李雪瓊，周 尚，張學(xué)兵

（楚雄滇中有色金屬有限責(zé)任公司，云南楚雄675000）

某銅冶煉企業(yè)450 kt/a硫酸系統(tǒng)于2017年6月建成投運(yùn)，2018年大修時(shí)發(fā)現(xiàn)Ⅳ換熱器殼程出現(xiàn)污堵，因換熱器內(nèi)部檢修通道狹窄、列管間距較小只能局部清理，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)阻力上升、換熱效率下降，對(duì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)整體熱平衡及總轉(zhuǎn)化率造成一定影響。2019年大修，該公司對(duì)Ⅳ換熱器采用化學(xué)清洗及高壓水清洗，效果顯著，清洗后設(shè)備運(yùn)行正常。

1 轉(zhuǎn)化工藝及設(shè)備

轉(zhuǎn)化工序采用ⅢⅠ-ⅣⅡ、“3+1”兩次轉(zhuǎn)化換熱流程[1]，其中Ⅳ換熱器規(guī)格為φ5 470 mm×13 203 mm，換熱面積 4 900 m2。外換熱器為急擴(kuò)加速流縮放管，開工爐為電加熱爐，轉(zhuǎn)化工藝流程見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)化工藝流程

2 化學(xué)清洗

2.1 化學(xué)清洗流程

1）系統(tǒng)停產(chǎn)之際，吹除SO3并降溫達(dá)到滿足檢修的條件，對(duì)殼程SO2側(cè)、管程SO3側(cè)進(jìn)出口煙氣管道用實(shí)心盲板進(jìn)行焊接封堵，目的是將換熱器與相鄰設(shè)備隔離，避免中和清洗時(shí)微量反應(yīng)熱及廢氣串至相鄰設(shè)備，后期打壓檢漏時(shí)保持與相鄰設(shè)備之間的隔離及密封。

2）在已封堵的煙氣管道盲板內(nèi)側(cè)上部留有缺口，以便中和清洗時(shí)排放所產(chǎn)生的微量反應(yīng)熱及廢氣。

3）換熱器管、殼程底部排污口作為管、殼程清洗液接入口。

4）在換熱器塔體與SO2煙氣管道出口、SO3煙氣管道進(jìn)口下方距管底約200 mm和100 mm處開孔，安裝清洗液回液管及殼程液位觀察回液管，其目的是根據(jù)回液情況判斷清洗循環(huán)量是否適宜。若回液管開始回液，說明殼程清洗液已充裝到位并開始循環(huán)清洗，液位觀察回液管回液說明給液量大，液位處于上漲趨勢(shì)，此時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)泵出口回流閥開度控制循環(huán)量，液位觀察回液管不回液、清洗液回液管正?；匾簽樽罴蜒h(huán)量。

2.2 循環(huán)槽及循環(huán)泵配套設(shè)施的安裝

為調(diào)節(jié)清洗液循環(huán)量，可在泵出口處安裝回流管。泵出口處另安裝排污管，清洗完畢后可排放循環(huán)槽與換熱器內(nèi)的廢水。循環(huán)槽安裝進(jìn)水管，以補(bǔ)充初始?jí)A液配制及換熱器初始清洗充裝。最終形成“清洗循環(huán)槽→清洗循環(huán)泵→清洗堿液給液管→換熱器→管、殼程清洗液回液管→清洗循環(huán)槽的循環(huán)清洗”系統(tǒng)。

Ⅳ換熱器清洗流程見圖2。

3 Ⅳ換熱器檢修

3.1 Ⅳ換熱器清洗

1）殼程SO2進(jìn)氣側(cè)煙氣管道盲板未封堵之前，先進(jìn)入殼程初步檢查，人工清除部分酸泥。

2）管程SO3出氣側(cè)煙氣管道盲板未封堵前，進(jìn)入管程初步檢查，放置帶編號(hào)用于稱重記錄的金屬掛片，以便后期檢測(cè)腐蝕率。

3）封堵殼程SO2進(jìn)氣側(cè)、管程SO3出氣側(cè)煙氣管道盲板。

4）向清洗循環(huán)槽注水，分別按質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%～5%，1.5%，1%，1%和0.3%投放氫氧化鈉、純堿、磷酸三鈉、硅酸鈉與緩蝕劑，開啟循環(huán)泵、回流閥，循環(huán)攪拌配制的清洗堿液。

