熔盐是化工生产中常见的无机热载体，具有较好的热稳定性和流动性、无腐蚀性、比热容大、换热效率高、不燃不爆等特点，所以广泛应用于化工生产中。洛阳钼业集团金属材料有限公司(以下简称洛阳钼业)钼精矿焙烧烟气采用丹麦托普索公司WSA 湿法制酸工艺生产硫酸。该工艺采用三元熔盐为热载体，吸收转化工序的反应热用于预热工艺气，实现余热利用，节能降耗。熔盐系统的稳定是WSA 湿法制酸装置运行的必要条件。使用过程中，熔盐系统出现过熔盐阀失灵、电伴热烧断、管道泄漏、堵塞、熔点升高、开车受阻等问题。技术人员采取一系列措施解决了问题，保证了 WSA 湿法制酸装置平稳运行。

1 熔盐的物化性质

三元熔盐是由 w(KNO 3 )53%、w(NaNO 2 )40%、w(NaNO 3 )7%组成的低共熔混合物。其主要物化性质为:150 ℃时密度为 1 976 kg/m 3 ，400 ℃时密度为1 783 kg/m 3 ，600 ℃时密度为 1 650 kg/m 3 。熔点为142 ℃，在 350～530 ℃时比热容为 1. 42 kJ/(kg·K)，熔融热为 75. 36 kJ/kg。其热稳定性:① 455 ℃以下不分解;②455～540℃时亚硝酸钠缓慢分解为硝酸钠、氧化钠和氮气:5NaNO 2 → 3NaNO 3+Na2 O+N 2 ↑;③如果与空气接触，在 455 ～ 540 ℃ 还会发生亚硝酸钠的氧化反应:2NaNO 2+O2 → 2NaNO 3 ;④在 820 ℃ 以上时，分解极其强烈，产生的氮气会导致熔盐沸腾，熔点升高［1］ 。

2 熔盐系统介绍

WSA 湿法制酸装置熔盐系统由熔盐槽、熔盐泵、熔盐管道、熔盐阀、电加热器、管道电伴热、层间冷却器、工艺气预热器及熔盐冷却器组成。开车时，由熔盐槽的 12 组 7. 5 kW 加热器将固体熔盐熔化为液体。加热器有温控器可供调节温度。槽体的 12 根电加热器分成 3 组温控器控制，位置分别为两端各一组，每组横插各 5 根;上端一组，竖插 2 根。熔盐液化时加热器温度可设置为 300 ℃，熔盐量为25～28 t 时，加热时间需要约 24 h，熔盐槽底端测温点 T318 达 180 ℃以上时，才具备开泵运行条件。运行时，先打小循环(P171 熔盐泵—JV310 旁通阀—E172 熔盐冷却器—B170 熔盐槽)，保证设备充分预热稳定数小时，各温度点正常后，方可打大循环(P171 熔盐泵—E108 生产气冷却器—E107 夹层冷却器—E104 工艺气预热器—E172 熔盐冷却器—B170 熔盐槽)。熔盐系统流程见图 1。

3 熔盐系统使用中的问题及改进措施

3. 1 熔盐槽

熔盐槽在熔盐系统的zui低端，由有资质单位焊接，并经无损检测、严密性试验合格方可投入使用。槽壳体有电伴热及保温材料，需格外注意底部伸出的圆柱体部位的温度变化，其zui底端为熔盐泵吸口，此处的电伴热及保温应完好，雨季时需及时清理槽地坑的积水，不能让水接触到圆柱体保温材料，否则会弄湿硅酸铝保温材料导致保温失效，底部熔盐有凝固风险。电加热器温度低报值设置为250 ℃。低于此值，电加热器自动开启加热，因为必须保证进入转化塔底部 E108 生产气冷却器的熔盐温度大于 250 ℃(露点)，也不能过高，须控制在 280℃以下，避免烟气烧毁 E109 酸冷凝器进口的 PTFE软连接。

