600 kt/a硫磺制酸焚硫炉壳体腐蚀原因分析与修复

张卫红

(贵阳开磷化肥有限公司，贵州贵阳 551109)

600 kt/a硫磺制酸焚硫炉壳体腐蚀原因分析与修复

张卫红

(贵阳开磷化肥有限公司，贵州贵阳 551109)

硫磺制酸生产过程中可能会因为余热锅炉漏水至焚硫炉造成壳体稀酸腐蚀或因炉体外壳温度低造成露点腐蚀而造成停车检修。通过检修方案对比，确定了最优的检修方案。每月需对炉体外壳进行壁厚测量，对钢壳体进行监控、分析，采取有效措施延长其运行周期。

焚硫炉 腐蚀原因 检修方案 比较 修复

贵阳开磷化肥有限公司从1999年开始逐步将硫铁矿制酸装置改造为硫磺制酸，使现有硫磺制酸生产能力达到2 100 kt/a。硫磺制酸装置是逐步大型化的，从开始的单床列200 kt/a到现在的1 000 kt/a。硫磺制酸重要的设备有焚硫炉、余热锅炉、转化器、风机、吸收塔等，一旦上述设备出现故障，停机时间较长，特别是焚硫炉若出现故障，需停机对焚硫炉耐火材料进行修补或重新筑炉、烘炉，维修成本高,同时也因停机检修和烘炉时间较长，影响硫酸产量。

1 焚硫炉结构及存在问题

焚硫炉是硫磺制酸的关键设备，运行的好坏直接关系到装置能否长周期安全稳定运行。该公司600 kt/a硫磺制酸从2005年投用以来，已安全运行11年，但在2016年6月发现焚硫炉中部底部钢壳体有鼓包现象。

1.1焚硫炉结构

该焚硫炉为高效卧式焚硫炉，炉膛内径约为5.0 m，长约14 m，炉膛设计温度不高于1 100 ℃，钢制圆筒内衬耐火砖和保温砖。为使硫磺和空气充分接触，在炉体内设置了3道折流挡墙；同时为了避免硫磺燃烧不充分而产生升化硫，设置了二次风，用于补充空气量及调节炉膛温度，促使硫磺燃烧完全。由于设备负荷较大，设置了3个硫磺喷嘴，采用机械雾化(即靠液硫压力使硫磺雾化)。喷嘴设计除保证适应所需的磺量外，还必须能形成易于雾化的微粒，喷雾角大，雾化行程短且分散均匀，为了防止喷枪因炉内高温引起的损坏和受热而引起硫磺粘度上升造成堵塞，喷枪带有蒸汽夹套。

1.2焚硫炉运行中存在的问题

2016年6月发现焚硫炉中部底部钢壳体有鼓包现象，及时对焚硫炉壳体钢板厚度进行检测，设计钢板厚度为18 mm，发现鼓包最严重部分的钢板厚度经检测只有8.66 mm，壳体腐蚀变薄，给设备安全运行带来较大隐患。

箭头所指处为测点的大体位置，炉体的测点全部为中下部，上部测量平均壁厚为14.5 mm，炉头与炉尾平均壁厚度为15.8 mm，炉中和炉尾底部为较薄区域，钢板腐蚀分布不均匀(见图1)。

图1 焚硫炉壳体钢板腐蚀情况

2 焚硫炉钢壳体腐蚀变薄原因分析

2.1余热锅炉漏水生成亚硫酸腐蚀

2015年2—3月该装置余热锅炉有部分管道发生两次漏水事故，当时焚硫炉停机后，发现大量的水倒灌进入焚硫炉，焚硫炉底部积水深度有100 mm左右，炉体耐火砖全被水浸湿。当余热锅炉焊补完成后再次烘炉开机，可能因耐火砖下的保温砖或耐火砖中水分未彻底烘干，造成部分游离水积留在保温砖中，由于焚硫炉开机过程中温度升高，产生水蒸气对焚硫炉钢板进行氧腐蚀；同时耐火砖本身有间隙以及砌砖时灰缝不饱满造成开机过程中少量SO2气体进入钢壳体与保温砖夹层，水蒸气与二氧化硫反应生成亚硫酸，亚硫酸是二元中强酸，具有酸的通性，具有硫酸的部分性质，对钢材进行腐蚀。

2.2露点腐蚀

焚硫炉壳体为18 mm碳钢，钢壳内衬保温砖和耐火砖，衬砖厚度由外壳温度决定。由于在衬砖和烘炉过程中，砖与砖之间不可避免会有一些孔和缝隙，烟气会扩散到钢壳内表面造成露点腐蚀。烟气露点为103 ℃，因此钢壳温度不宜低于100 ℃[1]。

焚硫炉衬砌砖顺序为在钢板上先铺二层耐高温石棉板2×5 mm，一层保温砖114 mm，再砌两层耐火砖230 mm+114 mm+5 mm(灰缝)=349 mm厚。正常开机时实测炉子外壳温度为：炉头103.5 ℃，炉中124.6 ℃，炉尾110.9 ℃，均超过103 ℃，不容易受到露点腐蚀。但硫酸生产有时受磷酸生产影响，产量需降至60%负荷生产或停机计划检修时，炉中及炉尾的温度会低于100 ℃，使钢板外壳受到烟气露点腐蚀。

3 焚硫炉外壳修复

焚硫炉中部外壳受到严重腐蚀，钢板厚度变薄，由于受到耐火砖的重力及高温作用，钢板变薄部分鼓包变形，如不及时进行修复，将影响焚硫炉的安全运行，其修复方案有以下2种。

3.1对炉体钢板鼓包部分进行挖补

通过研究分析，如果采取对炉体钢板鼓包部分进行挖补，会存在以下问题：

1)挖补前需拆除鼓包部分的耐火砖和保温砖，因衬砖时砖与砖之间互相有连接和保证安全，要拆除焚硫炉内一圈的保温砖，拆除工程量较大。

2)挖补上的钢板不能保证同圆度，衬砖时也不能保证衬砖基底平整，衬砖质量下降，在运行过程中易发生耐火砖垮塌。

3)检修工期增长。

3.2炉体钢壳鼓包部分外包一层18mm厚的钢板

在炉体钢壳鼓包下半部分外包一层18 mm厚的钢板，根据变形的趋势，尽量让外包钢板与原变形钢板贴合紧密，如图2所示。

图2 炉体钢壳鼓包下半部分外包钢板示意

采取这种修复方式，可以减少拆除和修复耐火砖的工作量，保证焚硫炉的耐火砖不垮塌。

4 结语

硫磺制酸装置在生产运行中，需加强对焚硫炉的监护，每个月要对焚硫炉外壳进行一次壁厚测量，并进行统计分析，发现壳体变薄要及时找出壳体变薄的原因，采取应对措施，因焚硫炉是硫酸生产关键设备，不能等到腐蚀严重才采取措施，以免带来安全隐患和影响硫酸产量。

[1] 申兴海，郝易潇.硫磺制酸焚硫炉设计的改进与优化[J]. 硫磷设计与粉体工程,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。

张卫红，男，贵阳开磷化肥有限公司化学工程高级工程师，主要从事化工生产技术管理工作。电话：13985466129； E-mail：zhangwhkl@163.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)09-0052-03