熔鹽是化工生產(chǎn)中常見的無機熱載體，具有較好的熱穩(wěn)定性和流動性、無腐蝕性、比熱容大、換熱效率高、不燃不爆等特點，所以廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。洛陽鉬業(yè)集團金屬材料有限公司(以下簡稱洛陽鉬業(yè))鉬精礦焙燒煙氣采用丹麥托普索公司W(wǎng)SA 濕法制酸工藝生產(chǎn)硫酸。該工藝采用三元熔鹽為熱載體，吸收轉(zhuǎn)化工序的反應(yīng)熱用于預(yù)熱工藝氣，實現(xiàn)余熱利用，節(jié)能降耗。熔鹽系統(tǒng)的穩(wěn)定是WSA 濕法制酸裝置運行的必要條件。使用過程中，熔鹽系統(tǒng)出現(xiàn)過熔鹽閥失靈、電伴熱燒斷、管道泄漏、堵塞、熔點升高、開車受阻等問題。技術(shù)人員采取一系列措施解決了問題，保證了 WSA 濕法制酸裝置平穩(wěn)運行。

1 熔鹽的物化性質(zhì)

三元熔鹽是由 w(KNO 3 )53%、w(NaNO 2 )40%、w(NaNO 3 )7%組成的低共熔混合物。其主要物化性質(zhì)為:150 ℃時密度為 1 976 kg/m 3 ，400 ℃時密度為1 783 kg/m 3 ，600 ℃時密度為 1 650 kg/m 3 。熔點為142 ℃，在 350～530 ℃時比熱容為 1. 42 kJ/(kg·K)，熔融熱為 75. 36 kJ/kg。其熱穩(wěn)定性:① 455 ℃以下不分解;②455～540℃時亞硝酸鈉緩慢分解為硝酸鈉、氧化鈉和氮氣:5NaNO 2 → 3NaNO 3+Na2 O+N 2 ↑;③如果與空氣接觸，在 455 ～ 540 ℃ 還會發(fā)生亞硝酸鈉的氧化反應(yīng):2NaNO 2+O2 → 2NaNO 3 ;④在 820 ℃ 以上時，分解極其強烈，產(chǎn)生的氮氣會導(dǎo)致熔鹽沸騰，熔點升高［1］ 。

2 熔鹽系統(tǒng)介紹

WSA 濕法制酸裝置熔鹽系統(tǒng)由熔鹽槽、熔鹽泵、熔鹽管道、熔鹽閥、電加熱器、管道電伴熱、層間冷卻器、工藝氣預(yù)熱器及熔鹽冷卻器組成。開車時，由熔鹽槽的 12 組 7. 5 kW 加熱器將固體熔鹽熔化為液體。加熱器有溫控器可供調(diào)節(jié)溫度。槽體的 12 根電加熱器分成 3 組溫控器控制，位置分別為兩端各一組，每組橫插各 5 根;上端一組，豎插 2 根。熔鹽液化時加熱器溫度可設(shè)置為 300 ℃，熔鹽量為25～28 t 時，加熱時間需要約 24 h，熔鹽槽底端測溫點 T318 達 180 ℃以上時，才具備開泵運行條件。運行時，先打小循環(huán)(P171 熔鹽泵—JV310 旁通閥—E172 熔鹽冷卻器—B170 熔鹽槽)，保證設(shè)備充分預(yù)熱穩(wěn)定數(shù)小時，各溫度點正常后，方可打大循環(huán)(P171 熔鹽泵—E108 生產(chǎn)氣冷卻器—E107 夾層冷卻器—E104 工藝氣預(yù)熱器—E172 熔鹽冷卻器—B170 熔鹽槽)。熔鹽系統(tǒng)流程見圖 1。

3 熔鹽系統(tǒng)使用中的問題及改進措施

3. 1 熔鹽槽

熔鹽槽在熔鹽系統(tǒng)的zui低端，由有資質(zhì)單位焊接，并經(jīng)無損檢測、嚴密性試驗合格方可投入使用。槽殼體有電伴熱及保溫材料，需格外注意底部伸出的圓柱體部位的溫度變化，其zui底端為熔鹽泵吸口，此處的電伴熱及保溫應(yīng)完好，雨季時需及時清理槽地坑的積水，不能讓水接觸到圓柱體保溫材料，否則會弄濕硅酸鋁保溫材料導(dǎo)致保溫失效，底部熔鹽有凝固風(fēng)險。電加熱器溫度低報值設(shè)置為250 ℃。低于此值，電加熱器自動開啟加熱，因為必須保證進入轉(zhuǎn)化塔底部 E108 生產(chǎn)氣冷卻器的熔鹽溫度大于 250 ℃(露點)，也不能過高，須控制在 280℃以下，避免煙氣燒毀 E109 酸冷凝器進口的 PTFE軟連接。

