浅谈艾萨炉余热锅炉安全运行情况

浅谈艾萨炉余热锅炉安全运行情况

李昌普 胡建  陈晓忠

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼分公司  云南省曲靖市  654200

摘要:阐述了云南驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼分公司（驰宏会泽冶炼）艾萨余热锅炉的结构及特点，总结了自投产以来锅炉的运行情况，对锅炉的积灰、结渣进行了分析和总结，并提出一些应对措施。同时对锅炉的主要事故进行了叙述和分析。根据运行中出现的问题提出了相应的解决方案。

关键词:艾萨炉余热锅炉结渣泄漏

1 概述

驰宏会泽冶炼艾萨炉余热锅炉用于富氧顶吹铅熔炼炉烟气冷却和余热回收。余热锅炉由艾萨炉炉顶盖、裙罩、过渡段、上升烟道、下降烟道和对流区六部分组成。艾萨炉烟气通过艾萨炉炉盖出口进入余热锅炉的裙罩、过渡段、上升烟道，然后折转通过下降烟道进人水平布置的对流区，使次经过一组凝渣管屏和五组对流管束排出余热锅炉。经余热锅炉冷却的烟气进入收尘系统收尘净化，余热锅炉产生的饱和蒸汽送至厂区综合管网后进入余热发电站。

1.1艾萨炉余热锅炉设计依据：

锅炉进口烟气量：35640 Nm3/h（正常），42768 Nm3/h（最大）

锅炉进口烟气温度：1114℃

锅炉进口烟气成分（vol.%）：CO2:17.5，SO3:0.21，SO2:6.79，H2O:18.10，O2:6.30，N2:51.10

锅炉进口烟气含尘量：195.57 g/m3

1.2余热锅炉设计参数:

设计压力：4.9 MPa

运行压力：4.4MPa

蒸发量：24.5 t/h（正常），28.2 t/h（最大）

给水温度：104℃

蒸汽温度：257℃

排烟温度：312℃（正常），328℃（最大）

烟气阻力：﹤400Pa

1.3锅炉结构

艾萨炉余热锅炉为膜式水冷壁烟道式余热锅炉，由艾萨炉炉顶盖、群罩、过渡段、上升烟道、下降烟道、水平烟道、锅筒及其辅助设备设施组成。余热锅炉的水循环采用强制循环，锅筒内的炉水经循环泵加压后送往各组受热面。在受热面中吸热后再返回锅筒。为了确保循环水的合理分配，同时防止水循环的停流、倒流和脉动现象的发生，在每根受热面管子的入口均装有节流孔板。

锅筒内径为1800mm，锅简直股长8000mm。汽水混合物进入锅筒后经过两次汽水分离，一次分高装置为多孔板。二次分离装置为波形板分离器。

艾萨炉炉顶盖、群罩、过渡段、上升烟道、下降烟道均为膜式水冷壁结构，采用厚的扁钢焊接制成，水冷壁管间距为60mm，对流区炉墙亦采用同样的结构，只是其管间距为80mm和100mm。各组膜式水冷壁焊接成一个完全气密的结构。在水冷壁的外侧焊有刚性梁，刚性梁受热后与水冷壁一起膨胀。

在对流区布置有一组凝渣管屏和五组对流管束，全部采用Φ38x5 锅炉钢管弯制而成。管屏和管束均为悬挂式结构，如需检修可整组从对流区顶部吊出。

2 锅炉的积灰和结渣

烟道的结渣和积灰问题是余热锅炉普遍存在的问题。对于重有色冶金余热锅炉，结渣和积灰则尤为突出。受热面管的积灰和结渣必然会影响到锅炉整体的传热效果，降低锅炉热效率，同时锅炉出口烟气温度也会提高，对下游的收尘不利。

艾萨炉余热锅炉下降烟道、水平烟道结渣积灰严重，需定期进行检查清理。水平烟道结渣严重时，存在大块掉落风险，极易砸坏刮板运输机，需停炉进行清理，严重影响连续生产。后其把灰斗及刮板运输机分为两段，下降烟道下方分为一段，灰斗延长垂直距离，增加清灰孔，当下降烟道有大块结渣掉落时，能有效保护刮板运输机，同时在对生产影响较小的情况下进行清理。水平烟道积灰结渣前期通过安装爆破清灰、水平烟道喷吹结焦抑制剂等手段，效果均不明显。