熔盐槽还须保证密封良好，避免氮气泄压过快造成熔盐与空气接触反应，导致熔点升高。熔盐槽液位也需时刻关注，往往氮气输入故障或熔盐泄漏或堵塞时，都zui先体现在液位的波动上。用制氮机供氮气比较经济实用，但现场仍须备3～5 瓶钢瓶氮气，以备制氮机故障时能及时切换到氮气瓶供气。

3. 2 熔盐泵

熔盐泵是系统的核心设备，不能因泵故障导致停车，所以须备用 1 台，存放至货库，须直立存放，避免长期重力导致轴偏心。如果条件具备，须定期盘轴转动 2 圈。生产现场还须存放 1 台备用电机以备故障时更换使用，备用电机要用塑料膜包裹好。生产现场须保证熔盐泵正上方有足够吊泵的空间。熔盐泵电机为变频控制，须调整频率，保证泵出口压力略大于 0. 45 MPa，否则扬程不够，熔盐打不到zui高处的 E107 夹层冷却器，无法进行大循环。熔盐泵上、中轴承冷却采用循环水冷却系统，要监控好温度，当轴承温度过高时，可能是循环水压不足或者结垢导致管道堵塞。循环水管和泵体接口处是螺纹连接，须加强巡检，不能渗漏。

3. 3 熔盐管道阀门

3. 3. 1 堵塞

熔盐管道为压力容器，由有资质的单位负责焊接，为避免渗漏，整个系统管道，包括阀门接口、弯头、三通、变径、取源部件全为对接焊缝，仅有一处法兰连接在泵出口处。管道设计安装时，平管须保证有大于 5%的坡度，以保证熔盐回流时能快速全部回槽，某硫酸厂熔盐泵出口有一 DN50×DN80 的变径，在熔盐回流到zui后时，残留液会被挡在变径收缩口处，造成凝固堵塞，导致下次开车困难。开车前可采用拆开泵出口法兰，用细铁丝捅进去探测的办法确定堵塞位置后，再用乙炔气加热管道外壳进行消融。

熔盐阀采用进口的 Samson 气动调节阀，因为阀门几何形状不规则，电伴热带也不容易全面包裹，阀门处往往会产生熔盐凝固堵塞，导致开度不到位甚至无法控制，尤其是常闭点阀门更易出现此问题。另外 Samson 阀门有一个弊端，当气压不足时，阀杆会被弹簧顶开，导致阀门自动开启。这会给制酸装置带来极大被动，尤其夏季压缩空气水量大，供气质量不高，应重点关注常闭阀。

在用乙炔气加热阀门时，要同时加热阀门上下游管道，主要是下游，因为熔盐回流接近尾声时，由于液量太小，散热加快，管壁的摩擦阻力会阻抗液体流动，zui终熔盐会残留凝固至阀门及其下端。加热时，注意观察颜色变化，能烤红的位置一般都是通的，烤着颜色发暗的地方是因为热量被管内的固体熔盐吸收，须继续加热到烤红才证明熔盐已消融。

3. 3. 2 泄漏

熔盐管道、阀门阀杆、泵出口法兰、弯头等焊缝处都是易漏点。某硫酸装置曾出现过阀杆漏盐导致阀门失灵，某运行达 10 年的 WSA 硫酸装置出现过管道因悬空拉力及熔盐流体带来的震动导致开裂泄漏，不得不停车检修的情况。熔盐泄漏量不大时，一般随着温度降低凝固后会堵塞漏点而不再泄漏，则不必采取措施，待停车后再检修。如果管道或换热器发生开裂，泄漏量大，熔盐槽液位会下降很快，就需要将制酸装置切换至紧急洗涤系统，停熔盐泵回流后进行维修。再次启动时需根据损失量添加熔盐。

3. 4 电伴热

熔盐系统的电伴热有 14 组，都由温控器控制温度。更换电伴热时须拆除保温棉，平管的电伴热带应沿管道轴向安装在底部，因为热量是向上辐射的，这样能保证管道外壳均匀受热。在熔盐管道、阀门堵塞，进行乙炔气加热消融时，须小心避开电伴热带，避免烧断电阻丝。每根电伴热长达数十米，一旦烧断，必须全部拆除对应的保温才能重新更换［2］ 。