熔鹽槽還須保證密封良好，避免氮氣泄壓過快造成熔鹽與空氣接觸反應(yīng)，導(dǎo)致熔點升高。熔鹽槽液位也需時刻關(guān)注，往往氮氣輸入故障或熔鹽泄漏或堵塞時，都zui先體現(xiàn)在液位的波動上。用制氮機供氮氣比較經(jīng)濟實用，但現(xiàn)場仍須備3～5 瓶鋼瓶氮氣，以備制氮機故障時能及時切換到氮氣瓶供氣。

3. 2 熔鹽泵

熔鹽泵是系統(tǒng)的核心設(shè)備，不能因泵故障導(dǎo)致停車，所以須備用 1 臺，存放至貨庫，須直立存放，避免長期重力導(dǎo)致軸偏心。如果條件具備，須定期盤軸轉(zhuǎn)動 2 圈。生產(chǎn)現(xiàn)場還須存放 1 臺備用電機以備故障時更換使用，備用電機要用塑料膜包裹好。生產(chǎn)現(xiàn)場須保證熔鹽泵正上方有足夠吊泵的空間。熔鹽泵電機為變頻控制，須調(diào)整頻率，保證泵出口壓力略大于 0. 45 MPa，否則揚程不夠，熔鹽打不到zui高處的 E107 夾層冷卻器，無法進行大循環(huán)。熔鹽泵上、中軸承冷卻采用循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，要監(jiān)控好溫度，當(dāng)軸承溫度過高時，可能是循環(huán)水壓不足或者結(jié)垢導(dǎo)致管道堵塞。循環(huán)水管和泵體接口處是螺紋連接，須加強巡檢，不能滲漏。

3. 3 熔鹽管道閥門

3. 3. 1 堵塞

熔鹽管道為壓力容器，由有資質(zhì)的單位負責(zé)焊接，為避免滲漏，整個系統(tǒng)管道，包括閥門接口、彎頭、三通、變徑、取源部件全為對接焊縫，僅有一處法蘭連接在泵出口處。管道設(shè)計安裝時，平管須保證有大于 5%的坡度，以保證熔鹽回流時能快速全部回槽，某硫酸廠熔鹽泵出口有一 DN50×DN80 的變徑，在熔鹽回流到zui后時，殘留液會被擋在變徑收縮口處，造成凝固堵塞，導(dǎo)致下次開車困難。開車前可采用拆開泵出口法蘭，用細鐵絲捅進去探測的辦法確定堵塞位置后，再用乙炔氣加熱管道外殼進行消融。

熔鹽閥采用進口的 Samson 氣動調(diào)節(jié)閥，因為閥門幾何形狀不規(guī)則，電伴熱帶也不容易全面包裹，閥門處往往會產(chǎn)生熔鹽凝固堵塞，導(dǎo)致開度不到位甚至無法控制，尤其是常閉點閥門更易出現(xiàn)此問題。另外 Samson 閥門有一個弊端，當(dāng)氣壓不足時，閥桿會被彈簧頂開，導(dǎo)致閥門自動開啟。這會給制酸裝置帶來極大被動，尤其夏季壓縮空氣水量大，供氣質(zhì)量不高，應(yīng)重點關(guān)注常閉閥。

在用乙炔氣加熱閥門時，要同時加熱閥門上下游管道，主要是下游，因為熔鹽回流接近尾聲時，由于液量太小，散熱加快，管壁的摩擦阻力會阻抗液體流動，zui終熔鹽會殘留凝固至閥門及其下端。加熱時，注意觀察顏色變化，能烤紅的位置一般都是通的，烤著顏色發(fā)暗的地方是因為熱量被管內(nèi)的固體熔鹽吸收，須繼續(xù)加熱到烤紅才證明熔鹽已消融。

3. 3. 2 泄漏

熔鹽管道、閥門閥桿、泵出口法蘭、彎頭等焊縫處都是易漏點。某硫酸裝置曾出現(xiàn)過閥桿漏鹽導(dǎo)致閥門失靈，某運行達 10 年的 WSA 硫酸裝置出現(xiàn)過管道因懸空拉力及熔鹽流體帶來的震動導(dǎo)致開裂泄漏，不得不停車檢修的情況。熔鹽泄漏量不大時，一般隨著溫度降低凝固后會堵塞漏點而不再泄漏，則不必采取措施，待停車后再檢修。如果管道或換熱器發(fā)生開裂，泄漏量大，熔鹽槽液位會下降很快，就需要將制酸裝置切換至緊急洗滌系統(tǒng)，停熔鹽泵回流后進行維修。再次啟動時需根據(jù)損失量添加熔鹽。

3. 4 電伴熱

熔鹽系統(tǒng)的電伴熱有 14 組，都由溫控器控制溫度。更換電伴熱時須拆除保溫棉，平管的電伴熱帶應(yīng)沿管道軸向安裝在底部，因為熱量是向上輻射的，這樣能保證管道外殼均勻受熱。在熔鹽管道、閥門堵塞，進行乙炔氣加熱消融時，須小心避開電伴熱帶，避免燒斷電阻絲。每根電伴熱長達數(shù)十米，一旦燒斷，必須全部拆除對應(yīng)的保溫才能重新更換［2］ 。

