WSA硫回收装置废热锅炉套管损坏原因及解决措施

广西柳州化工股份有限公司的WSA硫回收装置是为公司26万t/a的壳牌合成氨装置配套的环保装置，目的是将合成氨装置分离出来的H2S气体通过WSA硫回收工艺（湿法制硫酸工艺）生产98%硫酸，减少H2S气体排放。

在WSA硫回收装置中，H2S气体在焚烧炉内焚烧后转化成 SO2工艺气，经与焚烧炉紧紧相连的废热锅炉回收热量后进入SO2反应器转化成SO3，SO3再与水结合生成产品硫酸。为使H2S气体焚烧完全，必须让焚烧炉在较高的温度下（900 ℃以上）操作，温度越高，H2S气体焚烧越完全。而为使废热锅炉不被高温的工艺气烧坏，在废热锅炉的进气端套上一段耐高温的材质为AISI-310的管子（以下简称套管），套管之间用耐高温的浇铸料填充。

装置于2007年4月26日投入运行，8月20日发现套管被严重烧坏。

公司对套管被烧坏部位进行了X光衍射（XRD）分析，并用扫描电子显微镜（SEM）和能量分散X光（EDX）进行了成分检查。

X光衍射分析显示样品中的晶状组分是Fe2O3(约占40％)和Fe3O4 (约占 60 %)。扫描电子显微镜和能量分散X光检查显示1个连续的晶状结构，主要含有 Fe 和 O，也就是X光衍射确定的Fe2O3 和 Fe3O4。此外，扫描电子显微镜和能量分散X光检查显示还含有少量氧化铬（约为氧化铁的1/10），同时还有微量氧化镍和氧化铝。这些氧化铬、氧化镍和氧化铝作为较小的颗粒出现在非常大的氧化铁结构之间。

查询操作记录，从4月26日—8月16日，焚烧炉的操作温度基本控制在990～1020 ℃之间，最高时达1100 ℃。焚烧炉总长7.5 m，测温点设在焚烧炉的中部，距套管3.6 m。

    由于开车初期H2S少，为保证焚烧炉的温度，助燃气量增加到250～600 m3/h，助燃气体成分为H2 64.5%、CH4 14%，N2 21.5%。由于喷嘴的原因，助燃气燃烧后的火焰长，直接烧到套管上，导致套管承受的温度比所测的焚烧炉的温度高。2008年3月16日在焚烧炉的尾部距套管0.3 m的地方加设了1个测温点，测得的温度比焚烧炉中部的温度高50～55 ℃。

    结果说明：在正常使用条件下，材质为AISI-310的套管上的氧化层应主要由Cr2O3组成。然而，在目前情况下，金属管的被烧坏部位主要含有氧化铁，仅有少量的氧化铬。从套管被严重烧坏以及烧坏部位的成分表明，套管在非常高的温度下发生了剧烈的氧化，剧烈的氧化导致钢的铬损耗。由于失去Cr2O3保护，从而加快了套管的损坏。另外，样品中的氧化铝主要来源于焚烧炉的耐火浇铸料。

2008年2月20日，公司更换废热锅炉的全部套管，并降低焚烧炉的操作温度到900～970 ℃，后又在焚烧炉内距套管1.75 m处加设一道防火墙，避免火焰直接烧到套管。经改造后，测得焚烧炉尾部的温度比中部低20～30 ℃。

2008年10月6日，检查套管，套管完好无损。