3. 5 熔盐系统的开停车

在熔盐系统开车时，须在熔盐泵开启前至少24 h 开电加热器融化熔盐，开启的顺序为先开 2 根竖加热管，待靠上部的熔盐先融化一部分后再开启10 根横加热管。如果开错顺序先加热底部，会导致熔盐融化时的膨胀力量难以释放，对泵体、液位计甚至槽体造成机械损伤。25 t 熔盐全部融化后，熔盐槽液位为 74. 8%，大循环运行正常后，液位为25. 4%，换热设备及管道存盐量约为 49. 4%。开泵之前，必须现场逐个确定熔盐阀的开度到位情况，待电伴热各温度点满足要求后，xianjin行小循环再大循环。大循环运行后，液位如果比 25. 4%高很多，说明有阀门失灵导致熔盐进不到某个换热器，这时要及时到现场检查阀门，可能是气压不足、电磁阀故障等问题，应尽快解决;情况紧急时可拆除阀门罩，用扳手强制控制阀杆动作到位。如果液位差距不大，说明换热器可能堵塞了一小部分列管，或者列管局部有气阻，此种情况一般不必担心，随着工艺气切入，工艺参数正常后会恢复正常。在熔盐系统停车时，要保证系统各点温度都高于熔点 40 ℃才安全，如果熔点没有升高则约为 180℃。熔盐回流时，须打开所有熔盐阀，熔盐回流到熔盐槽需 40～60 min，液位应大致在 74. 8%(受温度降低影响，液位会略低)，电伴热须在熔盐回流 4 h后才可关闭。

需要着重说明的是，因为熔盐系统保温外层铝板为铆钉固定，做不到完全不受外界天气影响，而且开停车时经常会有拆保温烤管道烤阀门的情况，所以在熔盐系统开停车时要关注天气预报，宜选在天气晴朗的午后，这样一次成功率会提高很多。尽量不要在低温、寒流、寒风、雨雪等恶劣天气进行开、停车作业。

3. 6 熔点升高

亚硝酸钠在大于 455 ℃时，发生歧化反应，缓慢分解为硝酸钠、氧化钠、氮气。WSA 硫酸厂转化器第一催化剂床中含 VK－WSA 催化剂 29. 7 m 3 ，超过96. 6%的二氧化硫转换成三氧化硫，温度由 420 ℃上升到大约 464 ℃，当焙烧钼精矿硫品位升高时，温度曾一度高达480 ℃。在 E107 夹层冷却器中，生产气通过与熔盐进行热交换降温，此处的熔盐温度会超过分解温度，部分亚硝酸钠分解，导致熔盐熔点升高。

日常操作时，要注意调整第一层催化剂温度，不能长时间高于 455 ℃，熔盐槽氮封要勤于检查，从而尽可能降低熔盐中亚硝酸钠的热分解或氧化反应。还要定期采样分析熔点，如熔点升高过大，须添加亚硝酸钠以降低其熔点，如果效果不佳则需全部或部分更换熔盐。

3. 7 安全注意事项

熔盐在高温共融状态下与有机物、易燃物、氧化剂等接触会产生剧烈反应，与水接触可发生蒸汽爆炸。水意外进入熔盐系统，温度在极短时间内可达 100 ℃以上，水过热急剧气化形成大量的高温高压水蒸气，熔盐在水蒸气的沸腾作用下被微粒化，从而发展为蒸汽爆炸［3］ 。要避免熔盐和以上物质接触，尤其要看好熔盐泵循环水，不能泄漏到熔盐槽。

亚硝酸钠等属于致癌化学品，在充装、更换熔盐时，操作人员要穿戴好防护用具，避免接触到皮肤和口眼，完工及时洗浴。在运行过程中，要避免高温烫伤，更不允许进行带压紧螺丝、烤管道等危险作业。

4 结语

WSA 硫酸厂熔盐系统的运行是比较稳定和安全的，但也存在泄漏、堵塞、爆炸、烫伤等安全风险，所以要特别的重视，尤其在开停车过程中，要对可能发生的问题提前做好应急措施，并在实践中不断总结经验，更好服务生产。

 

 

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