋼直接接觸從而將其腐蝕穿孔，導致酸液從支撐環(huán)四周噴射而出，造成機組停機損失，對周邊設備及操作維護人員存在安全隱患。對腐蝕原因進行了分析，將混酸濃縮系統(tǒng)的隔熱環(huán)優(yōu)化為PTFE（Poly Tetra Fluoro Ethylene，聚四氟乙烯）材料，解決上述問題，從而消除隱患，確保人身及設備安全。

1 洗滌器支撐環(huán)的工作原理（圖1）

洗滌器支撐環(huán)裝置安裝于混酸再生爐子煙道出口位置，煙道工作溫度240℃，爐頂高溫煙氣經(jīng)過煙道進入到洗滌器濃縮系統(tǒng)后與低溫酸液接觸進行，洗滌器支撐環(huán)的結構由PVDF防腐塑料層、不銹鋼骨架2部分組成，介質(zhì)在循環(huán)過程中形成旋流，沿著洗滌器管道內(nèi)壁自上而下帶走熱量，保護洗滌器塑料管道。

2 洗滌器支撐環(huán)的腐蝕原因分析

洗滌器支撐環(huán)是混酸再生系統(tǒng)濃縮裝置的重要設備，其結構為10 mm厚的PVDF板子包覆10 mm厚的316L鋼板焊接而成。自2005年投入使用后該裝置每年出現(xiàn)不少于4次腐蝕漏酸現(xiàn)象，機組開停機后支撐環(huán)（PVDF材料）在熱脹冷縮后會出現(xiàn)焊縫開裂，酸液從開裂的縫隙與不銹鋼直接接觸，從而將其腐蝕穿孔。隨著酸液泄漏量的增大，該區(qū)域由負壓逐漸變?yōu)檎龎?，酸液從腐蝕穿孔區(qū)域噴射而出，該裝置就失去循環(huán)濃縮作用，系統(tǒng)正壓后無法滿足生產(chǎn)使用要求，從而造成機組長時間停機（圖2～圖4）。由于裝置為立體安裝方式，在更換時存在一定難度。

圖1 洗滌器支撐環(huán)的工作原理

鑒于上述情況，分析導致出現(xiàn)支撐環(huán)穿孔的原因有以下3點：①廢酸進入文丘里系統(tǒng)后被濃縮，其酸液濃縮大大提高、酸液密度大、金屬離子結晶濃縮成大塊金屬顆粒，加快對PVDF焊縫進行磨損；②支撐環(huán)結構采用10 mm厚的PVDF包覆不銹鋼焊接而成，冷熱變形后焊口容易開裂；③PVDF材料工作溫度約240℃，不耐高溫，不能用于該系統(tǒng)。

圖2 安裝

圖3 泄漏

3 洗滌器支撐環(huán)的改進

為了徹底解決支撐環(huán)內(nèi)襯（PVDF材料）漏酸的問題，從耐混酸、耐高溫、耐磨損的塑料中進行摸索，力求發(fā)明一種新型的支撐環(huán)裝置。重點是能延長使用壽命和本體不開裂，經(jīng)過反復論證與實驗，一種全塑PTFE隔熱環(huán)誕生，改進圖紙見圖5。

PTFE是四氟乙烯的聚合物，商品名為“特氟隆”（Teflon）。被美譽為“塑料之王”。PTFE材料的耐熱性能極好，熔融溫度為324℃，分解溫度為415℃，熱變形溫度（0.46 MPa條件下）為120℃。PTFE的力學性能良好，拉伸強度為（21~28）MPa，彎曲強度為 （11~14）MPa，伸長率為250%~300%。

圖4 焊縫開裂

4 實施后效果

按照設計圖紙改進施后，于2010年1月順利完成了支撐環(huán)的更換工作，并投入生產(chǎn)使用，到目前為止使用正常，解決了此項問題，增加了設備維護人員的信心，提高了技能。

5 總結

通過對目前國內(nèi)外混酸再生設備的了解，一級洗滌器支撐環(huán)還是采用原設計PVDF/316L材料加固而成，經(jīng)常出現(xiàn)支撐環(huán)熱脹冷縮變形及焊縫開裂等現(xiàn)象。而隔熱環(huán)采用整體PTFE材料加工而成到目前為止還是首次。因此，采用PTFE做隔熱環(huán)代替支撐環(huán)在國內(nèi)及國外尚屬首次。通過長期的運行、反復的檢查與驗證，PTFE做隔熱環(huán)能滿足一級洗滌器濃縮循環(huán)系統(tǒng)的要求，并能延長設備的使用壽命，取得了一定的經(jīng)濟效益，從而減少停機故障時間，減少了設備維護工作量和勞動強度，延長配品備件的使用壽命，消除隱患確保人身及設備安全。

圖5 改進前后的洗滌器支撐環(huán)