供热系统及应用其的硫酸生产系统的制作方法

本实用新型涉及硫酸工业技术领域，尤其涉及一种供热系统及应用其的硫酸生产系统。

背景技术：

硫酸是化学工业中最重要的产品之一，有“化学工业之母”之称，硫酸的产量在一定程度上标志着一个国家工业的发达程度。硫酸的用途十分广泛，主要应用于化肥、农药、冶金、染料及医药等领域。硫酸的生产方法按其原料分为硫铁矿、硫黄和冶炼炉气。相较于硫铁矿制酸，采用硫磺生产硫酸工艺具有流程简单、成本较低、生产过程中对环境污染小的优点，被广泛应用。

硫磺制酸包括熔硫工序、焚硫工序、转化工序和吸收工序。其中，在熔硫工序得到的液态硫磺储存在液硫储罐中，要经过硫磺泵、液硫运输管路和硫磺喷枪才能进入焚硫炉中转化为二氧化硫。为使这一过程能够顺利进行，需要维持这个过程中硫磺为液态，那么需要外部热源对液硫储罐和液硫运输管路中的液态硫磺供给热量。在实际生产过程中，由于企业的节能改造，水电分厂中的锅炉仅为硫酸生产原始开车提供蒸气，为液态硫磺的供热；硫酸生产系统正常运行后，由低压蒸气管路中的蒸气为液态硫磺供热，水电分厂中锅炉即停止工作。当硫酸生产系统遇到停电或事故，需要检修时，通常需要4－6个小时，如不供给外部热量，再开车时发现液硫储罐和液硫运输管路中的硫磺已经凝固，如需继续生产，只能重新启动水电分厂中的锅炉，为生产提供蒸气，而水电分厂中的锅炉从点火到产生蒸气一般需要3－4小时，这样既浪费能源又耽误时间。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种供热系统，采用余热锅炉的锅炉汽包为液硫储罐和液硫运输管路提供热量，可以在硫酸生产系统短时间检修时，缓解液硫储罐和液硫运输管路中的硫磺容易凝固的问题，设计科学合理，简单易行，能够充分利用锅炉汽包中蒸气的热能，实现资源再利用，节约能源，适于推广应用。

本实用新型的另一目的在于提供一种应用上述供热系统的硫酸生产系统，能够节约能源的优点，降低企业的生产成本，符合节能减排的国家政策。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种供热系统，所述供热系统包括液硫储罐、硫磺泵、液硫运输管路、硫磺喷枪、焚硫炉和带有锅炉汽包的余热锅炉；

所述硫磺泵将所述液硫储罐中的液态硫磺通过液硫运输管路运送到硫磺喷枪；

所述硫磺喷枪位于所述焚硫炉的进口处；

所述焚硫炉连接所述余热锅炉；

所述锅炉汽包为所述液硫储罐和所述液硫运输管路提供热量。

进一步地，所述锅炉汽包的出口连接汽包蒸气管路，所述汽包蒸气管路连接第一蒸气加热管和第二蒸气加热管，分别为所述液硫储罐和所述液硫运输管路提供热量。

更进一步地，所述第一蒸气加热管环绕在所述液硫储罐外周；所述第二蒸气加热管套在所述液硫运输管路外周。

更进一步地，所述第二蒸气加热管的外周设有保温层。

更进一步地，所述锅炉汽包的蒸气出口设有截止阀。

更进一步地，所述锅炉汽包的蒸气出口设有减压阀。

进一步地，所述余热锅炉还包括炉体和循环管路；所述循环管路将所述锅炉汽包内的冷却水供给到所述炉体，在所述炉体内通过与SO₂炉气的热交换，形成水和蒸气混合物返回到所述锅炉汽包，蒸气通过所述锅炉汽包的蒸气出口排出用于供热。

进一步地，所述供热系统还包括温度传感器和压力传感器，用于监测所述供热系统各管路的温度和压力。

更进一步地，所述供热系统还包括控制中枢，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制中枢信号连接。

一种硫酸生产系统，包括上述供热系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型提供的供热系统，采用余热锅炉的锅炉汽包为液硫储罐和液硫运输管路提供热量，可以在硫酸生产系统短时间检修时，缓解液硫储罐和液硫运输管路中的硫磺容易凝固的问题，不需重新启动水电分厂中的锅炉，节约能源，节省时间。

