600 kt/a硫磺制酸焚硫爐殼體腐蝕原因分析與修復

張衛紅

(貴陽開磷化肥有限公司，貴州貴陽 551109)

600 kt/a硫磺制酸焚硫爐殼體腐蝕原因分析與修復

張衛紅

(貴陽開磷化肥有限公司，貴州貴陽 551109)

硫磺制酸生產過程中可能會因為余熱鍋爐漏水至焚硫爐造成殼體稀酸腐蝕或因爐體外殼溫度低造成露點腐蝕而造成停車檢修。通過檢修方案對比，確定了最優的檢修方案。每月需對爐體外殼進行壁厚測量，對鋼殼體進行監控、分析，采取有效措施延長其運行周期。

焚硫爐 腐蝕原因 檢修方案 比較 修復

貴陽開磷化肥有限公司從1999年開始逐步將硫鐵礦制酸裝置改造為硫磺制酸，使現有硫磺制酸生產能力達到2 100 kt/a。硫磺制酸裝置是逐步大型化的，從開始的單床列200 kt/a到現在的1 000 kt/a。硫磺制酸重要的設備有焚硫爐、余熱鍋爐、轉化器、風機、吸收塔等，一旦上述設備出現故障，停機時間較長，特別是焚硫爐若出現故障，需停機對焚硫爐耐火材料進行修補或重新筑爐、烘爐，維修成本高,同時也因停機檢修和烘爐時間較長，影響硫酸產量。

1 焚硫爐結構及存在問題

焚硫爐是硫磺制酸的關鍵設備，運行的好壞直接關系到裝置能否長周期安全穩定運行。該公司600 kt/a硫磺制酸從2005年投用以來，已安全運行11年，但在2016年6月發現焚硫爐中部底部鋼殼體有鼓包現象。

1.1焚硫爐結構

該焚硫爐為高效臥式焚硫爐，爐膛內徑約為5.0 m，長約14 m，爐膛設計溫度不高于1 100 ℃，鋼制圓筒內襯耐火磚和保溫磚。為使硫磺和空氣充分接觸，在爐體內設置了3道折流擋墻；同時為了避免硫磺燃燒不充分而產生升化硫，設置了二次風，用于補充空氣量及調節爐膛溫度，促使硫磺燃燒完全。由于設備負荷較大，設置了3個硫磺噴嘴，采用機械霧化(即靠液硫壓力使硫磺霧化)。噴嘴設計除保證適應所需的磺量外，還必須能形成易于霧化的微粒，噴霧角大，霧化行程短且分散均勻，為了防止噴槍因爐內高溫引起的損壞和受熱而引起硫磺粘度上升造成堵塞，噴槍帶有蒸汽夾套。

1.2焚硫爐運行中存在的問題

2016年6月發現焚硫爐中部底部鋼殼體有鼓包現象，及時對焚硫爐殼體鋼板厚度進行檢測，設計鋼板厚度為18 mm，發現鼓包最嚴重部分的鋼板厚度經檢測只有8.66 mm，殼體腐蝕變薄，給設備安全運行帶來較大隱患。

箭頭所指處為測點的大體位置，爐體的測點全部為中下部，上部測量平均壁厚為14.5 mm，爐頭與爐尾平均壁厚度為15.8 mm，爐中和爐尾底部為較薄區域，鋼板腐蝕分布不均勻(見圖1)。

圖1 焚硫爐殼體鋼板腐蝕情況

2 焚硫爐鋼殼體腐蝕變薄原因分析

2.1余熱鍋爐漏水生成亞硫酸腐蝕

2015年2—3月該裝置余熱鍋爐有部分管道發生兩次漏水事故，當時焚硫爐停機后，發現大量的水倒灌進入焚硫爐，焚硫爐底部積水深度有100 mm左右，爐體耐火磚全被水浸濕。當余熱鍋爐焊補完成后再次烘爐開機，可能因耐火磚下的保溫磚或耐火磚中水分未徹底烘干，造成部分游離水積留在保溫磚中，由于焚硫爐開機過程中溫度升高，產生水蒸氣對焚硫爐鋼板進行氧腐蝕；同時耐火磚本身有間隙以及砌磚時灰縫不飽滿造成開機過程中少量SO2氣體進入鋼殼體與保溫磚夾層，水蒸氣與二氧化硫反應生成亞硫酸，亞硫酸是二元中強酸，具有酸的通性，具有硫酸的部分性質，對鋼材進行腐蝕。

