硫鐵礦制的建筑及使用經驗

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1沸騰爐安裝

1.1嚴把材料質量關

沸騰爐砌爐用的耐火磚質量必須嚴格把關。耐火磚的耐火度及荷重軟化溫度均應達到或超過1400℃。此兩項指標不能僅以廠家提供的檢測報告為準，還應該對進入施工現場每一批次的材料進行抽樣檢驗。沸騰爐風帽材質也必須檢驗。現在沸騰爐風帽(頭、桿組合式風帽則僅指風帽頭)一般都要求采用ZGCr28耐熱鋼材質改進型風帽。此風帽為不銹鋼鑄件。為了保證風帽能夠長周期運行，應控制其鉻含量不低于28%。爐溫是沸騰爐運行控制的重要工藝指標，而一般的熱電偶耐熱鑄鐵套管使用周期很短，所以也應采用和風帽相同的材質。

1.2鋼結構安裝

新建硫鐵礦制酸裝置規模不斷增大，原來適用于小爐型采用整塊花板的鋼結構安裝方式已較為少見，現鋼結構多采用拼接方式安裝。鋼結構由外協加工鉆孔，所以分片的水平度、鉆孔的直徑、孔間距等均能保證，關鍵質量控制點是在焊接花板時應防止花板變形。在沸騰爐運行時，變形的花板會影響爐內的沸騰狀況，嚴重時易出現冷灰、局部溫度偏高、結疤等狀況，造成沸騰爐無法連續正常生產。為防止花板變形，花板和底部的鋼梁焊接時可采用CO2保護焊和段焊的形式。當然，風帽層的耐火層必須密實，不能出現縫隙。風帽和花板的連接處不能滿焊，滿焊容易使花板變形，并且不利于風帽更換。現在大多要求用風帽間的耐火層來固定風帽，一旦耐火層出現龜裂風帽很容易被吹掉。因此，還是應該將風帽點焊在花板上;在風室內從花板下部點焊為宜，以便于風帽更換。

1.3筑爐和烘爐

筑爐要嚴格按照規范采用兩面打灰擠漿法砌筑，磚縫保持飽滿和嚴密，要求有良好的平整度和垂直度。除了這些常規要求外，還要注意每天砌筑不得超過6層，應轉周均衡起高。烘爐這一環節至關重要。一般來說烘爐要烘除爐內多余的3種水分，即游離水、結晶水和殘余結合水。假使爐子不經過烘爐程序直接在高溫下運行，則因為水分突然大量蒸發，爐體會出現大量裂紋，造成松散或倒塌甚至可能發生爆炸的危險，直接影響爐子的使用壽命。有試驗表明，當烘爐溫度達到100℃時，游離水就會排出來;當爐溫達到350℃左右結晶水才會排出;而殘余結合水要等爐溫到650℃左右才能排出。因此，烘爐時要制定出烘爐的升溫曲線來指導烘爐工作。烘爐大多使用木柴，當爐溫烘至500℃左右時溫度就不易再上升。為了提高烘爐溫度，建議烘爐前在爐內鋪300～500mm厚的紅渣，然后用木柴按烘爐升溫曲線烘至500℃左右時，再使用點爐用的油槍，用柴油繼續升溫;或者啟動爐前風機加入塊煤繼續升溫。

2沸騰爐的使用

2.1保證入爐礦硫含量和粒徑穩定

生產中保證入爐礦硫含量和粒徑相對穩定是沸騰爐長周期運行關鍵。因此，必須做好入爐礦的摻配工作;原料礦的篩分也是非常重要的，一旦發現篩子破損，必須馬上修補或更換。有些企業不注意入爐礦粒徑控制問題，一旦大量的大粒徑原料進入沸騰爐內很快就會造成爐內冷灰沉積［1］。在生產過程中如果出現爐內積冷灰現象，通常表現為爐底溫度突然下降至常溫，沸騰層上部溫度正常或也隨之下降(沒有出現溫度暴漲及鍋爐出口或第一級凈化設備前溫度上升等現象)，可以觀察到爐內沸騰狀況不好、顏色發暗。通過分析判斷，排除爐內結疤或爐內冷卻水箱漏水等問題后，可以采取以下方法清理爐內冷灰:(1)不停車從事故排渣口放冷灰;(2)采用間斷排渣法提高爐底壓力進行調整;(3)采用突然增大風量的辦法將冷灰吹起，再恢復正常風量操作;(4)短時間停車處理，將表面高溫的細料堆至一邊，人工扒出下層冷灰。

