【文章內(nèi)容簡介】 0℃后進入成品酸貯罐由于硫磺燃燒速度快，所以爐子構造簡單，現(xiàn)在一般多用臥式焚硫爐。使用最普遍的是噴霧焚硫爐。噴霧焚硫爐的構造，是在鋼制圓筒內(nèi)部襯絕熱磚和耐火磚。為使硫磺和空氣的接觸良好在2～3個地方用耐火磚砌半圓形的擋墻。硫磺噴霧的要求是：形成易于氣化的微粒、噴霧角度要大，且能均勻分散。噴嘴的噴槍和噴頭部分采用L316或相當?shù)牟牧?。為了防止爐內(nèi)高溫引起的損壞和防止因受熱而引起的硫磺粘度上升，噴槍應有蒸氣夾套。焚硫爐能力同其它工業(yè)燃燒爐一樣，能力的彈性比較大，一般變動1～。表達能力的單位，多采用每日、每立方米容積可焚燒多少噸硫磺量來表示。根據(jù)實際生產(chǎn)統(tǒng)計，一般是1m3容積的霧化焚硫爐，每日可焚燒1t左右的硫磺，即可生產(chǎn)3t左右的硫酸。能力高的爐子每日每立方米可焚燒2t左右的硫磺。一般規(guī)律是，小型爐子能力偏小，大型爐子能力偏大。其主要原因是霧化狀況和爐內(nèi)氣速不一樣所造成的[13]。霧化焚硫爐的生產(chǎn)能力，一般可用下式進行計算[20]： Q＝KV24／1000q式中： K — 焚硫單位容積發(fā)熱量，～hq — 燃燒1kg硫磺之熱效應，V — 焚硫爐容積，m3Q — 霧化焚硫爐能力，t/(dm3)轉化器是SO2實施氧化反應并保證SO2排放達標的關鍵設備。轉化器長期處于400~620℃高溫下操作，處理含SOSO3腐蝕氣體各段間不同的溫度造成不同的熱膨脹應力，而段間不允許有氣體泄漏。另外還要求良好的氣體分布性能以保證較高的轉化率。因此，轉化器需要有既合理又可靠的結構設計和選材。目前轉化器在結構上有兩種形式積木式結構和中心筒式結構。積木式結構采用平底球冠蓋立式回筒形容器，其內(nèi)部自下向上由若干立柱和樁柱支撐隔板和格柵。中心筒式結構采用兩個同心立式圓簡，內(nèi)圓筒直徑較小，為中心管，既用于支撐催化劑和隔板的部分重量，又作為部分反應段的進氣通道，催化劑裝填在內(nèi)、外兩層圓筒之間。兩種結構形式在大型硫磺制酸裝置上都有應用，各有特點。積木式轉化器采用立柱和樁柱支撐催化劑格柵和隔板的部分重量，在催化劑裝填部位的筒體內(nèi)表面襯砌粘土質隔熱磚，結構簡單。轉化器主材為0Cr18Ni9不銹鋼，一段可布在設備底部。頂蓋采用球冠形，并在外部用扁鋼加強，以保證設備的強度和剛度。每層隔板均用一個密封圓弧環(huán)與殼壁焊成整體，以補償隔板因熱膨脹而產(chǎn)生的變形，避免層間氣體串流。格柵上鋪設耐熱瓷球和不銹鋼絲網(wǎng)后再放催化劑。SO2氣體經(jīng)特殊設計的分布裝置由進氣口進入轉化器，分布更加均勻。平面型催化劑床層結構可確保反應更加均勻。設備底部為平底，由若干滑動式支座支承在土建基礎上，可以有效地吸收或補償操作狀態(tài)下因高溫熱膨脹產(chǎn)生的變形，大幅降低設備的應力水平，因而設備的整體安全性和穩(wěn)定性較好。中心筒式轉化器中各段催化劑層設在用耐熱瓷球找平的弧形床層板上，催化劑和瓷球之間用一層不銹鋼絲網(wǎng)隔開。