1、120 kt/a硫磺制酸余热回收水管锅炉存在的问题
1.1水管锅炉简介
该台锅炉（第一废热锅炉）为单汽包横向冲刷式砖衬水管锅炉。蒸发受热面为重垂悬吊式蛇形管结构，水循环采用强制循环；蒸发管束分为4区，I区为进口集箱，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区每组受热面管束与进出口集箱连同顶盖箱一起组装成一个单元。其设置在焚硫炉后将炉气温度从1 050℃降至420℃。在转化1段出口设置第二废热锅炉，将炉气温度从600℃降至445℃；在转化器4段出口设置1台过热器。第一废热锅炉、第二废热锅炉、过热器共用1台汽包，生产3.82 MPa，450℃的过热蒸汽。
1.2水管锅炉存在的问题
FRS-12S-14.5/3.82-450型锅炉的蒸发管束从2000年4月更换，使用至2005年10月。2004年年底以来因锅炉老化，第一废热锅炉蒸发管柬严重腐蚀，多次爆管发生泄漏，壳体也多次发生泄漏，造成系统频繁停车+难以满足生产的需要。同时，因管束的频繁爆管导致检修费用高，劳动强度大，而且也威胁着锅炉的安全运行。
2、锅炉选型
2.1水管锅炉与火管锅炉的应用前景
锅炉选型是一个比较复杂的问题。锅炉的基本结构型式目前有：锅壳式（火管）、水火管混合式、水管式3种，3种型式各有特点。锅壳式和水火管式适宜于较小容量的锅炉，水管锅炉适宜于容量较大的锅炉（大型锅炉特别是发电锅炉无一例外都是水管锅炉）。
水管锅炉结构复杂，钢材耗量大，占地面积大，密封点多且难于维护，而且有烟管易结垢、集灰，不易清除，易造成传热恶化等缺点。
火管锅炉相对蒸发面积较小，管板直径大，热应力较大，制作困难，一般只适用于中压以下压力等级范围。但其结构简单，占地面积小，易操作，运行平稳，效率高。锅炉受压元件基本整装出厂，具有便于安装、锅炉整体安全性高等优点。
近年来火管锅炉技术日趋成熟。在硫磺制酸系统的余热回收利用中，火管锅炉因烟气在管内流动，使得烟气侧承压情况较好，尤其像硫磺制酸系统，余热锅炉烟气为正压系统比较适合，解决了水管锅炉困换热管束爆管导致的锅炉腐蚀及烟气泄漏造成的环境污染等一系列问题，具有广阔的应用前景。
2.2 120 kt/a硫磺制酸余热回收水管锅炉与火管锅
炉使用情况的对比
2.2.1 120 kt/a硫磺制酸余热回收水管锅炉与火管
锅炉优缺点比较
我公司有4台火管锅炉在投用，应用技术比较成熟，与水管锅炉相比，其优缺点如下。
2.2.1.1水管锅炉
优点：1）锅炉水循环好，蒸发量大；2）管束损坏可更换。
缺点：1）静密封点较多，难于维护：2）占地面积大，操作安全性不高，发生事故因素多；3)对水质要求高；4）耗能较高，运行不稳定；5）烟管易结垢、集灰，不易清除，易造成传热恶化；6）炉墙密封承压结构复杂，经常fH现炉墙泄漏等故障。
水管锅炉运行维护情况：1）泄漏检修费用7万元/a；2）热水循环泵维护费用每台4万元/a，两台合计8万元/a；3）热水循环泵耗电费用8.2万元／a；4）热水循环泵电气、仪表维护费用0.5万元／a；5）锅炉泄漏直接经济损失45万元／a（主要为对后系统造成的腐蚀所发生的维修费用）。
2.2.1.2火管锅炉
优点：1）静密封点较少，不易泄漏，便于维护；2)占地面积小，结构简单，易操作，安全性高；3）对水质要求低，一般水容量大，水位、汽压稳定；4）烟气在管内流动，使得烟气侧承压情况较好，运行较稳定；5）不需要热水循环泵；6）突然断电对锅炉的潜在危险小。
缺点：1）相对蒸发面积较小；2）管束损坏无法更换；3）管板直径大，热应力较大，制作困难，一般只适用于中压以下压力等级范围。
火管锅炉运行维护情况：1）无热水循环泵维护费用（含电气仪表维护费）；2）无热水循环泵耗电费用；3）突然断电对锅炉的危害性小；4）锅炉泄漏对生产影响小。
2.2.2水管锅炉维修费用与改为火管锅炉的费用比较
2.2,2.1水管锅炉维修费用
