制酸一系列2#转化器改进

晏 歆

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

硫酸车间制酸一系列2#转化器自2003年投入以来，存在底板上翘、烟气偏流［2］、内部支柱歪倒、频繁漏气的情况，严重时存在转化器垮塌危险，严重影响系统的安全运行。历次大修也仅是恢复性维修，未进行大的改进。2018年即将实施一系列3K风机改造，改造完成后2#转化器承受的气压将升高50%。为了控制转化器的变形在可控范围及适应更高的SO2浓度。必须如何改进2#转化器以确保生产安全顺行。

2 2#转化器的构造

制酸一系列2#转化器为单层转化器，该转化器为顶部进气，侧部出气设计［3］。转化器内部大支柱仅为支撑格栅用，转化器顶部为弧形结构。见图1所示。

图1 2#转化器构造

3 2#转化器的构造造成的不良现象

3.1 烟气偏流

制酸一系列烟气进入2#转化器烟道入口有两个弯头，气体流经弯头，由于气流惯性，管道外侧气流量大，内测气流量小，导致气体偏流。气量大的地方温度低，气量小的地方温度高从而导致同一层转化器内部不同位置存在较大的温差，产生热应力，使转化器发生形变。焊缝处形变拉力偏大，导致焊缝拉裂漏烟气，增加检修费用的同时也影响了工作环境［4］。

3.2 转化器变形

由于2#转化器内部温度达600多摄氏度，加之转化一层压力在转化所有床层中是最高的，经过长时间运行，造成金属材质疲劳，强度下降，转化器不锈钢底板产生高温蠕变并呈锅底形状，导致内外部T型梁断裂、支柱歪倒、触媒格栅断裂。存在触媒层垮塌的风险，严重影响系统的安全运行。设计转化器承受压力明显未达到设计值，存在缺陷。

3.3 2#转化器入口烟气温度高

一系列制酸转化2#阀烟道原设计进2#转化器烟道位置处离2#转化器入口较近，冷烟气与热烟气未混热均匀就进入转化器内反应，没有达到混热均匀，造成2#转化器入口烟气温度偏高。且无法承受高浓度的 SO2烟气［5］。

4 改进措施及效果

4.1 增设导流板，改善烟气偏流

在2#转化器入口烟道弯头内部中心线处增加两套导流板，强制分流，减少气体偏流，如图2所示。通过增加导流板后2#转化器内不同位置的触媒温差减小。温差由改造前2016年2#转化器内部最大温差平均值201.5℃，降为2017年11月改造后的140.8℃，如表1所示。增设导流板改善了热应力不平衡，同时解决了因偏流造成的分层转化率偏低的问题。

表1 2016-2017年改造后转化器内部最大温差月平均值℃

图2 增加两套导流板

4.2 对2#转化器进行加固，承受更大工作压力

2#阀烟道由2#转化器入口处前移至G热交换器出口；将一根烟气管道分为直径φ350mm、φ300mm、φ250mm的三根支管，来提升冷热烟气混合效果，降低2#转化器入口温度［6］，从而适应更高的SO2浓度。2#转化器入口温度2016年平在2#转化器外部底板与T型梁脱焊、开裂的缝隙填入梯形板和L型板，满焊加固；内部T型梁外周截短，以控制转化器底板的变形。转化器内部增加16根219×8mm立柱，为消除底板外部加强筋与转化器本体由于温差引起的不一致热变形而在新增立柱与顶盖处产生的应力，将立柱分两节制作，通过法兰连接，法兰之间预留40mm的间隙，安装时预压缩20mm。连接底板与顶盖的拉杆。提高转化器承受更高气压的能力。改造前2#转化器最大工作压力25kPa，改造后对2#转化器气密试验，将气密压力升至35kPa，转化器未出现明显变形，从而达到适应2018年一系列3K风机改造后更高的气压；2#转化器变形量远远小于改进前，同时变形量在可控范围内。

4.3 使混气均匀，降低入口温度

4.3.1 2#阀移位，分为三根支管均值为401.3摄氏度，改造后降为386.2℃，如表2所示。2016年系统能承受最高的SO2浓度为12.5%提升为改造后的13%。

表2 2016-2017年2#转化器入口温度年平均值℃

4.3.2 增加低温铯触媒比重，从而进一步下调转化器入口气温

调整铯、钒触媒装填量：铯触媒由30m3提高至37m3；钒触媒由46m3下降至33m3。提升低温铯触媒比重，有利于降低一层入口温度，有利于提高高硫矿比重，适应复杂铜精矿的能力更强。

5 结语

改进前2#转化器因设计不合理，存在的触媒温层度高、压力大，烟气偏流且器体变形，焊缝频繁开裂漏气，存在触媒层垮塌，严重影响长周期稳定生产的隐患。

改进后，2#转化器变形得到控制，不再恶化。气体偏流问题得到有效改善。同一层触媒温差由200℃以上，缩小至140℃，缓解了转化器热应力不平衡的问题。同时可适应更高的工作压力，为以后一系列3K风机改造创造了条件。系统可以适应更高的 浓度，有利于提高高硫矿比重，适应复杂铜精矿的能力更强。