設備主材為0Cr18Ni9不銹鋼，一段同樣可布置在設備底部。部分段尤其是一段設計為中心筒進氣方式，可使氣體在各段反應床層分布均勻。轉化器的各段之間用弧形隔板分隔，可以有效地吸收或補償操作狀態(tài)下因高溫熱膨脹產(chǎn)生的變形，既能保證層間氣體不串流，又能降低設備的應力水平。設備底部內(nèi)外圓筒分別支撐在土建基礎上。但用耐熱瓷球找平的弧形床層阻力不均勻，中心筒的空間利用率不高，弧形床層板及分隔板制造難度相對偏大。由于在設計理念上是采用高強度和低剛度來保證設備的整體安全性和穩(wěn)定性，總體上設備強度雖高但剛度相對偏低，因而設備的整體安全性和穩(wěn)定性不如積木式結構。但中心筒式轉化器設備材料有所節(jié)省，一次性投資較小。在轉化反應中，為了使反應接近最佳操作溫度即適宜溫度。我們在反應時必須降低溫度，移去一部分熱量，這就是我們所說的降溫。通常有兩種操作方法：一種恒溫操作方法，這種方法會使轉化器體積太大也很難使移走的熱量達到要求。另一種方法即絕熱操作過程，也是我們曾普遍采用的方法。轉化器操作氣體平均操作溫度t平=440～480℃,為負10kPa，V標= ,停留時間10秒。t取460℃,則：V實=V標＝ m3/h=停留時間tV/3600= m3設轉化器高度與直徑比：H/D=, (D2/4) H= D=,H=,經(jīng)圓整后得D=,H=高效干吸塔系統(tǒng)是將塔填料支承結構形式、高效塔填料、高效分酸器、高效除霧器元件與塔的尺寸、操作氣速和噴淋酸的噴淋密度統(tǒng)一考慮，互相配合，從而形成高強度塔，達到符合工藝要求的干澡吸收效率。干吸塔的主要結構基本上是相似的，塔體為立式圓筒形結構，碳鋼內(nèi)襯耐酸磚。一般采用高鋁質耐酸瓷填料支承結構，有的采用大跨度、高開孔率的耐酸高鋁瓷條梁，也有的采用高開孔率的瓷球拱。干燥塔一般采用國產(chǎn)抽屜式金屬絲網(wǎng)除霧器或進口網(wǎng)墊式除霧器。第一吸收塔酸溫高、霧量大、霧粒細, 為保護后面的換熱設備，采用高效纖維除霧器第二吸收塔為保證尾氣排放的要求也采用高效纖維除霧器。從生產(chǎn)使用的效果看，其除霧效率均令人滿意。酸分布器的分酸效果直接影響到空氣干燥和SO3吸收的效果。國內(nèi)研究開發(fā)的帶陽極保護槽管式酸分布器每平方米超過40個分酸點，目前大部分大型硫酸裝置干吸塔采用這種形式的分酸器。該分酸器的降酸管填埋于種階梯環(huán)墳料之中，酸液由酸泵打人主管，再分配至各分酸槽，由槽體上各降液管流出。槽體的結構設計要保證每個槽的分酸量基本相同，并且不會產(chǎn)生滋流等現(xiàn)象。分酸器制造完成后，在制造廠內(nèi)要進行水噴淋試驗。采用帶陽極保護的槽管式酸分布器, 雖然一次性投資較大，但酸分布點多，分酸效果好，使用壽命長，且節(jié)省了維護和維修的費用。塔底設計一般分為碟形底和平底兩種方案。中石化集團南京設計院結合以上兩種塔底結構的優(yōu)點，并根據(jù)大型化干吸塔的特點，將干吸塔設計成具有塔底出酸優(yōu)點的平底結構，即將塔底設計成為外部平底內(nèi)部錐形的結構，出酸口在錐形底的中央最低點。