用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器的制作方法

本发明涉及浓硫酸余热利用设备，尤其涉及用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器。

背景技术：

1、浓硫酸蒸汽发生器主要是应用于硫酸低温位余热回收工艺，作为整个工艺的核心设备，与热回收塔、循环酸泵、浓酸稀释器等主要设备，共同组成硫酸余热系统回收装置。通过回收浓硫酸中的余热，生产0.6-1.0mpa的饱和蒸汽。在热回收工艺中，浓硫酸温度最高可达230℃，对设备材质具有强腐蚀性，合金钢在温度高达200℃的硫酸中，具有良好的耐腐蚀性，但是必须保证硫酸浓度≥99％。硫酸浓度随着三氧化硫浓度发生变化，在烟气及冶炼制酸中尤为常见，容易出现因硫酸浓度波动造成的腐蚀加剧，工业应用中为了安全生产，工艺上对硫酸浓度的要求一般在99.3％以上，主要是为了降低高温下酸浓波动造成的腐蚀性加剧，避免酸浓低于99.0％。但是在实际操作中，波动是不可避免的，浓度一旦低于99％这一临界值时，会以3.7倍的速度腐蚀，破坏性很强，难以达到设计寿命，造成设备短时间损坏。

2、硫酸行业阳极保护装置普遍使用在酸浓范围93％～98％，酸温≤100℃的工况下，具有较低的腐蚀率，尚没有将阳极保护装置应用于高于150℃浓硫酸工况的应用。

3、其次，蒸汽发生器在换热管束与管板的焊缝连接部位频繁出现损坏。由于硫酸温度高、流量大，高温流体直接冲刷腐蚀换热管与管板的焊缝，导致该部位开裂泄漏，从而降低设备使用寿命，腐蚀严重者使用不足一个月。

4、再者，根据现场设备损坏位置发现：蒸汽发生器管板最上排为易腐蚀损坏部位，原因是上排换热管持续处于高温浓酸及高浓度盐水排放部位，易发生应力腐蚀开裂。以往的硫酸余热回收蒸汽发生器专利中并没有针对这类情况的改进。

5、蒸汽发生器作为浓硫酸余热利用的核心设备，无论是哪一种腐蚀原因，都应该及时发现，将设备损坏程度降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决现有技术中存在的蒸汽发生器的腐蚀性技术问题，本发明提供了用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器，其通过在管箱内设置阳极保护装置使硫酸接触的设备表面形成稳定的钝化膜以有效的防止大量酸的冲刷造成的腐蚀问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器，包括：

4、壳体，其内设置有换热管束；

5、管箱，其内设置有阳极保护装置；

6、隔离腔，其由內管板和外管板围合而成；

7、恒电位仪，其用于向所述阳极保护装置施加电流使硫酸接触的设备表面形成稳定的钝化膜；

8、所述管箱、所述隔离腔和所述壳体依次相连接；

9、其硫酸浓度能够在大于等于98.5％的范围内波动，其用于硫酸温度为150-230℃的工况下。

10、优选地，所述管箱上的进酸口为喇叭型扩口接管。

11、优选地，所述进酸口内设置有带有小孔的防冲挡板。

12、优选地，所述防冲挡板为梯形结构。

13、优选地，所述隔离腔底部为锥形结构，且开设有检漏口。

14、优选地，所述检漏口内设置有与所述恒电位仪电连接的漏酸电极。

15、优选地，所述阳极保护装置还包括分别设置于所述管箱内的控制参比电极和监测参比电极，所述控制参比电极和所述监测参比电极均与所述恒电位仪电连接。

16、优选地，所述壳体上的蒸汽出口处设置有丝网除沫器。

17、优选地，所述换热管束的尾部设置有溢流板。

18、优选地，所述管箱内设置有分程隔板，所述阳极保护装置的阴极均布在所述分程隔板的上下两层。

19、本发明相对于现有技术，具有如下的有益效果：

20、(1)本发明提供的用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器，浓硫酸走管程，脱盐水走壳程，将阳极保护装置应用于酸温为150℃-230℃、酸浓98.5％-100％范围的高温硫酸耐腐蚀设备，腐蚀率为≤0.02mm/a，具有显著的耐腐蚀效果，能够达到现有技术中浓度≥99％的耐腐蚀效果，解决了酸浓低于99％一定范围内，腐蚀率成3.7倍左右增加的问题。施加阳极保护装置后能够形成稳定的钝化膜，在超工艺酸浓范围时更耐腐蚀，有效防止大酸量的冲刷腐蚀。对比现有技术，提高了酸浓允许波动范围，在相同高温下，阳极保护装置后，98.5％≤酸浓＜99％的耐腐蚀效果，能够达到且优于现有技术酸浓≥99％的耐腐蚀效果，腐蚀率下降约86.7％。相同温度下，对比现有技术≥99％酸浓的年腐蚀率，施加阳极保护装置后，年腐蚀率明显降低约50％。

