熱管技術(shù)在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用

于海波

摘 要：眾所周知，在硫酸生產(chǎn)過程中存在大量的余熱資源，他們具有非常高的利用價(jià)值。與此同時(shí)，余熱資源具有高溫、高腐蝕性、不可回收等特點(diǎn)。但是，隨著熱管這一新型換熱元件的誕生、發(fā)展和完善 ，熱管技術(shù)提升了余熱資源的利用價(jià)值，并且在各大領(lǐng)域取得了驚人的成就，尤其是使用熱管技術(shù)提高余熱資源耐低溫腐蝕的性能。因此，在本文中我們主要探討熱管技術(shù)在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：熱管技術(shù);硫酸;應(yīng)用

引言：

硫酸是一種非?；顫姷膹?qiáng)酸，它能和大部分金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以說硫酸是非常重要的化工原料。生產(chǎn)硫酸的主要原料包括硫鐵礦、硫磺以及冶煉煙氣，因此它具有強(qiáng)烈的腐蝕性和氧化性。在生產(chǎn)硫酸過程中會產(chǎn)生大量的余熱，其中包括60%以上的超高溫余熱，為了對余熱資源進(jìn)行有效回收和利用，我們可以使用熱管技術(shù)，提高硫酸生產(chǎn)中熱能的利用率，為生產(chǎn)單位帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

一、熱管技術(shù)的特點(diǎn)

在生產(chǎn)硫酸過程中使用的熱管，一般情況下是一個(gè)封閉的管道，在圓管內(nèi)壁具有許多層毛細(xì)物質(zhì)，它們構(gòu)成了吸液芯，吸液芯中充滿了一定量的液體，熱管處于一種負(fù)壓狀態(tài)。熱管憑借著其熱阻極小、導(dǎo)熱率極高的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于我國各大工業(yè)領(lǐng)域。熱管主要有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：1.體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、壓力小、傳熱率高;2.無運(yùn)動(dòng)件、使用時(shí)間久、故障少、便于施工以及維修;3.若出現(xiàn)故障，不必停車檢修，對生產(chǎn)無較大的影響;4.布置靈活，適合老廠改造;5.便于遠(yuǎn)距離換熱;6.可根據(jù)熱流變換原理調(diào)整熱管兩側(cè)的傳熱面積以控制管內(nèi)蒸氣溫度 ，從而控制管壁溫度以防露點(diǎn)腐蝕;7.分離式熱管換熱器可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離換熱 ，故特別適合于兩種流體相互接觸易發(fā)生危險(xiǎn)的場合等。

二、熱管技術(shù)在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用

（一）有效地回收沸騰焙燒爐內(nèi)的余熱資源

一般情況下沸騰焙燒爐內(nèi)的溫度達(dá)到900℃左右，硫鐵礦、硫磺以及冶煉煙氣會產(chǎn)生強(qiáng)放熱反應(yīng)，為了提高生產(chǎn)硫酸效率必須要保持900℃，為了維持該溫度必須要導(dǎo)出多余的熱量。但是沸騰焙燒爐內(nèi)的換熱條件非常惡劣，不僅高溫、高腐蝕性、高礦塵磨削率，而且換熱元件非常容易破損。然而利用熱管技術(shù)能夠有效地解決沸騰焙燒爐內(nèi)存在的問題，為回收余熱資源提供有利條件。熱管技術(shù)在沸騰層中能夠吸熱并且沿著整個(gè)爐膛高度以輻射的方式吸熱 ，不僅可以降低沸騰焙燒爐的出口溫度，還可以減輕廢熱鍋爐的負(fù)荷。

（二）有效地回收沸騰焙燒爐內(nèi)的礦渣余熱

如今，我國沸騰焙燒爐排渣基本上都是使用回轉(zhuǎn)筒外噴水的方法。但是，該方法既損失了大量的熱量，而且還在一定程度上消耗了大量的水和電，造成了經(jīng)濟(jì)上的損失。但是，使用熱管技術(shù)可以回收沸騰焙燒爐內(nèi)的礦渣余熱，按照需要逐級排出沸騰焙燒爐內(nèi)的礦渣余熱資源。冷卻空氣還可以通過循環(huán)風(fēng)機(jī)在密閉空間中進(jìn)行循環(huán)，從而避免環(huán)境污染。

（三）有效地回收SO2爐氣內(nèi)的余熱

SO2爐氣內(nèi)的溫度比沸騰焙燒爐內(nèi)的溫度還要高，一般在900-1000℃左右，但是SO2爐氣內(nèi)的溫度必須冷卻到400℃才能夠轉(zhuǎn)換生成SO3。在此過程中，如果SO2爐氣內(nèi)的管道發(fā)生泄漏那么會影響整個(gè)回收工作。此時(shí)，熱管技術(shù)憑借著其合適的風(fēng)速、靈活的布置、調(diào)整管壁溫度等優(yōu)勢，可以降低對蒸發(fā)器的腐蝕，避免管道泄漏而發(fā)生故障。熱管蒸汽發(fā)生器能否成功運(yùn)用 ，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)人員對硫酸生產(chǎn)工藝及熱管技術(shù)均要有較深入的了解 ，并全面考慮各種實(shí)際生產(chǎn)條件的影響 ，權(quán)衡得失。

（四）有效地回收SO2轉(zhuǎn)化爐的余熱

SO2轉(zhuǎn)化器爐是硫酸生產(chǎn)中的重要設(shè)備。一般在生產(chǎn)硫酸過程中希望用最少的投資、最低的運(yùn)行費(fèi)用獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益 ，為此必須使SO2的催化氧化過程實(shí)現(xiàn)最佳化 。2SO2+O2=2SO3，SO2在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)通過五氧化二釩催化并加熱的過程是一個(gè)放熱反應(yīng)過程，一般在化學(xué)工藝上要求SO3的溫度為160-180℃，但是SO3以300℃離開轉(zhuǎn)化爐。在此過程中，余熱通過風(fēng)機(jī)以及換熱器將余熱散于空氣中，這不僅造成了環(huán)境污染，而且浪費(fèi)了SO2轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的余熱資源。利用熱管技術(shù)可以冷卻SO3轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的爐氣，轉(zhuǎn)換成蒸汽，用于發(fā)電防止余熱資源的浪費(fèi)，熱管換熱器的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)理想的溫度控制提供了可能。

（五）SO3氣體冷卻設(shè)備

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國近幾年來已經(jīng)有多臺熱管SO3氣體冷卻設(shè)備投入使用生產(chǎn)硫酸，主要通過SO3氣體冷卻器產(chǎn)生低壓蒸汽 （ < 0. 8M Pa）。從使用的情況看前期投入效果都不錯(cuò) ，但是隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)了一系列問題。然而，這些問題是任何一種新技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中都不可避免的，它是由于對客觀條件的估計(jì)不足而產(chǎn)生的，并非源于技術(shù)本身。

結(jié)束語

綜上所述，熱管技術(shù)在硫酸生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，熱管技術(shù)不僅提升了余熱資源的利用，還為硫酸生產(chǎn)提供了新的途徑。熱管技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)將高溫、高腐蝕性的余熱資源轉(zhuǎn)變成了耐低溫腐蝕性能優(yōu)越的資源，為硫酸生產(chǎn)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障。

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