板式換熱器在離子液循環(huán)吸收技術(shù)中的應(yīng)用

廣西金川有色金屬有限公司1 600 kt/a硫酸系統(tǒng)是400 kt/a陰極銅冶煉配套項(xiàng)目，制酸系統(tǒng)尾氣脫硫采用離子液循環(huán)吸收法脫硫技術(shù)。該技術(shù)核心是:根據(jù)離子液特性，在低溫條件下吸收煙氣中殘余的SO2，在高溫條件下將溶解在離子液中的SO2解吸，提出φ(SO2)99%的氣態(tài)SO2送往制酸凈化工序。為減少能源消耗、有效維持系統(tǒng)的熱平衡，尾氣脫硫工序采用3臺(tái)板式換熱器作為換熱設(shè)備。2013年12月投入使用，在2014年半年內(nèi)發(fā)現(xiàn)其中1臺(tái)板式換熱器夾緊板熱側(cè)入口出現(xiàn)酸性介質(zhì)泄漏現(xiàn)象;解體檢查發(fā)現(xiàn)，酸性介質(zhì)側(cè)存在泄漏，導(dǎo)致碳鋼材質(zhì)的加緊板被腐蝕穿透，酸性介質(zhì)外漏。

該板式換熱器為國(guó)際知名廠家生產(chǎn)的設(shè)備，熱側(cè)設(shè)計(jì)溫度120℃，設(shè)計(jì)壓力600 kPa;冷側(cè)設(shè)計(jì)溫度80℃，設(shè)計(jì)壓力600 kPa。板片材質(zhì)SMO254，密封條材質(zhì)EPDMC。實(shí)際介質(zhì):熱側(cè)工況110℃，壓力400 kPa，pH值2～5。SMO254材質(zhì)有極強(qiáng)的耐腐蝕性，在解體檢查中發(fā)現(xiàn)板片完好，沒(méi)有腐蝕的小孔等現(xiàn)象，EPDMC材質(zhì)密封條在高溫、高壓條件中也沒(méi)有出現(xiàn)破裂、變形等現(xiàn)象。當(dāng)解體至板式換熱器夾緊板處的板片時(shí)發(fā)現(xiàn)，熱側(cè)板片中用于安裝密封條的凹槽中存在雜質(zhì)，密封條變形，酸性介質(zhì)通過(guò)密封條變形處外漏，腐蝕加緊板。其可能原因?yàn)?①板式換熱器密封條在出廠時(shí)存在缺陷，導(dǎo)致泄漏;②該板式換熱器熱側(cè)與工藝管道直連，且在試生產(chǎn)時(shí)，為配合冶煉系統(tǒng)進(jìn)行了頻繁開(kāi)、停車，冷熱交替，在管道中沒(méi)有設(shè)計(jì)波紋補(bǔ)償器，致使設(shè)備無(wú)法有效的消除熱膨脹，夾緊板被拉開(kāi)，介質(zhì)中的雜質(zhì)滲入板片凹槽中;隨著時(shí)間的積累，酸性介質(zhì)腐蝕碳鋼材質(zhì)的夾緊板，造成酸性介質(zhì)外漏。

通過(guò)以上原因分析，找到了板式換熱器泄漏的原因，做了如下改進(jìn):①采用不銹鋼焊條對(duì)腐蝕夾緊板部分進(jìn)行堆焊、車削加工，使用316L材質(zhì)的管道與熱側(cè)接管直連，對(duì)結(jié)合處采取滿焊、打磨的方式，徹底杜絕了酸性介質(zhì)與碳鋼材質(zhì)的夾緊板接觸的可能;②對(duì)整臺(tái)板式換熱器的板片、密封條進(jìn)行了清洗檢查，更換了存在缺陷的密封條;③在管道工藝管道中，新增了波紋補(bǔ)償器，用于消除管道的熱膨脹對(duì)板式換熱器的影響;④在冷側(cè)、熱側(cè)加裝了過(guò)濾網(wǎng)，既降低了板片的結(jié)垢率，保整了一定的換熱效果，也降低的設(shè)備的檢修率，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，還可滿足制酸系統(tǒng)高負(fù)荷、持續(xù)運(yùn)行，保障了系統(tǒng)作業(yè)率;⑤優(yōu)化操作，在設(shè)備升溫時(shí)，逐步提高至工況溫度，保障了設(shè)備受熱均勻。通過(guò)以上改造，自2014年8月份至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)該板式換熱器存在泄漏，保障了系統(tǒng)的連續(xù)作業(yè)，設(shè)備設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫效果良好。

表1 脫硫系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保日趨嚴(yán)格，大型冶煉廠配置的制酸系統(tǒng)均在尾氣脫硫工序使用先進(jìn)技術(shù)，作為煙氣合格排放的最后一道保障;板式換熱器作為尾氣脫硫系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其完好率對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有重要的意義。

(廣西金川有色金屬有限公司楊德鑫)