這種結構同碟形底結構一樣不需要大的混凝土平臺，設計若干根支腿支撐整座塔重量，生產(chǎn)或停車時都可使塔底積酸全部排盡。為防止將塔內(nèi)填料碎片帶至循環(huán)槽打壞酸泵葉輪，在出酸口一般都設置防渦流裝置?？諝夤娘L機是硫磺制酸裝置最為關鍵的設備，其運行的好壞直接影響到整個裝里的穩(wěn)定性和可靠性，是裝置開車率最重要的保證。一臺好的鼓風機, 除了能滿足工藝條件外還必須具有良好的操作穩(wěn)定性和操作彈性以及長期運行的可靠性，并且其噪音要小，能耗要低。大型空氣鼓風機主要有軸流式和離心式兩種結構類型。軸流式鼓風機采用透平壓縮原理，風機效率稍高葉片運轉的線速度低于離心風機，可以減少磨蝕另外可以利用靜葉角度來調節(jié)風量。但這種風機結構復雜,造價高，與其配套的土建費用高?？偵龎涸?0~60 kPa的硫酸裝置用鼓風機，國內(nèi)外一般采用離心式。空氣鼓風機的動力消耗占了硫酸裝置動力消耗的大部分?？諝夤娘L機有蒸汽驅動和電驅動兩種方式。蒸汽驅動是采用背壓式蒸汽透平直接驅動鼓風機，汽源為硫酸裝置副產(chǎn)的中壓過熱燕汽。其優(yōu)點是可直接利用一部分副產(chǎn)中壓蒸汽驅動鼓風機，所產(chǎn)生的低壓背壓蒸汽供其他生產(chǎn)裝置使用，而其余部分中壓燕汽送去發(fā)電，從而減少了硫酸裝用電負荷和發(fā)電機組的負荷。雖然燕汽驅動部分的投資較電動驅動高，但總的投資費用下降了，經(jīng)濟上是合算的。在操作方面，采用透平驅動風機, 啟動扭矩大，啟動、升速平穩(wěn)透平和風機直連，無需齒輪增速機構，可以在較大范圍內(nèi)調整轉速，以適應各種工藝負荷要求避免了熱能轉化成電能再轉換成機械能過程中的能量損失可以避免采用電機驅動時啟動電流過大對電網(wǎng)造成較大沖擊。由于透平所用的蒸汽是硫酸裝置自產(chǎn)，在裝剛開車時難以自行啟動空氣鼓風機進行預熱升溫，因而開車時需要外界提供符合要求的汽源，沒有汽源的企業(yè)或考慮到其他原因可專門配套電動式開車風機。廢熱鍋爐是硫酸裝置重要的設備之一，開車不順利的硫酸裝置多數(shù)是因為鍋爐故障，而好的鍋爐則是硫酸裝置長期安全運行的前提條件。硫磺制酸裝置的廢熱鍋爐有兩種形式，一種是水管鍋爐，另一種是火管鍋爐，這兩種形式的鍋爐國內(nèi)均有成熟可靠的設計經(jīng)驗。國內(nèi)外大型硫磺制酸裝置一般都采用火管鍋爐?；鸸苠仩t具有很多優(yōu)點氣流分布均勻，無爐氣滯留區(qū)，不易發(fā)生局部腐蝕能承受較高的氣體側壓力，降低了漏氣率對負荷變化的適應性強操作簡單，安全可靠動力消耗低價格較便宜，安裝工作量小耐火材料較少，維修工作量小，清理容易等。硫磺制酸裝置火管鍋爐的總體設計為管板采用撓性管板，以吸收火管的熱膨脹，降低火管和管板焊縫的應力前管板采用特制材料加以保護，以降低管板兩側的溫差應力火管人采用特制套管加以保護，以免焊縫和管口受高溫爐氣熱沖蝕火管與管板采用特殊的焊縫形式，以保證焊縫的可靠性。廢熱鍋爐有單鍋殼單汽包和雙鍋殼單汽包兩種結構形式。雙鍋殼單汽包的結構形式,占地稍大，造價高，對煙氣平衡控制的要求高。