濃硝酸裝置硝鎂加熱器改造建議

陳利　王國林　吳建光　沈康

摘要：本文介紹了濃硝酸裝置硝鎂加熱器在生產過程中的工作狀況和存在的問題，對存在的問題進行了分析和總結，提出了相應的改進建議。

關鍵詞：硝鎂加熱器;腐蝕泄漏;檢修頻次

濃硝酸裝置硝鎂加熱器共有六臺，型號為：S24-0050 DN1600/DN1000 L=7105 F=260M2重量：38.69t材質：304L。硝鎂加熱器作為硝酸裝置生產濃硝酸的關鍵設備之一，在濃硝酸生產中發揮著重要作用。它是將濃縮塔提餾段底部出來的稀硝酸鎂溶液加熱脫硝后（脫硝后的含硝量≤0.5%）輸送到稀硝酸鎂儲槽，通過加熱器蒸出的硝酸蒸汽進入濃縮塔提餾段底部，滿足濃縮塔所需的熱量。硝鎂加熱器入口管殼體及管束因長期接觸高溫的硝酸鎂溶液，入口管殼體及U形管束被沖刷、腐蝕嚴重減薄，換熱管堵管數量已達10%，嚴重影響換熱效果，在硝鎂加熱器殼體打補丁及U形換熱管檢修期間，濃縮塔、漂白塔要進行降溫，檢修結束后又要進行升溫，該過程中溫度變化可能造成濃硝酸冷凝器高硅鑄鐵管破裂，影響酸濃度及后續工藝，因此硝鎂加熱器列管檢修頻繁是制約硝酸裝置長周期運行的重要因素之一。如果解決好硝鎂加熱器列管頻繁檢修問題，濃硝酸裝置的安全長周期穩定運行將會邁出重大一步。

1 存在問題分析、討論

該裝置自開車以來，先后對進料短管（Ф159*6? 550mm 材質：316L）進行了兩次改造：

①直接在現有入口進料管的內壁加裝高硅鑄鐵短管，高硅鑄鐵短管一端設計成翻邊法蘭，與來自濃縮塔底部的出口管線以活套法蘭方式連接;另一端直接封死，底部側面開口，物料可通過側面開口進入加熱器，既可防止物料直接沖刷換熱器管束，又可取消管頭加裝的防沖板。

②直接在現有入口進料管的內壁內襯KY704短管，底部加裝防沖板。在三年多的開車運行過程中，由于稀硝酸鎂溶液中含硝，且具有較高的溫度，雖然加熱器整體采用00Cr19Ni10超低碳不銹鋼，但高溫的硝酸鎂介質對加熱器的腐蝕仍然非常嚴重，尤其在入口進料端存在以下幾方面的問題：

a.實際生產中，由于硝鎂加熱器所用1.0MPa蒸汽壓力波動大，加熱器溫度隨之波動較大，造成系統中硝鎂含硝偏高，硝鎂入口進料端處設備腐蝕加劇（進料短管、進料口防沖板、進料口處筒體、加熱器管束），造成濃硝酸裝置單套系統停車檢修。進料短管管壁沖刷腐蝕嚴重，更換周期約2-3個月;因進料口處筒體長期接觸硝酸蒸汽（高溫高腐蝕性介質），進料管及附近殼體以及內部換熱管束腐蝕減薄嚴重，現多處打補丁，經常被迫停車進行打補丁和換熱管堵漏的檢修作業;

b.進料直接沖刷是造成硝鎂加熱器換熱管束（U形管）嚴重腐蝕的主要原因，也是硝鎂加熱器使用周期短、檢修頻繁的最重要原因。由于進料口防沖板被腐蝕，來自濃縮塔的稀硝酸鎂從硝鎂加熱器頂部垂直進入直接沖刷、腐蝕換熱器管束，導致該部位管束反復泄漏，經常打開硝鎂加熱器封頭進行換熱管的堵漏工作，六臺硝鎂加熱器均進行了無數次堵管，每臺硝鎂加熱器管束封堵數量達到超過10-15%塔內溫度無法控制，嚴重影響濃硝酸質量，有的甚至更換硝鎂加熱器芯子（單臺芯子價值約33.5萬元），備件費用消耗過高。

2 解決措施

①引入1.3MPa的蒸汽來穩定原來1.0MPa蒸汽壓力波動大的問題，保證六臺硝鎂加熱器在投用期間，能夠嚴格執行操作法，硝鎂含硝量基本控制在工藝指標之內（脫硝后的含硝量≤0.5%），降低對設備的腐蝕。

②通過現場測量、查閱資料、分析研究后，依據多年的檢修經驗，決定對加熱器入口結構進行改、換。用“換位、緩沖、防護”工作法進行實施改造。將硝鎂加熱器進料口管φ159*6改至水平位置（換位工作法），另外更換入口進料管φ159*6為KY704管線，硝鎂加熱器新圖紙由蘭州寰球工程公司設計。并在入口管水平處加裝KY704緩沖槽，北京科冶鋼材公司制造加工。使來自濃縮塔的稀硝酸鎂先進入緩沖罐，然后通過溢流進入硝鎂加熱器，這樣避免了物料直接沖刷硝鎂加熱器管束。

③在進料管貼近換熱器盤管處加裝KY704防護板790*600*6。硝酸裝置自開車連續運行以來，由于以上部位沖刷腐蝕，造成硝酸裝置及硝鎂加熱器停車檢修頻率高，給濃硝酸裝置連續安全運行提出了極大的挑戰，期間，六臺加熱器入口進料管平均每三個月更換一次。

3 實施推廣

鑒于以上原因，針對其它硝鎂加熱器都存在共同的問題，在檢修過程中對其它五臺硝鎂加熱器逐步進行了改造：將五臺硝鎂加熱器進料口φ159*6改至水平位置，另外更換入口進料管φ159*6為KY704管線，并在入口管水平處加裝KY704緩沖槽，使來自濃縮塔的稀硝酸鎂先進入緩沖罐，然后通過溢流進入硝鎂加熱器，并在進料管貼近換熱器盤管處加裝KY704防護板。這樣避免了物料直接沖刷硝鎂加熱器管束。

4 總結

本次改造很好的解決了硝鎂下料時直接對硝鎂加熱器入口短管、殼體及列管的沖刷腐蝕的問題，改善了現場環境面貌，實現了硝鎂加熱器的長周期安穩運行。但是盡管這樣硝鎂加熱器腐蝕嚴重的問題，還是需要我們在今后的工作中不斷探索好的工藝、好的材料和好的方法。以延長硝鎂加熱器的運行時間，減少檢修頻次，從而減少檢修人員的勞動強度。