5）開啟管程SO3側(cè)清洗堿液給液閥，向管程充裝清洗液，根據(jù)容積計(jì)算循環(huán)槽注水量。管程下氣室充裝滿時(shí)，開啟殼程SO2側(cè)清洗堿液給液閥，此時(shí)SO2側(cè)、SO3側(cè)同時(shí)充裝清洗液。充裝清洗液過程中需持續(xù)向循環(huán)槽注水、投入藥劑，用回流閥調(diào)節(jié)給液量。

6）若管、殼程清洗液回液管回液，說明管、殼程清洗堿液充裝到位，此時(shí)開大回流閥，調(diào)整給液量開始循環(huán)清洗，以液位觀察回液管不回液、清洗液回液管正常回液為最佳循環(huán)量控制狀態(tài)，此時(shí)停止循環(huán)槽注水。管、殼程清洗堿液充裝到位時(shí)會(huì)有微量氣體自頂部排氣孔溢出。

此次清洗因部分列管出現(xiàn)腐蝕漏點(diǎn)、管、殼程之間存在串液，使循環(huán)系統(tǒng)合二為一，所以管程清洗液回液管未回液，集中從殼程清洗液回液管回液。

7）初始回液測(cè)定pH值為4～5，隨著持續(xù)循環(huán)，回液逐步由酸性變?yōu)閴A性，清洗過程中持續(xù)投加藥劑將循環(huán)給液pH值保持在14左右，循環(huán)給液及回液pH值接近時(shí)，說明內(nèi)部酸性污垢基本中和完畢，此時(shí)再持續(xù)循環(huán)4 h，若回液pH值仍為14左右，說明中和清洗完成。

1.2.3 攻毒預(yù)試驗(yàn)。選取20只健康肉雞作為攻毒試驗(yàn)對(duì)象，用制備的IBDV懸液進(jìn)行攻毒，每只雞采用滴眼、刷肛法進(jìn)行攻毒，劑量為0.5 mL/羽。攻毒后24～48 h，試驗(yàn)雞均表現(xiàn)出傳染性法氏囊病的典型癥狀；60～72 h出現(xiàn)死亡，解剖死亡肉雞確認(rèn)IBDV攻毒有效。

8）清洗完成后，關(guān)閉循環(huán)泵、泵出入口閥及回流閥，打開排液閥，將循環(huán)液排至污水處理站。

9）排盡循環(huán)液后，打開管程頂部人孔、殼程SO2進(jìn)氣側(cè)煙氣管道盲板，進(jìn)入內(nèi)部用高壓水清洗管、殼程兩側(cè)，直至露出金屬本色。高壓水清洗結(jié)束，拆除所有臨時(shí)搭接的循環(huán)系統(tǒng)及管道。

3.2 Ⅳ換熱器烘干

為避免清洗后殘留的水分對(duì)設(shè)備造成新的腐蝕，打開管程SO3出氣側(cè)煙氣管道盲板，將盛裝木炭的火盆置于管程、殼程下部，點(diǎn)燃木炭烘烤管、殼程，并在SO2進(jìn)氣側(cè)、SO3出氣側(cè)開孔處放置軸流風(fēng)機(jī)向內(nèi)送風(fēng)，以增加氧氣，加速熱氣流通以提高烘干速度。但應(yīng)注意：烘烤初始應(yīng)備足投放的木炭，烘烤期間不再添加木炭。

3.3 Ⅳ換熱器的查漏堵漏

1）烘干殘留水分后，進(jìn)入管、殼程，目測(cè)列管腐蝕漏點(diǎn)。以列管底部與孔板連接部位為起點(diǎn)，對(duì)200 mm以下及200 mm以上有漏點(diǎn)的列管做標(biāo)記。200 mm以上有漏點(diǎn)的列管選用實(shí)心堵板將列管上下兩端焊接封堵[2]。200 mm以下列管若整體出現(xiàn)腐蝕變薄或少數(shù)列管已出現(xiàn)腐蝕漏點(diǎn)時(shí)，為避免底部變薄的列管在后續(xù)生產(chǎn)中繼續(xù)受腐蝕影響總體轉(zhuǎn)化率，公司選用堵漏劑進(jìn)行澆筑堵漏防腐，該堵漏劑專用于硫酸裝置換熱列管泄漏修復(fù)。