在制造加工和運輸條件允許的情況下，一般采用單鍋殼單汽包結構。帶單汽包的鍋殼式廢熱鍋爐，汽包由下降管和上升管與鍋殼連接，并支承在鍋殼上。汽包筒體由鋼板卷焊而成，封頭用鋼板沖壓而成。汽包內(nèi)裝有除沫器供汽水分離之用。汽包上設有安全閥接口，上升管口處裝有擋板。汽包上裝有兩只就地水位表，另外還有一對水位報警及控制室水位指示器的接口、一對水位變送器的接口，用以調節(jié)鍋爐給水，控制汽包水位。為防止汽包水位過高而影響蒸汽品質，汽包上設有緊急放水管口。鍋殼筒體內(nèi)火管呈正三角形排列，管子與管板采用熔深焊。為防止高溫氣流對管端形成熱沖擊和磨損，在管端內(nèi)嵌人錯質剛玉保護套管，套管與列管間隙填充耐高溫的硅酸鋁纖維。另外，前管板上涂敷鋯質磷酸鹽可塑料以降低管板溫度。為增強管束在運行中的穩(wěn)定性以減少振動，鍋殼內(nèi)布置了兩塊支承板。每個下降管口都設置擋板以防爐水直接沖刷列管。前煙箱耐火層為高鋁磚，絕熱層采用粘土質隔熱耐火磚。為吸收熱膨脹，高鋁磚與前管板耐火澆注料交接處留有膨脹縫，內(nèi)填硅酸鋁纖維煙箱至鍋殼轉角處也填充有硅酸鋁纖維。后煙箱襯輕質耐火澆注料并內(nèi)布抓釘，以防脫落。由于焚硫爐出口爐氣溫度很高，用于調節(jié)轉化器一段進口溫度的高溫副線和高溫調控閥均需內(nèi)襯，在實際生產(chǎn)過程中較易損壞，可將焚硫爐出口與廢熱鍋爐進口直接對接，同時將廢熱鍋爐設計成兩段式，轉化器一段進口的熱副線由廢熱鍋爐兩段之間引出，這樣熱副線管道及閥門的操作溫度可控制700℃以內(nèi)，采用普通不銹鋼管道和閥門即可。高溫過熱器一般設在轉化器一段爐氣出口，由于爐氣溫度通常超過以600℃，應該充分考慮高溫熱應力的影響。硫磺制酸裝置的高溫過熱器有臥式懸吊管內(nèi)襯結構和立式內(nèi)支撐不銹鋼結構。在臥式懸吊管內(nèi)襯結構的高溫過熱器中，爐氣進口與轉化器一段出口直接對接，底部不設固定支座。立式內(nèi)支撐不銹鋼結構的高溫過熱器為垂直煙道橫向沖刷式，外殼為箱式結構，材料為0Cr18Ni9，煙氣流向為側進上出。過熱器本體包括外殼、高溫過熱管束、中溫過熱管束、噴水減溫器以及支座。過熱器受熱面為水平支撐蛇形螺旋翅片管結構，蒸汽流向為上進下出與煙氣逆流換熱。過熱器管束放在殼體內(nèi)的管板上，可自由膨脹。高溫過熱器進口前的燕汽管道上設有噴水減溫器，用以調節(jié)過熱蒸汽的溫度，噴水采用鍋爐給水。這種結構的高溫過熱器具有安全可靠和占地小的特點。低溫過熱器的結構形式同立式高溫過熱器，為爐氣橫向沖刷受熱面，換熱管采用螺旋翅片管強化傳熱。為了減小占地、方便管道布，可將低溫過熱器布置在轉化器四段出口的省煤器之上。由于省煤器水人口處金屬壁溫較低，可能存在露點腐蝕問題，所以采用何種省煤器以避免發(fā)生露點腐蝕也是直接關系到硫酸系統(tǒng)成敗的關鍵因素。利用熱管技術可使水人口處的金屬壁溫在正常運行時高于爐氣露點溫度，防止露點腐蝕, 提高省煤器的安全可靠性。熱管省煤器采用完全內(nèi)置式換熱管，解決了爐氣泄漏問題。第一吸收塔前的省煤器必須全部采用熱管，為了節(jié)省