熱管技術在硫酸生產中的應用

于海波

摘 要：眾所周知，在硫酸生產過程中存在大量的余熱資源，他們具有非常高的利用價值。與此同時，余熱資源具有高溫、高腐蝕性、不可回收等特點。但是，隨著熱管這一新型換熱元件的誕生、發展和完善 ，熱管技術提升了余熱資源的利用價值，并且在各大領域取得了驚人的成就，尤其是使用熱管技術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在硫酸生產中的應用。

關鍵詞：熱管技術;硫酸;應用

引言：

硫酸是一種非常活潑的強酸，它能和大部分金屬發生化學反應，可以說硫酸是非常重要的化工原料。生產硫酸的主要原料包括硫鐵礦、硫磺以及冶煉煙氣，因此它具有強烈的腐蝕性和氧化性。在生產硫酸過程中會產生大量的余熱，其中包括60%以上的超高溫余熱，為了對余熱資源進行有效回收和利用，我們可以使用熱管技術，提高硫酸生產中熱能的利用率，為生產單位帶來巨大的經濟效益。

一、熱管技術的特點

在生產硫酸過程中使用的熱管，一般情況下是一個封閉的管道，在圓管內壁具有許多層毛細物質，它們構成了吸液芯，吸液芯中充滿了一定量的液體，熱管處于一種負壓狀態。熱管憑借著其熱阻極小、導熱率極高的優勢，廣泛應用于我國各大工業領域。熱管主要有以下幾點特點：1.體積小、結構緊湊、壓力小、傳熱率高;2.無運動件、使用時間久、故障少、便于施工以及維修;3.若出現故障，不必停車檢修，對生產無較大的影響;4.布置靈活，適合老廠改造;5.便于遠距離換熱;6.可根據熱流變換原理調整熱管兩側的傳熱面積以控制管內蒸氣溫度 ，從而控制管壁溫度以防露點腐蝕;7.分離式熱管換熱器可實現遠距離換熱 ，故特別適合于兩種流體相互接觸易發生危險的場合等。

二、熱管技術在硫酸生產中的應用

（一）有效地回收沸騰焙燒爐內的余熱資源

一般情況下沸騰焙燒爐內的溫度達到900℃左右，硫鐵礦、硫磺以及冶煉煙氣會產生強放熱反應，為了提高生產硫酸效率必須要保持900℃，為了維持該溫度必須要導出多余的熱量。但是沸騰焙燒爐內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。然而利用熱管技術能夠有效地解決沸騰焙燒爐內存在的問題，為回收余熱資源提供有利條件。熱管技術在沸騰層中能夠吸熱并且沿著整個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荷。

（二）有效地回收沸騰焙燒爐內的礦渣余熱

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，造成了經濟上的損失。但是，使用熱管技術可以回收沸騰焙燒爐內的礦渣余熱，按照需要逐級排出沸騰焙燒爐內的礦渣余熱資源。冷卻空氣還可以通過循環風機在密閉空間中進行循環，從而避免環境污染。

（三）有效地回收SO2爐氣內的余熱

SO2爐氣內的溫度比沸騰焙燒爐內的溫度還要高，一般在900-1000℃左右，但是SO2爐氣內的溫度必須冷卻到400℃才能夠轉換生成SO3。在此過程中，如果SO2爐氣內的管道發生泄漏那么會影響整個回收工作。此時，熱管技術憑借著其合適的風速、靈活的布置、調整管壁溫度等優勢，可以降低對蒸發器的腐蝕，避免管道泄漏而發生故障。熱管蒸汽發生器能否成功運用 ，關鍵在于設計人員對硫酸生產工藝及熱管技術均要有較深入的了解 ，并全面考慮各種實際生產條件的影響 ，權衡得失。

（四）有效地回收SO2轉化爐的余熱

SO2轉化器爐是硫酸生產中的重要設備。一般在生產硫酸過程中希望用最少的投資、最低的運行費用獲得最大的經濟效益 ，為此必須使SO2的催化氧化過程實現最佳化 。2SO2+O2=2SO3，SO2在轉化爐內通過五氧化二釩催化并加熱的過程是一個放熱反應過程，一般在化學工藝上要求SO3的溫度為160-180℃，但是SO3以300℃離開轉化爐。在此過程中，余熱通過風機以及換熱器將余熱散于空氣中，這不僅造成了環境污染，而且浪費了SO2轉化爐內的余熱資源。利用熱管技術可以冷卻SO3轉化爐內的爐氣，轉換成蒸汽，用于發電防止余熱資源的浪費，熱管換熱器的出現為實現理想的溫度控制提供了可能。

（五）SO3氣體冷卻設備

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

結束語

綜上所述，熱管技術在硫酸生產中的應用非常廣泛，熱管技術不僅提升了余熱資源的利用，還為硫酸生產提供了新的途徑。熱管技術結合現代信息技術將高溫、高腐蝕性的余熱資源轉變成了耐低溫腐蝕性能優越的資源，為硫酸生產的發展提供了強有力的保障。

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