2）堵漏劑呈流體狀，澆筑前需對(duì)列管四周200 mm高度用鋼板焊接圍堰，用于后續(xù)澆筑時(shí)固定堵漏劑。為確保200 mm高度澆筑后SO2側(cè)氣體通行的有效截面，將氣體導(dǎo)流板上移200 mm。

3）200 mm 以下有漏點(diǎn)的列管選用 200～300 mm長的DN32焊管從管程下氣室嵌入列管底部200 mm高度，避免澆筑時(shí)堵漏劑滴漏影響澆筑。

4）用潛水泵及連接的消防水帶將配制好的堵漏劑打至列管圍堰內(nèi)，使堵漏劑填充到每個(gè)角落。半小時(shí)后堵漏劑慢慢凝固，保養(yǎng)8 h便具備打壓試漏條件，注意凝固時(shí)間因環(huán)境溫度及堵漏劑配比的差異有所不同。

3.4 Ⅳ換熱器打壓試漏堵漏

恢復(fù)殼程SO2進(jìn)口煙氣管道盲板、SO2出口煙氣管道排氣口，殼程形成密閉空間。利用殼程SO2側(cè)循環(huán)清洗液給液口作為打壓進(jìn)氣口，并在進(jìn)氣口安裝壓力表，氣源來自空壓機(jī)房。具體過程如下：

1）開啟打壓進(jìn)氣閥，空壓機(jī)房逐步打開供氣閥送氣。通氣過程中在管程下氣室用耳聽或?qū)⒓垙埛胖昧泄艿撞繖z測(cè)漏氣情況。若有漏氣，會(huì)聽到刺耳的鳴氣聲，或發(fā)現(xiàn)列管口紙張被吹動(dòng)。找到漏氣列管做好標(biāo)記，停止送氣。

2）用實(shí)心堵板焊接封堵有漏點(diǎn)的列管上下兩端，然后再次送氣打壓，打壓壓力為0.02 MPa，再用上述方法查漏、標(biāo)記、堵漏，直至有漏點(diǎn)列管全部封堵。隨著查漏、堵漏的進(jìn)行，漏氣點(diǎn)逐步減少，進(jìn)氣口壓力逐步上升，漏氣點(diǎn)處理完成后壓力穩(wěn)定，關(guān)閉進(jìn)氣閥，停止送氣，持續(xù)保壓2 h，查漏、堵漏基本達(dá)到預(yù)期目的。

割除盲板，恢復(fù)煙氣管道，保溫至初始狀態(tài)。至此，整個(gè)換熱器的清洗、查漏、堵漏、打壓工作全部完成。

4 檢修效果評(píng)估

4.1 外觀效果評(píng)估

檢修前換熱器列管附著較多圬垢，檢修后露出金屬表面。

4.2 化學(xué)清洗過程腐蝕評(píng)估

清洗前稱量2塊0.001 4 m2碳鋼的質(zhì)量，編號(hào)為2937和2939，懸掛于管程下氣室立柱間，化學(xué)清洗過程約8 h。清洗后腐蝕率符合HG/T 2387—2007《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中碳鋼腐蝕率小于 6 g/(m2·h)、腐蝕量不大于 72 g/m2的要求。清洗后腐蝕率見表1。

表1 清洗后腐蝕率

4.3 工藝指標(biāo)改善評(píng)估

清洗后Ⅳ換熱器殼程阻力、二吸塔入口煙氣溫度明顯下降，清洗效果顯著，清洗前后主要工藝指標(biāo)見表2。

表2 清洗前后主要工藝指標(biāo)

4.4 堵漏后換熱面積變化評(píng)估

此次列管上下封堵共29根，封堵列管及澆筑200 mm厚的堵漏劑使換熱面積減小3.5%，在可接受范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

硫酸系統(tǒng)中的換熱器污堵腐蝕時(shí)有發(fā)生，解決換熱器污堵和腐蝕的關(guān)鍵是提高前端工序除塵、解決一吸塔氣帶液及提高捕沫器捕沫效率。但對(duì)已形成的污堵及腐蝕問題，采用化學(xué)清洗加高壓水清洗,以及使用專用堵漏劑是可行的。