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    三環(huán)分公司硫酸廠原有1臺(tái)120 kt/a硫磺制酸強(qiáng)制循環(huán)水管鍋爐，型號(hào)為FRS-12S-14.5/3.82-450。因鍋爐老化，腐蝕嚴(yán)重，管束爆管導(dǎo)致頻繁開(kāi)、停車(chē)，難以滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。鑒于此，公司決定將該臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)水管鍋爐改為火管鍋爐，型號(hào)為QF35/1050-14,2-3,82/450，且火管鍋爐需與原有過(guò)熱器配套。改造后該系統(tǒng)采用全自然循環(huán)方式，由臥式火管鍋爐、低溫過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器組成，分別回收120 kt/a硫磺制酸生產(chǎn)中的高、中溫余熱，可生產(chǎn)3.82MPa，450℃的過(guò)熱蒸汽14.2 t/h，富通新能源銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1、120 kt/a硫磺制酸余熱回收水管鍋爐存在的問(wèn)題
1.1水管鍋爐簡(jiǎn)介
    該臺(tái)鍋爐（第一廢熱鍋爐）為單汽包橫向沖刷式磚襯水管鍋爐。蒸發(fā)受熱面為重垂懸吊式蛇形管結(jié)構(gòu)，水循環(huán)采用強(qiáng)制循環(huán)；蒸發(fā)管束分為4區(qū)，I區(qū)為進(jìn)口集箱，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)每組受熱面管束與進(jìn)出口集箱連同頂蓋箱一起組裝成一個(gè)單元。其設(shè)置在焚硫爐后將爐氣溫度從1 050℃降至420℃。在轉(zhuǎn)化1段出口設(shè)置第二廢熱鍋爐，將爐氣溫度從600℃降至445℃；在轉(zhuǎn)化器4段出口設(shè)置1臺(tái)過(guò)熱器。第一廢熱鍋爐、第二廢熱鍋爐、過(guò)熱器共用1臺(tái)汽包，生產(chǎn)3.82 MPa，450℃的過(guò)熱蒸汽。
1.2水管鍋爐存在的問(wèn)題
    FRS-12S-14.5/3.82-450型鍋爐的蒸發(fā)管束從2000年4月更換，使用至2005年10月。2004年年底以來(lái)因鍋爐老化，第一廢熱鍋爐蒸發(fā)管柬嚴(yán)重腐蝕，多次爆管發(fā)生泄漏，殼體也多次發(fā)生泄漏，造成系統(tǒng)頻繁停車(chē)+難以滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。同時(shí)，因管束的頻繁爆管導(dǎo)致檢修費(fèi)用高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且也威脅著鍋爐的安全運(yùn)行。
2、鍋爐選型
2.1水管鍋爐與火管鍋爐的應(yīng)用前景
    鍋爐選型是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。鍋爐的基本結(jié)構(gòu)型式目前有：鍋殼式（火管）、水火管混合式、水管式3種，3種型式各有特點(diǎn)。鍋殼式和水火管式適宜于較小容量的鍋爐，水管鍋爐適宜于容量較大的鍋爐（大型鍋爐特別是發(fā)電鍋爐無(wú)一例外都是水管鍋爐）。
    水管鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼材耗量大，占地面積大，密封點(diǎn)多且難于維護(hù)，而且有煙管易結(jié)垢、集灰，不易清除，易造成傳熱惡化等缺點(diǎn)。
    火管鍋爐相對(duì)蒸發(fā)面積較小，管板直徑大，熱應(yīng)力較大，制作困難，一般只適用于中壓以下壓力等級(jí)范圍。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，易操作，運(yùn)行平穩(wěn)，效率高。鍋爐受壓元件基本整裝出廠，具有便于安裝、鍋爐整體安全性高等優(yōu)點(diǎn)。
    近年來(lái)火管鍋爐技術(shù)日趨成熟。在硫磺制酸系統(tǒng)的余熱回收利用中，火管鍋爐因煙氣在管內(nèi)流動(dòng)，使得煙氣側(cè)承壓情況較好，尤其像硫磺制酸系統(tǒng)，余熱鍋爐煙氣為正壓系統(tǒng)比較適合，解決了水管鍋爐困換熱管束爆管導(dǎo)致的鍋爐腐蝕及煙氣泄漏造成的環(huán)境污染等一系列問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。
