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    三環分公司硫酸廠原有1臺120 kt/a硫磺制酸強制循環水管鍋爐，型號為FRS-12S-14.5/3.82-450。因鍋爐老化，腐蝕嚴重，管束爆管導致頻繁開、停車，難以滿足生產的需要。鑒于此，公司決定將該臺強制循環水管鍋爐改為火管鍋爐，型號為QF35/1050-14,2-3,82/450，且火管鍋爐需與原有過熱器配套。改造后該系統采用全自然循環方式，由臥式火管鍋爐、低溫過熱器、高溫過熱器組成，分別回收120 kt/a硫磺制酸生產中的高、中溫余熱，可生產3.82MPa，450℃的過熱蒸汽14.2 t/h，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
1、120 kt/a硫磺制酸余熱回收水管鍋爐存在的問題
1.1水管鍋爐簡介
    該臺鍋爐（第一廢熱鍋爐）為單汽包橫向沖刷式磚襯水管鍋爐。蒸發受熱面為重垂懸吊式蛇形管結構，水循環采用強制循環；蒸發管束分為4區，I區為進口集箱，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區每組受熱面管束與進出口集箱連同頂蓋箱一起組裝成一個單元。其設置在焚硫爐后將爐氣溫度從1 050℃降至420℃。在轉化1段出口設置第二廢熱鍋爐，將爐氣溫度從600℃降至445℃；在轉化器4段出口設置1臺過熱器。第一廢熱鍋爐、第二廢熱鍋爐、過熱器共用1臺汽包，生產3.82 MPa，450℃的過熱蒸汽。
1.2水管鍋爐存在的問題
    FRS-12S-14.5/3.82-450型鍋爐的蒸發管束從2000年4月更換，使用至2005年10月。2004年年底以來因鍋爐老化，第一廢熱鍋爐蒸發管柬嚴重腐蝕，多次爆管發生泄漏，殼體也多次發生泄漏，造成系統頻繁停車+難以滿足生產的需要。同時，因管束的頻繁爆管導致檢修費用高，勞動強度大，而且也威脅著鍋爐的安全運行。
2、鍋爐選型
2.1水管鍋爐與火管鍋爐的應用前景
    鍋爐選型是一個比較復雜的問題。鍋爐的基本結構型式目前有：鍋殼式（火管）、水火管混合式、水管式3種，3種型式各有特點。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（大型鍋爐特別是發電鍋爐無一例外都是水管鍋爐）。
    水管鍋爐結構復雜，鋼材耗量大，占地面積大，密封點多且難于維護，而且有煙管易結垢、集灰，不易清除，易造成傳熱惡化等缺點。
    火管鍋爐相對蒸發面積較小，管板直徑大，熱應力較大，制作困難，一般只適用于中壓以下壓力等級范圍。但其結構簡單，占地面積小，易操作，運行平穩，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點。
    近年來火管鍋爐技術日趨成熟。在硫磺制酸系統的余熱回收利用中，火管鍋爐因煙氣在管內流動，使得煙氣側承壓情況較好，尤其像硫磺制酸系統，余熱鍋爐煙氣為正壓系統比較適合，解決了水管鍋爐困換熱管束爆管導致的鍋爐腐蝕及煙氣泄漏造成的環境污染等一系列問題，具有廣闊的應用前景。
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
    鍋爐優缺點比較
    我公司有4臺火管鍋爐在投用，應用技術比較成熟，與水管鍋爐相比，其優缺點如下。
2.2.1.1水管鍋爐
    優點：1）鍋爐水循環好，蒸發量大；2）管束損壞可更換。
    缺點：1）靜密封點較多，難于維護：2）占地面積大，操作安全性不高，發生事故因素多；3)對水質要求高；4）耗能較高，運行不穩定；5）煙管易結垢、集灰，不易清除，易造成傳熱惡化；6）爐墻密封承壓結構復雜，經常fH現爐墻泄漏等故障。
    水管鍋爐運行維護情況：1）泄漏檢修費用7萬元/a；2）熱水循環泵維護費用每臺4萬元/a，兩臺合計8萬元/a；3）熱水循環泵耗電費用8.2萬元／a；4）熱水循環泵電氣、儀表維護費用0.5萬元／a；5）鍋爐泄漏直接經濟損失45萬元／a（主要為對后系統造成的腐蝕所發生的維修費用）。
2.2.1.2火管鍋爐
    優點：1）靜密封點較少，不易泄漏，便于維護；2)占地面積小，結構簡單，易操作，安全性高；3）對水質要求低，一般水容量大，水位、汽壓穩定；4）煙氣在管內流動，使得煙氣側承壓情況較好，運行較穩定；5）不需要熱水循環泵；6）突然斷電對鍋爐的潛在危險小。
