硫铁矿制的建筑及使用经验

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1沸腾炉安装

1.1严把材料质量关

沸腾炉砌炉用的耐火砖质量必须严格把关。耐火砖的耐火度及荷重软化温度均应达到或超过1400℃。此两项指标不能仅以厂家提供的检测报告为准，还应该对进入施工现场每一批次的材料进行抽样检验。沸腾炉风帽材质也必须检验。现在沸腾炉风帽(头、杆组合式风帽则仅指风帽头)一般都要求采用ZGCr28耐热钢材质改进型风帽。此风帽为不锈钢铸件。为了保证风帽能够长周期运行，应控制其铬含量不低于28%。炉温是沸腾炉运行控制的重要工艺指标，而一般的热电偶耐热铸铁套管使用周期很短，所以也应采用和风帽相同的材质。

1.2钢结构安装

新建硫铁矿制酸装置规模不断增大，原来适用于小炉型采用整块花板的钢结构安装方式已较为少见，现钢结构多采用拼接方式安装。钢结构由外协加工钻孔，所以分片的水平度、钻孔的直径、孔间距等均能保证，关键质量控制点是在焊接花板时应防止花板变形。在沸腾炉运行时，变形的花板会影响炉内的沸腾状况，严重时易出现冷灰、局部温度偏高、结疤等状况，造成沸腾炉无法连续正常生产。为防止花板变形，花板和底部的钢梁焊接时可采用CO2保护焊和段焊的形式。当然，风帽层的耐火层必须密实，不能出现缝隙。风帽和花板的连接处不能满焊，满焊容易使花板变形，并且不利于风帽更换。现在大多要求用风帽间的耐火层来固定风帽，一旦耐火层出现龟裂风帽很容易被吹掉。因此，还是应该将风帽点焊在花板上;在风室内从花板下部点焊为宜，以便于风帽更换。

1.3筑炉和烘炉

筑炉要严格按照规范采用两面打灰挤浆法砌筑，砖缝保持饱满和严密，要求有良好的平整度和垂直度。除了这些常规要求外，还要注意每天砌筑不得超过6层，应转周均衡起高。烘炉这一环节至关重要。一般来说烘炉要烘除炉内多余的3种水分，即游离水、结晶水和残余结合水。假使炉子不经过烘炉程序直接在高温下运行，则因为水分突然大量蒸发，炉体会出现大量裂纹，造成松散或倒塌甚至可能发生爆炸的危险，直接影响炉子的使用寿命。有试验表明，当烘炉温度达到100℃时，游离水就会排出来;当炉温达到350℃左右结晶水才会排出;而残余结合水要等炉温到650℃左右才能排出。因此，烘炉时要制定出烘炉的升温曲线来指导烘炉工作。烘炉大多使用木柴，当炉温烘至500℃左右时温度就不易再上升。为了提高烘炉温度，建议烘炉前在炉内铺300～500mm厚的红渣，然后用木柴按烘炉升温曲线烘至500℃左右时，再使用点炉用的油枪，用柴油继续升温;或者启动炉前风机加入块煤继续升温。

2沸腾炉的使用

2.1保证入炉矿硫含量和粒径稳定

生产中保证入炉矿硫含量和粒径相对稳定是沸腾炉长周期运行关键。因此，必须做好入炉矿的掺配工作;原料矿的筛分也是非常重要的，一旦发现筛子破损，必须马上修补或更换。有些企业不注意入炉矿粒径控制问题，一旦大量的大粒径原料进入沸腾炉内很快就会造成炉内冷灰沉积［1］。在生产过程中如果出现炉内积冷灰现象，通常表现为炉底温度突然下降至常温，沸腾层上部温度正常或也随之下降(没有出现温度暴涨及锅炉出口或第一级净化设备前温度上升等现象)，可以观察到炉内沸腾状况不好、颜色发暗。通过分析判断，排除炉内结疤或炉内冷却水箱漏水等问题后，可以采取以下方法清理炉内冷灰:(1)不停车从事故排渣口放冷灰;(2)采用间断排渣法提高炉底压力进行调整;(3)采用突然增大风量的办法将冷灰吹起，再恢复正常风量操作;(4)短时间停车处理，将表面高温的细料堆至一边，人工扒出下层冷灰。

2.2严格控制入炉矿水含量

硫铁矿制酸对入炉矿水含量有严格控制，w(H2O)＞10%就不利于生产操作。目前大多数硫铁矿制酸装置都配有原料矿烘干设备，采用燃煤烟气、低压蒸汽等热源烘干原料矿。

2.3炉内冷却水箱防冻和防磨损

沸腾炉使用中需密切关注炉内冷却水箱状态。北方冬季开车时，废热锅炉的防冻检查尤为重要。有一硫酸厂新系统开车，焙烧点炉时间过长，在炉温升至300～400℃时，听到一侧水箱的上升管汽水冲击声音异常，经拆除保温检查，发现该上升管内整体冻结。所幸及时停工处理，如果强行点炉开车势必造成重大安全事故。炉内冷却水箱防冻最简单有效的方法是引入蒸汽，保证锅炉给水温度在100℃以上。沸腾炉点火指令即将下达时才能给锅炉内进水，沸腾炉蒸发管束定期排污阀要略开，保持长流水，要有专人随时检查各排污管道的温度，以防排污管冻结。点炉时间过长时，要注意用油枪及时提高沸腾炉的炉膛温度，必要时还可以使用油枪给废热锅炉升温。水箱蒸发管束由于受沸腾的高温硫铁矿冲刷，管壁很快就会被磨损，使用寿命一般不超过1年，设计或材质不过关时只能运行二三个月，甚至更短。所以，只要停炉就应该详细检查蒸发管束壁厚，特别是受冲刷最严重的下部弯管处及迎风面。老的制酸装置更应形成定期更换水箱的制度，只要到期就停车更换。如果蒸发管束不及时更换，在生产过程中发现漏点再紧急停车处理就非常被动。曾有一硫酸厂配套3.83MPa的中压锅炉，由于未及时更换水箱，蒸发管束突然出现爆管，加上锅炉压力高，大量带压的炉水冲入沸腾炉，造成沸腾炉爆炸，将炉顶盖及旋风除尘器顶部的沙封冲掉。

2.4沸腾炉壳体防漏

沸腾炉壳体出现漏点主要原因是耐火砖出现裂缝，致使炉气与壳体接触而产生露点腐蚀。一旦漏点出现很快就会越漏越大，随着漏点处生成冷凝酸在壳体内的渗透，新的漏点又会相继出现。解决沸腾炉壳体泄漏最彻底的方法当然是更换炉体，但这样做存在投资大、施工周期长、影响装置生产等问题，除非迫不得已，一般企业都不会采用这一方法。目前，沸腾炉修复技术已经非常成熟，采用高压喷涂修复技术对沸腾炉内耐火层进行喷涂修复，可以维持沸腾炉较长时间安全、稳定运行［2］。总之，沸腾炉是硫铁矿制酸装置的“龙头”设备，除了建筑时严格控制原材料质量、重视钢结构安装、筑炉和烘炉外，生产中还应严格控制原料矿指标、操作参数，加强炉内冷却水箱和壳体等设备的维护和更换，尽量避免沸腾炉频繁开停车，以保持硫酸装置连续稳定运行。

本文作者：高华王文胜李爱英工作单位：宁夏化工设计研究院