2.2嚴格控制入爐礦水含量

硫鐵礦制酸對入爐礦水含量有嚴格控制，w(H2O)＞10%就不利于生產操作。目前大多數硫鐵礦制酸裝置都配有原料礦烘干設備，采用燃煤煙氣、低壓蒸汽等熱源烘干原料礦。

2.3爐內冷卻水箱防凍和防磨損

沸騰爐使用中需密切關注爐內冷卻水箱狀態。北方冬季開車時，廢熱鍋爐的防凍檢查尤為重要。有一硫酸廠新系統開車，焙燒點爐時間過長，在爐溫升至300～400℃時，聽到一側水箱的上升管汽水沖擊聲音異常，經拆除保溫檢查，發現該上升管內整體凍結。所幸及時停工處理，如果強行點爐開車勢必造成重大安全事故。爐內冷卻水箱防凍最簡單有效的方法是引入蒸汽，保證鍋爐給水溫度在100℃以上。沸騰爐點火指令即將下達時才能給鍋爐內進水，沸騰爐蒸發管束定期排污閥要略開，保持長流水，要有專人隨時檢查各排污管道的溫度，以防排污管凍結。點爐時間過長時，要注意用油槍及時提高沸騰爐的爐膛溫度，必要時還可以使用油槍給廢熱鍋爐升溫。水箱蒸發管束由于受沸騰的高溫硫鐵礦沖刷，管壁很快就會被磨損，使用壽命一般不超過1年，設計或材質不過關時只能運行二三個月，甚至更短。所以，只要停爐就應該詳細檢查蒸發管束壁厚，特別是受沖刷最嚴重的下部彎管處及迎風面。老的制酸裝置更應形成定期更換水箱的制度，只要到期就停車更換。如果蒸發管束不及時更換，在生產過程中發現漏點再緊急停車處理就非常被動。曾有一硫酸廠配套3.83MPa的中壓鍋爐，由于未及時更換水箱，蒸發管束突然出現爆管，加上鍋爐壓力高，大量帶壓的爐水沖入沸騰爐，造成沸騰爐爆炸，將爐頂蓋及旋風除塵器頂部的沙封沖掉。

2.4沸騰爐殼體防漏

沸騰爐殼體出現漏點主要原因是耐火磚出現裂縫，致使爐氣與殼體接觸而產生露點腐蝕。一旦漏點出現很快就會越漏越大，隨著漏點處生成冷凝酸在殼體內的滲透，新的漏點又會相繼出現。解決沸騰爐殼體泄漏最徹底的方法當然是更換爐體，但這樣做存在投資大、施工周期長、影響裝置生產等問題，除非迫不得已，一般企業都不會采用這一方法。目前，沸騰爐修復技術已經非常成熟，采用高壓噴涂修復技術對沸騰爐內耐火層進行噴涂修復，可以維持沸騰爐較長時間安全、穩定運行［2］。總之，沸騰爐是硫鐵礦制酸裝置的“龍頭”設備，除了建筑時嚴格控制原材料質量、重視鋼結構安裝、筑爐和烘爐外，生產中還應嚴格控制原料礦指標、操作參數，加強爐內冷卻水箱和殼體等設備的維護和更換，盡量避免沸騰爐頻繁開停車，以保持硫酸裝置連續穩定運行。

本文作者：高華王文勝李愛英工作單位：寧夏化工設計研究院