1)购买换热管束（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区）费用约79万元。
2)换热管束（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区）一般使用寿命7a。
3)处理泄漏检修费用5万元/a。
4)热水循环泵维护费用11万元/a。
5)更换换热管所需时间6d。
2.2.2.2水管锅炉改造为火管锅炉费用
1)购买火管锅炉费用约82万元。
2)火管锅炉一般使用寿命10 a。
3)安装费用（含机装、土建、保温）约l5万元。
4)改造更换所需时间7 d。
上述比较可以看出：将原水管锅炉一废、汽包整体更换为火管锅炉的费用与更换I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区蒸发管束发生的费用基本持平；每年维护水管锅炉的直接费用约16万元，随着锅炉的老化，维护费用、更换蒸发管束费用将会大幅增加；水管锅炉蒸发管束爆管不但成为制约生产的瓶颈，而且威胁着锅炉的安全运行。
2.2.3投资与收益预测
水管锅炉改造为火管锅炉投资约需97万元。改造完工投入生产，将会极大地提高锅炉系统的运行率，为120 kt/a硫磺制酸装置稳产、高产创造有利条件。每年可节约因水管锅炉泄漏造成的维护费用及直接经济损失约52万元；因减少了热水循环泵，每年可节约维修费、电费约17万元，合计可节约69万元，节能及经济效益显著。
综上所述，从经济性、安全性、稳定性及环保角度考虑，该台水管锅炉改造为火管锅炉可行。
3方案的实施
3.1火管锅炉的技术参数（见表1）
3.2火管锅炉烟气、汽水流程
3.2.1烟气流程
QF35/1050-14.2-3.82/450型火管锅炉设计为自然循环硫酸余热锅炉。烟气由焚硫炉出口进入火管锅炉，与炯管换热后在出口烟道汇流引出进入转化器1段，反应后进人高温过热器降温，然后进入2段催化剂层反应-1#换热器降温-3段转化一2#换热器降温一第一吸收塔一经2“、1”换热器升温-4段转化，出来的烟气进入低温过热器后进入第二吸收塔。
3.2.2汽水流程
从脱盐水站送来的水经除氧器除氧后，由除氧器来的给水进入火管锅炉，由火管锅炉出来的饱和蒸汽，经蒸汽连接管进入过热器后进入减温器，再进入高温过热器继续加热成3.82 MPa，450℃的过热蒸汽供用户使用。
3.3 火管锅炉结构形式
火管锅炉为卧式烟管锅炉，由锅壳、汽包、进出口烟道和连接管4大部分组成。汽包位于锅壳上方，南上升管和下降管支撑。
上锅筒简体尺寸∮1 072×36 mm，简体长4 200mm，材质20 g，筒体两端设有300 mm×400 mm的椭圆人孔；锅壳筒体尺寸∮1672×36 mm，简体长6 600 mm，简体上设有280 mm×380 mm的装配人孔1个。烟管∮57×5 mm穿接于锅壳两端管板，烟管材质20G：
3.4火管锅炉热力计算汇总（见表2）
4改造效果
FRS-12S-14t5/3.82-450型余热水管锅炉改造为QF35/1050-14,2-3.82/450火管锅炉，充分利用了原有设备，以较少的投资、较少的下程量、较短的施工周期完成了改造，使热力系统满足了120 kt/a硫磺制酸装置的工艺要求。自2005年10月改造至今，运行平稳，锅炉运行率由2005年的91.5%提高到2006年98.1%，保证了锅炉的安全运行；维护费用合计可节约69万元/a，节能及经济效益显著。总体来说改造比较成功。三环公司现有4台火管锅炉，其中最大的为600 kt/a硫磺制酸锅炉，可生产3.82 MPa．450℃的过热蒸汽91t/h。火管锅炉的应用比较成熟，改善了操作环境，减轻了劳动强度，降低了生产成本，为该装置稳产、高产创造了有利条件。
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