2.2露點腐蝕

焚硫爐殼體為18 mm碳鋼，鋼殼內襯保溫磚和耐火磚，襯磚厚度由外殼溫度決定。由于在襯磚和烘爐過程中，磚與磚之間不可避免會有一些孔和縫隙，煙氣會擴散到鋼殼內表面造成露點腐蝕。煙氣露點為103 ℃，因此鋼殼溫度不宜低于100 ℃[1]。

焚硫爐襯砌磚順序為在鋼板上先鋪二層耐高溫石棉板2×5 mm，一層保溫磚114 mm，再砌兩層耐火磚230 mm+114 mm+5 mm(灰縫)=349 mm厚。正常開機時實測爐子外殼溫度為：爐頭103.5 ℃，爐中124.6 ℃，爐尾110.9 ℃，均超過103 ℃，不容易受到露點腐蝕。但硫酸生產有時受磷酸生產影響，產量需降至60%負荷生產或停機計劃檢修時，爐中及爐尾的溫度會低于100 ℃，使鋼板外殼受到煙氣露點腐蝕。

3 焚硫爐外殼修復

焚硫爐中部外殼受到嚴重腐蝕，鋼板厚度變薄，由于受到耐火磚的重力及高溫作用，鋼板變薄部分鼓包變形，如不及時進行修復，將影響焚硫爐的安全運行，其修復方案有以下2種。

3.1對爐體鋼板鼓包部分進行挖補

通過研究分析，如果采取對爐體鋼板鼓包部分進行挖補，會存在以下問題：

1)挖補前需拆除鼓包部分的耐火磚和保溫磚，因襯磚時磚與磚之間互相有連接和保證安全，要拆除焚硫爐內一圈的保溫磚，拆除工程量較大。

2)挖補上的鋼板不能保證同圓度，襯磚時也不能保證襯磚基底平整，襯磚質量下降，在運行過程中易發生耐火磚垮塌。

3)檢修工期增長。

3.2爐體鋼殼鼓包部分外包一層18mm厚的鋼板

在爐體鋼殼鼓包下半部分外包一層18 mm厚的鋼板，根據變形的趨勢，盡量讓外包鋼板與原變形鋼板貼合緊密，如圖2所示。

圖2 爐體鋼殼鼓包下半部分外包鋼板示意

采取這種修復方式，可以減少拆除和修復耐火磚的工作量，保證焚硫爐的耐火磚不垮塌。

4 結語

硫磺制酸裝置在生產運行中，需加強對焚硫爐的監護，每個月要對焚硫爐外殼進行一次壁厚測量，并進行統計分析，發現殼體變薄要及時找出殼體變薄的原因，采取應對措施，因焚硫爐是硫酸生產關鍵設備，不能等到腐蝕嚴重才采取措施，以免帶來安全隱患和影響硫酸產量。

[1] 申興海，郝易瀟.硫磺制酸焚硫爐設計的改進與優化[J]. 硫磷設計與粉體工程,2014(5):15-18.

Corrosion analysis and repair of sulphur burning furnace shell in 600 kt/a sulphur-burning plant

ZHANG Weihong

(Guiyang Kailin Chemical Co., Ltd., Guiyang, Guizhou, 551109, China)

During the process of sulphur acid production, the waste heat boiler may leak into the sulphur burning furnace, resulting in acid corrosion of the shell or the corrosion of the dew point due to the low temperature of the furnace shell. Through the comparison of maintenance schemes, the optimum maintenance scheme is determined. Every month the wall thickness measurement of the furnace shell is required, the steel shell is monitored and analyzed, and effective measures are taken to the extend its operation cycle.

sulphur burning furnace; cause of corrosion; repair plan; comparison; repair

2017-06-18。

張衛紅，男，貴陽開磷化肥有限公司化學工程高級工程師，主要從事化工生產技術管理工作。電話：13985466129； E-mail：zhangwhkl@163.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)09-0052-03