眭二明

（中國石化集團南京化學(xué)工業(yè)有限公司，江蘇南京210048）

中國石化集團南京化學(xué)工業(yè)有限公司（以下簡稱南化公司）現(xiàn)有2套硫黃制酸生產(chǎn)裝置，2#系統(tǒng)200 kt/a硫酸裝置2003年11月投產(chǎn)，3#系統(tǒng)300 kt/a硫酸裝置2005年9月投產(chǎn)。3#系統(tǒng)在按計劃停車進行階段性修理期間，發(fā)現(xiàn)焚硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障，隨即裝置立即組織修理，制定相關(guān)修理方案，在公司規(guī)定時間內(nèi)圓滿完成修理任務(wù)，實現(xiàn)了一次開車成功。

1 硫黃制酸工藝流程

硫黃制酸工藝流程見圖1。

圖1 硫黃制酸工藝流程

自然空氣經(jīng)過濾器過濾后，進入干燥塔的下部，在塔填料中與噴淋而下的w(H2SO4)96%左右的濃硫酸充分接觸后被干燥，過濾、干燥后的空氣由鼓風(fēng)機送入焚硫爐內(nèi)，與由精硫泵供給的經(jīng)磺槍霧化后的液硫充分接觸燃燒（在焚硫爐的后半部有二次空氣補充，有助于硫燃燒充分）。1 000 ℃左右的爐氣進入余熱鍋爐，加熱爐水，爐水被加熱后變成飽和蒸汽，而鍋爐出口的爐氣則降至400 ℃以下，與從鍋爐旁路副線（一段進口溫度調(diào)節(jié)副線）來的少量高溫爐氣混合后，溫度達到410～415℃后進入轉(zhuǎn)化器反應(yīng)。分別經(jīng)轉(zhuǎn)化器一、二、三段反應(yīng)和各換熱器換熱后，爐氣再經(jīng)省煤器Ⅱ進一步降溫至180～200 ℃，進入一吸塔[w(H2SO4)105%發(fā)煙硫酸塔]進行吸收反應(yīng)。從一吸塔頂部出來的爐氣依次經(jīng)冷熱換熱器和熱熱換熱器換熱后溫度升至415～420 ℃進入轉(zhuǎn)化器四段反應(yīng)。轉(zhuǎn)化器四段出口爐氣經(jīng)中溫過熱器換熱后溫度降至415～420 ℃，進入轉(zhuǎn)化器五段進一步反應(yīng)。轉(zhuǎn)化器五段出口爐氣經(jīng)低溫過熱器和省煤器I降溫至180 ℃左右進入二吸塔進行吸收反應(yīng)。二吸塔頂部出口的尾氣進入尾氣吸收系統(tǒng)，通過氫氧化鈉溶液吸收尾氣中的SO2氣體后，再進入水洗塔、二級電除霧器去除硫酸霧，最后經(jīng)放空煙囪達標(biāo)排放。

2 存在問題及原因分析

2.1 焚硫爐出口高溫?zé)岣本€閥故障

2022年裝置按計劃停車修理期間，發(fā)現(xiàn)焚硫爐出口高溫?zé)岣本€閥出現(xiàn)故障。該閥門已使用11年，閥軸兩端均被高溫氧化腐蝕，出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，閥瓣脫落卡死。經(jīng)過長時間的高溫氧化腐蝕，閥軸端部腐蝕呈圓錐形，見圖2。

圖2 閥軸端部腐蝕情況

2.2 焚硫爐進口煙道內(nèi)襯脫落

系統(tǒng)停車前，鼓風(fēng)機出口至焚硫爐的管線在正常生產(chǎn)時出現(xiàn)階段性的異常響聲。查看DCS數(shù)據(jù)，系統(tǒng)整體阻力上漲了2 kPa左右。經(jīng)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)焚硫爐爐頭附近熱輻射異常增大，焚硫爐爐頭外部的殼體溫度高達120 ℃，高處進口部分位置最高到150 ℃。初步判斷焚硫爐進口垂直煙道內(nèi)襯有脫落現(xiàn)象，掉下來的內(nèi)襯堵塞進風(fēng)管道，造成風(fēng)機出口阻力上漲，現(xiàn)場發(fā)出異常響聲。停車后檢查，發(fā)現(xiàn)焚硫爐進口垂直氣道部分內(nèi)襯脫落坍塌，堵塞磺槍旋流板；焚硫爐內(nèi)部進口端面的內(nèi)襯磚墻上部近3 m已全部坍塌脫落，磺槍旋流板移位、變形。焚硫爐進口氣道修復(fù)前后對比見圖3。

