备用阳极炉锅炉的维护与保养

王 伟

（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

铜的火法冶炼分为熔炼、吹炼、精炼三个工序，在冶炼过程中排出的烟气都含有大量可以利用的余热。工厂都配备有相应的余热锅炉进行烟气余热回收。冶炼烟气的特性随冶炼工况的变化而改变，具有热负荷不稳定、烟气含尘量大、带有腐蚀性的特点。余热锅炉作为冶炼工厂的附属设施，需要跟随冶炼工况的变化，做出适应性的调整以满足生产。

因纯氧燃烧技术可以大幅提高阳极炉的热效率、降低冶炼能耗、加快冶炼进度，近年来在行业内得到迅速全面推广。该技术采用纯氧为助燃剂，与采用空气为助燃剂的传统燃烧器相比，燃烧产出的烟气量大幅减少，烟气余热的利用价值已经不大。余热锅炉的主要作用变为降低烟气温度，以满足后续布袋收尘器对烟温的安全要求。因此新建冶炼厂的阳极炉大多不再设计余热锅炉，而采用水冷换热器、烟管式换热器、板式换热器等方式降低烟气温度［1］。而原配置有余热锅炉的工厂，则需要调整锅炉运行维护方案，来适应工况的变化。

1 阳极炉余热锅炉面临的新工况

贵溪冶炼厂在阳极炉进行纯氧燃烧改造后，作业效率上升，产能潜力得以释放。在工厂粗铜产能维持原状的情况下，仅需2台阳极炉投入生产，即可完成过去4台阳极炉的产能。产能富余出来的2台阳极炉则进入停炉备用状态，形成4台阳极炉2用2备，一个中修周期（半年左右）切换一次的作业格局。因此阳极炉配置的余热锅炉不仅面临烟气量减少，余热利用价值不大的问题；同时还面临半年备用保养期内锅炉保养、防腐的问题。

锅炉在停止运行后，其金属表面将直接裸露于空气中。由于锅炉内的水并未完全放掉，导致锅炉内部空间湿度较大，这些湿气会依附于锅炉内壁表面，当外部空气进入锅炉内部之后，就很容易和这一层薄膜产生氧腐蚀反应，导致锅炉表面腐蚀［2］。同时阳极炉余热锅炉受热面金属管的外璧还残留有带酸性的烟灰，在低温状态下与空气接触容易吸潮，进而对锅炉受热面形成严重的局部酸性腐蚀，严重影响锅炉的正常运行。因此备用状态下的锅炉，必须进行有效的维护保养，否则锅炉本体金属管的内外壁均在相对封闭的环境中直接与潮湿的空气接触，将发生各种腐蚀。

2 备用锅炉维护与保养方法

备用锅炉的维护保养工作重点在于做好金属材料的防腐。通常备用锅炉的保养方法可分为干法保养和湿法保养两大类。干法保养方法有：干燥剂法、烘干法、充氮法、充氨法、涂料法、除湿机法、添加停用锅炉保护剂法等7种。这类方法是防止潮湿空气进入炉内，防止空气中水分和氧气对锅炉的腐蚀，一般适用于停炉时间较长的锅炉的保养。湿法保养方法有：纯水保养法、碱液法、磷酸盐和亚硝酸盐混合液保养法、胺液法、联氨法等5种，一般适用于停炉时间较短的锅炉的保养。以上两大类保养方法中常用的为两种：纯水－湿法保养、充氮－干法保养。

2.1 纯水－湿法保养

阳极炉锅炉日常所补充的炉水，是动力车间水处理系统生产的纯水，并经过蒸汽加热至104℃除去氧后，再由给水泵送往锅炉汽包的。为了减少杂质及水垢的形成，除锅炉正常进水外，还需要定期对锅炉水进行配药，排污等工作，保持锅炉炉水符合锅炉水质标准。并按要求每天取锅炉水样送化验分析，以保证锅炉用水达标，从而确保锅炉本体受热面内璧不生锈、不结水垢。阳极炉锅炉的水质要求见表1。

表1 阳极炉锅炉水质标准 μg／g

纯水－湿法保养就是在阳极炉锅炉停炉后继续保持104℃的纯水补入锅炉，并定期排污、化验水质，维持锅炉内正常的水循环，保持锅炉受热面的温度，不仅能防止锅炉内部生锈腐蚀，一旦开炉生产，设备可较快地投入运行状态，缩短等待时间［3］。

纯水－湿法保养的好处是启动速度快。但平均每天需要消耗纯水8～9 t和用于加热纯水的蒸汽，以及维持锅炉内正常的水循环锅炉循环泵运行的电能。而且即使每天补充8～9 t加热后的纯水进入锅炉，其受热面的温度也只能维持在偏低的水平进行循环保养，水冷壁局部仍会发生低温腐蚀，而提高热水的补充量势必增加维护成本。