2.2  120 kt/a硫磺制酸余熱回收水管鍋爐與火管鍋
    爐使用情況的對(duì)比
2.2.1  120 kt/a硫磺制酸余熱回收水管鍋爐與火管
    鍋爐優(yōu)缺點(diǎn)比較
    我公司有4臺(tái)火管鍋爐在投用，應(yīng)用技術(shù)比較成熟，與水管鍋爐相比，其優(yōu)缺點(diǎn)如下。
2.2.1.1水管鍋爐
    優(yōu)點(diǎn)：1）鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)量大；2）管束損壞可更換。
    缺點(diǎn)：1）靜密封點(diǎn)較多，難于維護(hù)：2）占地面積大，操作安全性不高，發(fā)生事故因素多；3)對(duì)水質(zhì)要求高；4）耗能較高，運(yùn)行不穩(wěn)定；5）煙管易結(jié)垢、集灰，不易清除，易造成傳熱惡化；6）爐墻密封承壓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)常fH現(xiàn)爐墻泄漏等故障。
    水管鍋爐運(yùn)行維護(hù)情況：1）泄漏檢修費(fèi)用7萬(wàn)元/a；2）熱水循環(huán)泵維護(hù)費(fèi)用每臺(tái)4萬(wàn)元/a，兩臺(tái)合計(jì)8萬(wàn)元/a；3）熱水循環(huán)泵耗電費(fèi)用8.2萬(wàn)元／a；4）熱水循環(huán)泵電氣、儀表維護(hù)費(fèi)用0.5萬(wàn)元／a；5）鍋爐泄漏直接經(jīng)濟(jì)損失45萬(wàn)元／a（主要為對(duì)后系統(tǒng)造成的腐蝕所發(fā)生的維修費(fèi)用）。
2.2.1.2火管鍋爐
    優(yōu)點(diǎn)：1）靜密封點(diǎn)較少，不易泄漏，便于維護(hù)；2)占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，安全性高；3）對(duì)水質(zhì)要求低，一般水容量大，水位、汽壓穩(wěn)定；4）煙氣在管內(nèi)流動(dòng)，使得煙氣側(cè)承壓情況較好，運(yùn)行較穩(wěn)定；5）不需要熱水循環(huán)泵；6）突然斷電對(duì)鍋爐的潛在危險(xiǎn)小。
    缺點(diǎn)：1）相對(duì)蒸發(fā)面積較小；2）管束損壞無(wú)法更換；3）管板直徑大，熱應(yīng)力較大，制作困難，一般只適用于中壓以下壓力等級(jí)范圍。
    火管鍋爐運(yùn)行維護(hù)情況：1）無(wú)熱水循環(huán)泵維護(hù)費(fèi)用（含電氣儀表維護(hù)費(fèi)）；2）無(wú)熱水循環(huán)泵耗電費(fèi)用；3）突然斷電對(duì)鍋爐的危害性小；4）鍋爐泄漏對(duì)生產(chǎn)影響小。
2.2.2水管鍋爐維修費(fèi)用與改為火管鍋爐的費(fèi)用比較
2.2,2.1水管鍋爐維修費(fèi)用
    1)購(gòu)買(mǎi)換熱管束（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)）費(fèi)用約79萬(wàn)元。
    2)換熱管束（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)）一般使用壽命7a。
    3)處理泄漏檢修費(fèi)用5萬(wàn)元/a。
    4)熱水循環(huán)泵維護(hù)費(fèi)用11萬(wàn)元/a。
    5)更換換熱管所需時(shí)間6d。
2.2.2.2水管鍋爐改造為火管鍋爐費(fèi)用
    1)購(gòu)買(mǎi)火管鍋爐費(fèi)用約82萬(wàn)元。
    2)火管鍋爐一般使用壽命10 a。
    3)安裝費(fèi)用（含機(jī)裝、土建、保溫）約l5萬(wàn)元。
    4)改造更換所需時(shí)間7 d。
    上述比較可以看出：將原水管鍋爐一廢、汽包整體更換為火管鍋爐的費(fèi)用與更換I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)蒸發(fā)管束發(fā)生的費(fèi)用基本持平；每年維護(hù)水管鍋爐的直接費(fèi)用約16萬(wàn)元，隨著鍋爐的老化，維護(hù)費(fèi)用、更換蒸發(fā)管束費(fèi)用將會(huì)大幅增加；水管鍋爐蒸發(fā)管束爆管不但成為制約生產(chǎn)的瓶頸，而且威脅著鍋爐的安全運(yùn)行。