圖3 焚硫爐進口氣道修復(fù)前后對比

3 焚硫系統(tǒng)改造措施及效果

3.1 高溫?zé)岣本€閥修理

對高溫?zé)岣本€閥拆解修理，拆除閥門尾軸后，把閥板水平定位固定，在輸入軸和閥板之間安裝一個尺寸較大的合金套，將兩端水平焊接固定，安裝尾軸；在尾部閥軸和閥板之間也安裝一個較大的合金軸套，起到定位和支撐的作用（不焊接）；最后再校正閥板水平，整體繼續(xù)焊接加固。

在冷態(tài)狀況下對閥門進行電動全開全關(guān)試驗，試驗結(jié)果顯示：閥門能正常開關(guān)，反饋信號正常，閥門開度顯示與現(xiàn)場閥瓣位置能一一對應(yīng)，沒有卡塞現(xiàn)象；系統(tǒng)噴磺開車時，轉(zhuǎn)化器一段反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)控制正常，閥門開關(guān)調(diào)節(jié)正常。采用上述方法對閥門進行修理節(jié)省了閥門修理時間，同時節(jié)約閥門采購費用約20萬元。

3.2 焚硫爐內(nèi)襯修復(fù)

由于計劃停車時間短，考慮到今后一段時間系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，裝置經(jīng)過周密討論制定了焚硫爐內(nèi)襯的修理方案。7 d后，爐頭兩處破損的內(nèi)襯完成整體重做，施工修理結(jié)束。按照廠家提供的烘爐時間要求進行烘爐，烘爐條件見表1。

表1 焚硫爐烘爐條件

目前焚硫爐升溫采用天然氣加熱的升溫方式，原始設(shè)計天然氣流量大，無法滿足烘爐低溫段的溫度要求（200 ℃以下）。如果采用原始木材烘爐，最終還要熄火降溫清理爐內(nèi)的底灰等垃圾，增加停車時間。

筆者根據(jù)裝置現(xiàn)場生產(chǎn)裝置的布置特點，提出采用一轉(zhuǎn)電加熱器升溫進行焚硫爐低溫段烘爐，溫度升到300 ℃以上再采用天然氣烘爐。冷空氣從熱循環(huán)風(fēng)機進口試車閥進入，經(jīng)一轉(zhuǎn)電加熱器加熱后通過高溫副線閥進入焚硫爐尾部，從爐頭放空閥排氣。通過高溫副線閥開度和熱循環(huán)風(fēng)機電機調(diào)頻調(diào)節(jié)烘爐所需溫度，300 ℃以上烘爐采用原來的引風(fēng)機加天然氣升溫的方式進行烘爐，直至焚硫爐溫度升到400 ℃，烘爐結(jié)束后直接轉(zhuǎn)為焚硫爐升溫。焚硫爐烘爐熱空氣流程見圖4。

圖4中相關(guān)閥門操作位置及開關(guān)狀態(tài)見表2。

圖4 烘爐熱空氣流程

表2 閥門操作位置及開關(guān)狀態(tài)

焚燒爐烘爐從26 ℃開始升溫，8 h后爐頭溫度達到100 ℃左右，又經(jīng)3 h烘爐爐頭溫度達到136℃，隨后溫度基本維持在140～150 ℃，溫度控制穩(wěn)定，崗位操作簡單，操作人員在總控室監(jiān)控烘爐溫度指標(biāo)，根據(jù)烘爐時間曲線要求，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機輸送風(fēng)量調(diào)節(jié)烘爐溫度，使烘爐程序正常進行，保障設(shè)備的使用壽命。84 h后烘爐操作圓滿完成，各時間段溫度控制均滿足施工技術(shù)要求，裝置按計劃關(guān)停電加熱器和熱循環(huán)風(fēng)機，改用天然氣對焚硫爐繼續(xù)進行開車升溫，升溫結(jié)束后系統(tǒng)噴磺開車，一次成功。

4 結(jié)語

高溫?zé)岣本€閥是硫黃制酸生產(chǎn)中關(guān)鍵的操作控制閥門，直接影響轉(zhuǎn)化器各段溫度指標(biāo)的調(diào)節(jié)與控制，影響轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑的正常使用，此次修理及時解決了現(xiàn)場閥門故障，對保證系統(tǒng)按時恢復(fù)生產(chǎn)起到了關(guān)鍵性作用。首次利用轉(zhuǎn)化器一段電加熱器加熱空氣的方式對焚硫爐進行烘爐操作，效果良好，解決了以往低溫段無法正常烘爐操作的弊端，大大降低了崗位人員升溫操作的勞動強度與安全風(fēng)險，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)，為今后焚硫爐烘爐提供了新的方法。