2.2 充氮－干法保养

充氮保养是干法保养中最常用的方法，它的原理是利用氮气隔绝空气中的氧气，同时保持锅炉内部完全干燥，这样就可以有效地防止锅炉内部金属生锈腐蚀。其具体做法就是让氮气充满整个锅炉内部及其管路系统内，并保证内部压力大于大气压力，以防止外部空气进入。由于氮气非常不活泼，在正常情况下不与锅炉金属材质发生反应，因此作为锅炉保养介质是完全符合防腐要求的。

充氮－干法保养是一种比较节能的保养方法，平时保养的工作量小，在做好氮气的泄漏防护措施的前提下，充一次氮气可以维持较长时间，而且保养效果较为可靠。但是其有两个缺点：（1）启动速度慢。锅炉紧急启动时，需要锅炉上水，而除氧器的水是经过热力除氧的，温度为104℃，需要将温度降低到70℃以下，才能给锅炉上水。因此干法保养的启动速度慢，每次启动前至少需要6～8 h的准备时间。（2）受热面金属管外壁低温腐蚀。充氮能防止锅炉内部生锈腐蚀，但受热面处于常温状态，金属管外壁残余的酸性烟灰与空气接触吸潮，进而对锅炉管外壁产生酸性腐蚀的问题仍然存在。

3 热态炉水并联循环保养

结合工厂阳极炉余热锅炉2用2备的生产实际，决定尝试将备用锅炉与在运行锅炉水循环管路联通，实施备用锅炉与生产锅炉的炉水并联循环保养。该方法不仅具备湿法保养可快速启动的优势，而且与充氮－干法保养一样，只需要花费较低的成本，还可以使锅炉受热面的温度也维持在较高的水平，有效防止烟灰吸潮后对锅炉管外壁产生酸性腐蚀。

3.1 技术方案

阳极炉工序4台炉分为两个系列，日常生产时每个系列的2台阳极炉互为备用。通过对锅炉循环管路进行改造，将同系列内两台余热锅炉的水循环管路互联互通。利用生产锅炉循环泵的富余能力带动备用锅炉的水循环，达到仅运行一台锅炉循环泵，两台余热锅炉的炉水同步循环的目的。

3.2 工艺管路设置

分别将同系列两台锅炉循环泵的出、入口管道连接，实现了两台锅炉内水、汽的并联同步循环。两台阳极炉锅炉水汽并联循环管线如图1所示。

图1 备用余热锅炉热态炉水并联循环保养管路示意图

生产时只需运行在作业余热锅炉的循环泵，将备用炉循环量控制在10～15 t／h，即可达到对备用锅炉热态炉水循环保养的目的。因两台锅炉之间水循环量较小，可采用较小口径的管道和阀门，既利于对循环量的精细化控制，又可节省改造费用。

4 新型保养方法的应用效果

目前同系列锅炉水、汽的并联同步循环改造运行已经两年。通过实践表明热态炉水循环保养的方法，非常适用于该厂阳极炉目前的生产现状。取得了可靠性强、保养成本低、操作简单且启动迅速等多方面的效果。

4.1 锅炉金属管内外壁防腐效果兼具

备用锅炉与在生产锅炉的水、汽并联同步循环，可以利用生产炉从烟气中回收的热能来维持备用锅炉的受热面以及所有循环管路处于较高温度，从而有效的防止金属管外壁残余的酸性烟灰吸潮，消除了锅炉管外壁的低温腐蚀问题。三种保养方式的可靠性对比，见表2。

表2 三种保养方式的可靠性对比

4.2 维护成本低

备用锅炉与在生产锅炉的水、汽并联同步循环，备用锅炉不需要进行定期排污来改善水质，但生产锅炉的排污量有所增加，约2 t／d。备用锅炉的循环泵停运后，其电能消耗与充氮保养一样几乎可以忽略。因此保养成本远低于纯水保养的成本，但与氮气保养接近零成本相比要略高。三种保养方式的维护成本对比，见表3。

表3 三种保养方式的成本对比

4.3 保养工作简单、启动速度快。

备用锅炉与在生产锅炉的水、汽并联同步循环，仅需要对生产锅炉进行定期排污、水质检测等工作，即等同于完成了两台锅炉的水质管理工作，保养工作量小。备用锅炉内热态水、汽持续保持循环状态，只需操作几个阀门，随时可投入工作状态。三种保养方式的工作内容与启动时间对比，见表4。

表4 三种保养方式的工作量与启动时间对比

5 结束语

锅炉停炉期间保养的方法很多，各有优缺点［4］。贵溪冶炼厂阳极炉根据冶炼工艺条件和锅炉的实际情况，采用热态炉水并联循环保养的保养方法，实践证明，该方法能有效减轻停炉期间的腐蚀，延长锅炉使用寿命，同时还具有经济、易行的优势。