2.2.3投資與收益預(yù)測(cè)
    水管鍋爐改造為火管鍋爐投資約需97萬(wàn)元。改造完工投入生產(chǎn)，將會(huì)極大地提高鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行率，為120 kt/a硫磺制酸裝置穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。每年可節(jié)約因水管鍋爐泄漏造成的維護(hù)費(fèi)用及直接經(jīng)濟(jì)損失約52萬(wàn)元；因減少了熱水循環(huán)泵，每年可節(jié)約維修費(fèi)、電費(fèi)約17萬(wàn)元，合計(jì)可節(jié)約69萬(wàn)元，節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益顯著。
    綜上所述，從經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性及環(huán)保角度考慮，該臺(tái)水管鍋爐改造為火管鍋爐可行。
3方案的實(shí)施
3.1火管鍋爐的技術(shù)參數(shù)（見(jiàn)表1）
3.2火管鍋爐煙氣、汽水流程
3.2.1煙氣流程
    QF35/1050-14.2-3.82/450型火管鍋爐設(shè)計(jì)為自然循環(huán)硫酸余熱鍋爐。煙氣由焚硫爐出口進(jìn)入火管鍋爐，與炯管換熱后在出口煙道匯流引出進(jìn)入轉(zhuǎn)化器1段，反應(yīng)后進(jìn)人高溫過(guò)熱器降溫，然后進(jìn)入2段催化劑層反應(yīng)-1#換熱器降溫-3段轉(zhuǎn)化一2#換熱器降溫一第一吸收塔一經(jīng)2“、1”換熱器升溫-4段轉(zhuǎn)化，出來(lái)的煙氣進(jìn)入低溫過(guò)熱器后進(jìn)入第二吸收塔。
3.2.2汽水流程
    從脫鹽水站送來(lái)的水經(jīng)除氧器除氧后，由除氧器來(lái)的給水進(jìn)入火管鍋爐，由火管鍋爐出來(lái)的飽和蒸汽，經(jīng)蒸汽連接管進(jìn)入過(guò)熱器后進(jìn)入減溫器，再進(jìn)入高溫過(guò)熱器繼續(xù)加熱成3.82 MPa，450℃的過(guò)熱蒸汽供用戶(hù)使用。
3.3  火管鍋爐結(jié)構(gòu)形式
    火管鍋爐為臥式煙管鍋爐，由鍋殼、汽包、進(jìn)出口煙道和連接管4大部分組成。汽包位于鍋殼上方，南上升管和下降管支撐。
    上鍋筒簡(jiǎn)體尺寸∮1 072×36 mm，簡(jiǎn)體長(zhǎng)4 200mm，材質(zhì)20 g，筒體兩端設(shè)有300 mm×400 mm的橢圓人孔；鍋殼筒體尺寸∮1672×36 mm，簡(jiǎn)體長(zhǎng)6 600 mm，簡(jiǎn)體上設(shè)有280 mm×380 mm的裝配人孔1個(gè)。煙管∮57×5 mm穿接于鍋殼兩端管板，煙管材質(zhì)20G：
3.4火管鍋爐熱力計(jì)算匯總（見(jiàn)表2）
4改造效果
    FRS-12S-14t5/3.82-450型余熱水管鍋爐改造為QF35/1050-14,2-3.82/450火管鍋爐，充分利用了原有設(shè)備，以較少的投資、較少的下程量、較短的施工周期完成了改造，使熱力系統(tǒng)滿(mǎn)足了120 kt/a硫磺制酸裝置的工藝要求。自2005年10月改造至今，運(yùn)行平穩(wěn)，鍋爐運(yùn)行率由2005年的91.5%提高到2006年98.1%，保證了鍋爐的安全運(yùn)行；維護(hù)費(fèi)用合計(jì)可節(jié)約69萬(wàn)元/a，節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益顯著。總體來(lái)說(shuō)改造比較成功。三環(huán)公司現(xiàn)有4臺(tái)火管鍋爐，其中最大的為600 kt/a硫磺制酸鍋爐，可生產(chǎn)3.82 MPa．450℃的過(guò)熱蒸汽91t/h。火管鍋爐的應(yīng)用比較成熟，改善了操作環(huán)境，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本，為該裝置穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。
富通新能源銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，同時(shí)我們也大量銷(xiāo)售木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。