对于锅炉结渣和积灰的问题，现在主要由艾萨炉合理调整冶炼工艺：配料过程中对物料配比进行调控，调整合适的喷枪气流、枪位，保证制粒的效果，减少进入锅炉的生料量。锅炉方面可做的调整为:增加振打频率或力度，对积灰和结渣定期进行检查及人工清理。

3 艾萨余热锅炉事故分析

从投入运行至今，该锅炉主要发生的事故是锅炉泄漏，具体原因极其复杂，下面通过归类对主要的漏水故障进行分析。

3.1 过渡段底部泄漏

2019年8月艾萨炉余热锅炉过渡段底部防磨板焊接处发现泄漏，停炉补焊后进行壁厚检测，发现变薄情况，部分防磨板已磨损。该处泄漏壁厚变薄主要原因为烟气灰尘的正面冲刷磨损。

2019年10月更换了新的过渡段，本次更换的过渡段通过表面喷涂高强度合金的方式减缓承压管变薄。喷涂前的承压管壁厚5.20mm，喷涂后的承压管壁厚6.04mm，喷涂厚度平均值为0.84mm。2020年7月停炉后喷涂的过渡段具备检测条件，经检测，喷涂后的过渡段承压管经10个月运行后未发现明显变薄情况。就目前情况，该技术应用于艾萨炉余热锅炉过渡段有较好效果。

3.2水平烟道通道尾部侧墙水冷壁承压水管的泄漏

2019年8月艾萨炉余热锅炉水平烟道尾部下侧钢性梁焊接处承压水管发生泄漏。通过分析，主要是设计结构上的不合理和余热锅炉热负荷不稳定所引起的。在补焊施放应力后，此部位便未发生过漏水事故。

3.3各类法兰连接处发生泄漏

艾萨炉余热锅炉运行至今，发生过法兰连接处泄漏事件。通过分析，部分为锅炉泄压后，应力发生变化，升温升压后导致泄漏，部分为更换阀门或其它部件，安装时密封垫未正确安装或螺栓未正确紧固等安装问题导致。后续法兰处理过程中，安排技能相对较高、职业素质强的人员施工，并安排专人进行监护，以保证施工质量，同时进行相应的热紧处理。以上措施可减少各类法兰连接处发生泄漏。

4 锅炉安全运行

艾萨余热锅炉的运行控制主要是对汽包液位、运行压力及锅炉水质进行控制，对锅炉主要运行参数进行监控，并对烟道积灰、结渣情况进行检查和清理。

目前运行压力正常运行时采用自动控制，安全系数较大。汽包液位通过主控人员观察汽包液位实时调整给水流量，保持正常液位。锅炉水质操作人员每2小时进行一次取样分析，检测频率高，能满足水质合格。

锅炉的烟气温度及负压监控存在着一定的难度，上升烟道及下降烟道内部的热电偶及负压表很容易被积灰或结渣包覆，甚至会被落渣砸断。

对积灰、结渣进行检查和清理也会受到一些因素的限制。一方面检查烟道只能在艾萨炉停止熔炼后进行，否则由于烟气含尘很高，无法看清烟道内情况，这意味着每次更换喷枪才能进行一次烟道检查，不利于对烟道内部情况进行控制;另一方面对积灰和结渣的清理，受到烟道温度较高、负压不稳定的影响，难度较大;

5 结语

影响艾萨余热锅炉安全运行的因素主要一是锅炉烟道的积灰和结渣造成锅炉烟道堵塞，二是锅炉管的泄漏，三是锅炉辅助设备的正常运行情况(给水泵、循环泵、DCS控制系统、阀门等)。

合理控制艾萨炉冶炼工艺，余热锅炉增加振打装置振打频率或力度，定期对积灰和结渣进行人工清理，加强对余热锅炉巡检力度，精细操作，定期维护保养，选用国内外先进的辅助设备设施是保证艾萨安全运行的有力措施。

参考文献：

[1] 《云铜冶炼加工总厂艾萨余热锅炉运行情况分析报告》,李文忠主编，2008