晏 歆

（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

硫酸車間制酸一系列2#轉(zhuǎn)化器自2003年投入以來，存在底板上翹、煙氣偏流［2］、內(nèi)部支柱歪倒、頻繁漏氣的情況，嚴重時存在轉(zhuǎn)化器垮塌危險，嚴重影響系統(tǒng)的安全運行。歷次大修也僅是恢復性維修，未進行大的改進。2018年即將實施一系列3K風機改造，改造完成后2#轉(zhuǎn)化器承受的氣壓將升高50%。為了控制轉(zhuǎn)化器的變形在可控范圍及適應更高的SO2濃度。必須如何改進2#轉(zhuǎn)化器以確保生產(chǎn)安全順行。

2 2#轉(zhuǎn)化器的構造

制酸一系列2#轉(zhuǎn)化器為單層轉(zhuǎn)化器，該轉(zhuǎn)化器為頂部進氣，側(cè)部出氣設計［3］。轉(zhuǎn)化器內(nèi)部大支柱僅為支撐格柵用，轉(zhuǎn)化器頂部為弧形結構。見圖1所示。

圖1 2#轉(zhuǎn)化器構造

3 2#轉(zhuǎn)化器的構造造成的不良現(xiàn)象

3.1 煙氣偏流

制酸一系列煙氣進入2#轉(zhuǎn)化器煙道入口有兩個彎頭，氣體流經(jīng)彎頭，由于氣流慣性，管道外側(cè)氣流量大，內(nèi)測氣流量小，導致氣體偏流。氣量大的地方溫度低，氣量小的地方溫度高從而導致同一層轉(zhuǎn)化器內(nèi)部不同位置存在較大的溫差，產(chǎn)生熱應力，使轉(zhuǎn)化器發(fā)生形變。焊縫處形變拉力偏大，導致焊縫拉裂漏煙氣，增加檢修費用的同時也影響了工作環(huán)境［4］。

3.2 轉(zhuǎn)化器變形

由于2#轉(zhuǎn)化器內(nèi)部溫度達600多攝氏度，加之轉(zhuǎn)化一層壓力在轉(zhuǎn)化所有床層中是最高的，經(jīng)過長時間運行，造成金屬材質(zhì)疲勞，強度下降，轉(zhuǎn)化器不銹鋼底板產(chǎn)生高溫蠕變并呈鍋底形狀，導致內(nèi)外部T型梁斷裂、支柱歪倒、觸媒格柵斷裂。存在觸媒層垮塌的風險，嚴重影響系統(tǒng)的安全運行。設計轉(zhuǎn)化器承受壓力明顯未達到設計值，存在缺陷。

3.3 2#轉(zhuǎn)化器入口煙氣溫度高

一系列制酸轉(zhuǎn)化2#閥煙道原設計進2#轉(zhuǎn)化器煙道位置處離2#轉(zhuǎn)化器入口較近，冷煙氣與熱煙氣未混熱均勻就進入轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應，沒有達到混熱均勻，造成2#轉(zhuǎn)化器入口煙氣溫度偏高。且無法承受高濃度的 SO2煙氣［5］。

4 改進措施及效果

4.1 增設導流板，改善煙氣偏流

在2#轉(zhuǎn)化器入口煙道彎頭內(nèi)部中心線處增加兩套導流板，強制分流，減少氣體偏流，如圖2所示。通過增加導流板后2#轉(zhuǎn)化器內(nèi)不同位置的觸媒溫差減小。溫差由改造前2016年2#轉(zhuǎn)化器內(nèi)部最大溫差平均值201.5℃，降為2017年11月改造后的140.8℃，如表1所示。增設導流板改善了熱應力不平衡，同時解決了因偏流造成的分層轉(zhuǎn)化率偏低的問題。

表1 2016-2017年改造后轉(zhuǎn)化器內(nèi)部最大溫差月平均值℃

圖2 增加兩套導流板

4.2 對2#轉(zhuǎn)化器進行加固，承受更大工作壓力

2#閥煙道由2#轉(zhuǎn)化器入口處前移至G熱交換器出口；將一根煙氣管道分為直徑φ350mm、φ300mm、φ250mm的三根支管，來提升冷熱煙氣混合效果，降低2#轉(zhuǎn)化器入口溫度［6］，從而適應更高的SO2濃度。2#轉(zhuǎn)化器入口溫度2016年平在2#轉(zhuǎn)化器外部底板與T型梁脫焊、開裂的縫隙填入梯形板和L型板，滿焊加固；內(nèi)部T型梁外周截短，以控制轉(zhuǎn)化器底板的變形。轉(zhuǎn)化器內(nèi)部增加16根219×8mm立柱，為消除底板外部加強筋與轉(zhuǎn)化器本體由于溫差引起的不一致熱變形而在新增立柱與頂蓋處產(chǎn)生的應力，將立柱分兩節(jié)制作，通過法蘭連接，法蘭之間預留40mm的間隙，安裝時預壓縮20mm。連接底板與頂蓋的拉桿。提高轉(zhuǎn)化器承受更高氣壓的能力。改造前2#轉(zhuǎn)化器最大工作壓力25kPa，改造后對2#轉(zhuǎn)化器氣密試驗，將氣密壓力升至35kPa，轉(zhuǎn)化器未出現(xiàn)明顯變形，從而達到適應2018年一系列3K風機改造后更高的氣壓；2#轉(zhuǎn)化器變形量遠遠小于改進前，同時變形量在可控范圍內(nèi)。

4.3 使混氣均勻，降低入口溫度

4.3.1 2#閥移位，分為三根支管均值為401.3攝氏度，改造后降為386.2℃，如表2所示。2016年系統(tǒng)能承受最高的SO2濃度為12.5%提升為改造后的13%。

表2 2016-2017年2#轉(zhuǎn)化器入口溫度年平均值℃

4.3.2 增加低溫銫觸媒比重，從而進一步下調(diào)轉(zhuǎn)化器入口氣溫

調(diào)整銫、釩觸媒裝填量：銫觸媒由30m3提高至37m3；釩觸媒由46m3下降至33m3。提升低溫銫觸媒比重，有利于降低一層入口溫度，有利于提高高硫礦比重，適應復雜銅精礦的能力更強。

5 結語

改進前2#轉(zhuǎn)化器因設計不合理，存在的觸媒溫層度高、壓力大，煙氣偏流且器體變形，焊縫頻繁開裂漏氣，存在觸媒層垮塌，嚴重影響長周期穩(wěn)定生產(chǎn)的隱患。

改進后，2#轉(zhuǎn)化器變形得到控制，不再惡化。氣體偏流問題得到有效改善。同一層觸媒溫差由200℃以上，縮小至140℃，緩解了轉(zhuǎn)化器熱應力不平衡的問題。同時可適應更高的工作壓力，為以后一系列3K風機改造創(chuàng)造了條件。系統(tǒng)可以適應更高的 濃度，有利于提高高硫礦比重，適應復雜銅精礦的能力更強。