21、随着循环酸温度的提高，硫酸的腐蚀性也加剧，现有技术中的使用条件为：酸浓93％-98.5％，酸温≤100℃，不能满足蒸汽发生器150-230℃的酸温。此外，现有技术蒸汽发生器在实际使用中，必须严格控制硫酸浓度≥99％，才能降低年腐蚀率。根据实验结果表明：在高温条件下，酸浓＜99％的年腐蚀率相比于酸浓≥99％的年腐蚀率增加了近3.7倍，当施加阳极保护装置后，98.5％≤酸浓＜99％的年腐蚀率，也能够降低到原有的年腐蚀率，即便出现三氧化硫吸收率降低、硫酸浓度低于99％的情况下，也能保证设备的耐腐蚀性和长期稳定的运行。

22、(2)本发明提供的用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器能够形成稳定的钝化膜，通过向阳极保护装置施加一定的电流，使其产生阳极极化，迅速通过至钝电位，进入钝化区并维持电位在这个区域，使硫酸接触的设备表面形成稳定钝化膜。这层钝化膜能够减缓一定流速的硫酸对设备的冲刷腐蚀，对于换热管与管板的焊缝连接部位的保护尤为明显。

23、大酸量流体进入管箱后，直接冲刷腐蚀换热管管头的焊接位置，导致该位置焊肉腐蚀开裂，发生泄漏。在施加阳极保护装置后，焊接部位依靠钝化区形成稳定的钝化膜，再一定流速范围，能够有效减缓大酸量对管头焊接部位的冲刷腐蚀。

24、(3)本发明提供的用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器的底部具有锥形结构的隔离腔，在其检漏口设置漏酸电极，锥形结构便于泄漏流体快速在排液口形成积液。当发生泄漏时，电极信号通过积液由开路形成回路，产生电流传输信号；或者通过金属的自腐蚀电位，发出一定电位信号，通过信号线接入恒电位仪1，对漏液现象进行实时报警。

25、现有在役设备大多是单管板蒸汽发生器，浓硫酸蒸汽发生器在腐蚀泄漏检测方面，主要是通过脱盐水侧管路设置电导率仪，目的是为了防止系统运行初期，蒸汽发生器发生泄漏对整个系统造成污染或者腐蚀。除此以外，现有专利技术中通过人为观察检漏口是否有液体流出，这种方法在设备维护管理出现“盲点”时，会导致发现不及时，扩大腐蚀范围，对环境和人员产生极大的危害，因此对于硫酸设备腐蚀状态的实施监测极为重要。

26、(4)本发明提供的用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器的管箱中，设置喇叭扩口+防冲板组合结构，喇叭扩口可以减缓进入接管的大酸量流速，随后当大酸量经过防冲板时，通过改变流体的流动方向，分散大流体的冲击，使流体不仅有径向速度，也有轴向速度，通过旁边流道的分流、使流体均匀缓慢的流过管箱，减轻硫酸进入管箱对分程隔板的冲击，还能减缓大流体对管口造成的冲刷腐蚀。通过现有技术的对比发现，相对于没有防冲板的u型管结构，喇叭扩口+防冲板组合结构ρv2可降低约39％，有利于减小管箱进口和对管口的冲刷力。

27、(5)本发明提供的用于浓硫酸低温位余热回收工艺中的蒸汽发生器，其稳定的钝化膜+增加喇叭扩口结构+防冲板结构，能够大幅降低管口及分程隔板的冲刷力和年腐蚀率。电化学防腐和管箱耐冲刷结构的联合使用，能够有效增加设备整体的耐腐蚀性能。双管板+漏液检测结构(检漏口内设置的漏酸电极)，当管口焊缝或胀接位置发生泄漏时，阻止两侧介质的接触，并且能够及时对泄漏液体进行报警，避免了管理盲点、不及时发现造成的后果，提升设备的安全性。