3. 5 熔鹽系統(tǒng)的開停車

在熔鹽系統(tǒng)開車時，須在熔鹽泵開啟前至少24 h 開電加熱器融化熔鹽，開啟的順序為先開 2 根豎加熱管，待靠上部的熔鹽先融化一部分后再開啟10 根橫加熱管。如果開錯順序先加熱底部，會導(dǎo)致熔鹽融化時的膨脹力量難以釋放，對泵體、液位計甚至槽體造成機械損傷。25 t 熔鹽全部融化后，熔鹽槽液位為 74. 8%，大循環(huán)運行正常后，液位為25. 4%，換熱設(shè)備及管道存鹽量約為 49. 4%。開泵之前，必須現(xiàn)場逐個確定熔鹽閥的開度到位情況，待電伴熱各溫度點滿足要求后，xianjin行小循環(huán)再大循環(huán)。大循環(huán)運行后，液位如果比 25. 4%高很多，說明有閥門失靈導(dǎo)致熔鹽進不到某個換熱器，這時要及時到現(xiàn)場檢查閥門，可能是氣壓不足、電磁閥故障等問題，應(yīng)盡快解決;情況緊急時可拆除閥門罩，用扳手強制控制閥桿動作到位。如果液位差距不大，說明換熱器可能堵塞了一小部分列管，或者列管局部有氣阻，此種情況一般不必擔(dān)心，隨著工藝氣切入，工藝參數(shù)正常后會恢復(fù)正常。在熔鹽系統(tǒng)停車時，要保證系統(tǒng)各點溫度都高于熔點 40 ℃才安全，如果熔點沒有升高則約為 180℃。熔鹽回流時，須打開所有熔鹽閥，熔鹽回流到熔鹽槽需 40～60 min，液位應(yīng)大致在 74. 8%(受溫度降低影響，液位會略低)，電伴熱須在熔鹽回流 4 h后才可關(guān)閉。

需要著重說明的是，因為熔鹽系統(tǒng)保溫外層鋁板為鉚釘固定，做不到完全不受外界天氣影響，而且開停車時經(jīng)常會有拆保溫烤管道烤閥門的情況，所以在熔鹽系統(tǒng)開停車時要關(guān)注天氣預(yù)報，宜選在天氣晴朗的午后，這樣一次成功率會提高很多。盡量不要在低溫、寒流、寒風(fēng)、雨雪等惡劣天氣進行開、停車作業(yè)。

3. 6 熔點升高

亞硝酸鈉在大于 455 ℃時，發(fā)生歧化反應(yīng)，緩慢分解為硝酸鈉、氧化鈉、氮氣。WSA 硫酸廠轉(zhuǎn)化器第一催化劑床中含 VK－WSA 催化劑 29. 7 m 3 ，超過96. 6%的二氧化硫轉(zhuǎn)換成三氧化硫，溫度由 420 ℃上升到大約 464 ℃，當(dāng)焙燒鉬精礦硫品位升高時，溫度曾一度高達480 ℃。在 E107 夾層冷卻器中，生產(chǎn)氣通過與熔鹽進行熱交換降溫，此處的熔鹽溫度會超過分解溫度，部分亞硝酸鈉分解，導(dǎo)致熔鹽熔點升高。

日常操作時，要注意調(diào)整第一層催化劑溫度，不能長時間高于 455 ℃，熔鹽槽氮封要勤于檢查，從而盡可能降低熔鹽中亞硝酸鈉的熱分解或氧化反應(yīng)。還要定期采樣分析熔點，如熔點升高過大，須添加亞硝酸鈉以降低其熔點，如果效果不佳則需全部或部分更換熔鹽。

3. 7 安全注意事項

熔鹽在高溫共融狀態(tài)下與有機物、易燃物、氧化劑等接觸會產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，與水接觸可發(fā)生蒸汽爆炸。水意外進入熔鹽系統(tǒng)，溫度在極短時間內(nèi)可達 100 ℃以上，水過熱急劇氣化形成大量的高溫高壓水蒸氣，熔鹽在水蒸氣的沸騰作用下被微?；?，從而發(fā)展為蒸汽爆炸［3］ 。要避免熔鹽和以上物質(zhì)接觸，尤其要看好熔鹽泵循環(huán)水，不能泄漏到熔鹽槽。

亞硝酸鈉等屬于致癌化學(xué)品，在充裝、更換熔鹽時，操作人員要穿戴好防護用具，避免接觸到皮膚和口眼，完工及時洗浴。在運行過程中，要避免高溫燙傷，更不允許進行帶壓緊螺絲、烤管道等危險作業(yè)。

4 結(jié)語

WSA 硫酸廠熔鹽系統(tǒng)的運行是比較穩(wěn)定和安全的，但也存在泄漏、堵塞、爆炸、燙傷等安全風(fēng)險，所以要特別的重視，尤其在開停車過程中，要對可能發(fā)生的問題提前做好應(yīng)急措施，并在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，更好服務(wù)生產(chǎn)。

 

 

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