    缺點：1）相對蒸發面積較小；2）管束損壞無法更換；3）管板直徑大，熱應力較大，制作困難，一般只適用于中壓以下壓力等級范圍。
    火管鍋爐運行維護情況：1）無熱水循環泵維護費用（含電氣儀表維護費）；2）無熱水循環泵耗電費用；3）突然斷電對鍋爐的危害性小；4）鍋爐泄漏對生產影響小。
2.2.2水管鍋爐維修費用與改為火管鍋爐的費用比較
2.2,2.1水管鍋爐維修費用
    1)購買換熱管束（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區）費用約79萬元。
    2)換熱管束（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區）一般使用壽命7a。
    3)處理泄漏檢修費用5萬元/a。
    4)熱水循環泵維護費用11萬元/a。
    5)更換換熱管所需時間6d。
2.2.2.2水管鍋爐改造為火管鍋爐費用
    1)購買火管鍋爐費用約82萬元。
    2)火管鍋爐一般使用壽命10 a。
    3)安裝費用（含機裝、土建、保溫）約l5萬元。
    4)改造更換所需時間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用與更換I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區蒸發管束發生的費用基本持平；每年維護水管鍋爐的直接費用約16萬元，隨著鍋爐的老化，維護費用、更換蒸發管束費用將會大幅增加；水管鍋爐蒸發管束爆管不但成為制約生產的瓶頸，而且威脅著鍋爐的安全運行。
2.2.3投資與收益預測
    水管鍋爐改造為火管鍋爐投資約需97萬元。改造完工投入生產，將會極大地提高鍋爐系統的運行率，為120 kt/a硫磺制酸裝置穩產、高產創造有利條件。每年可節約因水管鍋爐泄漏造成的維護費用及直接經濟損失約52萬元；因減少了熱水循環泵，每年可節約維修費、電費約17萬元，合計可節約69萬元，節能及經濟效益顯著。
    綜上所述，從經濟性、安全性、穩定性及環保角度考慮，該臺水管鍋爐改造為火管鍋爐可行。
3方案的實施
3.1火管鍋爐的技術參數（見表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型火管鍋爐設計為自然循環硫酸余熱鍋爐。煙氣由焚硫爐出口進入火管鍋爐，與炯管換熱后在出口煙道匯流引出進入轉化器1段，反應后進人高溫過熱器降溫，然后進入2段催化劑層反應-1#換熱器降溫-3段轉化一2#換熱器降溫一第一吸收塔一經2“、1”換熱器升溫-4段轉化，出來的煙氣進入低溫過熱器后進入第二吸收塔。
3.2.2汽水流程
    從脫鹽水站送來的水經除氧器除氧后，由除氧器來的給水進入火管鍋爐，由火管鍋爐出來的飽和蒸汽，經蒸汽連接管進入過熱器后進入減溫器，再進入高溫過熱器繼續加熱成3.82 MPa，450℃的過熱蒸汽供用戶使用。
3.3  火管鍋爐結構形式
    火管鍋爐為臥式煙管鍋爐，由鍋殼、汽包、進出口煙道和連接管4大部分組成。汽包位于鍋殼上方，南上升管和下降管支撐。
    上鍋筒簡體尺寸∮1 072×36 mm，簡體長4 200mm，材質20 g，筒體兩端設有300 mm×400 mm的橢圓人孔；鍋殼筒體尺寸∮1672×36 mm，簡體長6 600 mm，簡體上設有280 mm×380 mm的裝配人孔1個。煙管∮57×5 mm穿接于鍋殼兩端管板，煙管材質20G：
3.4火管鍋爐熱力計算匯總（見表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，使熱力系統滿足了120 kt/a硫磺制酸裝置的工藝要求。自2005年10月改造至今，運行平穩，鍋爐運行率由2005年的91.5%提高到2006年98.1%，保證了鍋爐的安全運行；維護費用合計可節約69萬元/a，節能及經濟效益顯著。總體來說改造比較成功。三環公司現有4臺火管鍋爐，其中最大的為600 kt/a硫磺制酸鍋爐，可生產3.82 MPa．450℃的過熱蒸汽91t/h。火管鍋爐的應用比較成熟，改善了操作環境，減輕了勞動強度，降低了生產成本，為該裝置穩產、高產創造了有利條件。
富通新能源銷售生物質鍋爐，同時我們也大量銷售木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。