2.本实用新型提供的供热系统具有设计科学合理、操作简单易行的特点，适于推广应用，不仅能够充分利用锅炉汽包中蒸气的热能，实现资源再利用，节约能源。同时，还能够降低企业的生产成本，提高企业竞争力，实现较好的经济效益和环境效益。

3.本实用新型提供的硫酸生产系统，应用上述供热系统，能够实现热量再利用，节约能源，利用锅炉汽包中的蒸气可以持续为液硫储罐和液硫运输管路持续供热7－9小时，降低企业的生产成本，符合节能减排的国家政策。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为硫磺制备硫酸的生产工艺流程图；

图2为本实用新型提供的供热系统的结构示意图；

图3为液硫运输管路的供热结构示意图；

图4为余热锅炉的结构示意图。

附图标记：100－液硫储罐；101－第一蒸气加热管；200－硫磺泵；300－液硫运输管路；301－第二蒸气加热管；302－保温层；400－硫磺喷枪；500－焚硫炉；600－余热锅炉；601－炉体；602－循环管路；603－锅炉汽包；700－低压蒸气管路；701－低压蒸气控制阀；800－汽包蒸气管路；801－截止阀；802－减压阀；901－进水阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为硫磺制备硫酸的生产工艺流程图，如图1所示，硫磺制硫酸的生产工艺包括熔硫工序、焚硫工序、转化工序和吸收工序，其中，熔硫工序是指硫磺在熔硫液化槽中熔化形成液态硫磺，过滤除杂后贮存在液硫储罐100中；焚硫工序是指液态硫磺在焚硫炉500中与空气中的氧气反应生成SO₂炉气；转化工序是指SO₂炉气在转化炉中进一步反应为SO₃；吸收工序是指SO₃在吸收塔中经浓硫酸吸收形成硫酸成品。

图2为本实用新型提供的供热系统的结构示意图。如图2所示，液硫从液硫储罐100中流出，经硫磺泵200通过液硫运输管路300进入硫磺喷枪400，液硫经硫磺喷枪400喷出机械雾化进入焚硫炉500，在焚硫炉500中与空气中的氧气反应生成SO₂炉气，SO₂炉气进入余热锅炉600通过换热降温后，进入转化炉中进行下一步的反应。液态硫磺在低于113℃的情况下会发生凝固，堵塞液硫运输管路300，影响硫磺泵200、硫磺喷枪400的工作。因此，为使液硫储罐100中的液态硫磺能够顺利进入焚硫炉500，需要维持液硫储罐100和液硫运输管路300中硫磺的状态为液态，通常需要对液硫储罐100和液硫运输管路300的液态硫磺供给热量。

在实际生产过程中，由于企业的节能改造，水电分厂中的锅炉仅为硫酸生产原始开车提供蒸气。硫酸生产系统运行后，由低压蒸气管路700中的蒸气为液态硫磺供热，水电分厂中的锅炉即停止工作。当硫酸生产系统遇到停电或事故，需要检修时，通常需要4－6个小时，再开车时发现液硫储罐100和液硫运输管路300中的液态硫磺已经凝固，如需继续生产，只能重新启动水电分厂中的锅炉，为生产提供蒸气，而水电分厂中的锅炉从点火到产生蒸气一般需要3－4小时，既浪费能源又耽误时间。

本实用新型提供在短时停车时的液态硫磺的供热系统，缓解在硫酸生产系统遇到停电或事故，液硫储罐100和液硫运输管路300液态硫磺容易凝固的问题，不需要重新启动水电分厂中的锅炉，既节约了能源，又节省了时间。

如图2所示，本实用新型提供的供热系统，包括液硫储罐100、硫磺泵200、液硫运输管路300、硫磺喷枪400、焚硫炉500和带有锅炉汽包603的余热锅炉600；硫磺泵200将液硫储罐100中的液态硫磺通过液硫运输管路300运送到硫磺喷枪400；硫磺喷枪400位于焚硫炉500的进口处；焚硫炉500连接余热锅炉600；锅炉汽包603为液硫储罐100和液硫运输管路300提供热量。

液硫储罐100用于贮存熔硫工序得到的液态硫磺。为了防止液硫在液硫储罐100内凝固，在液硫储罐100的罐壁、罐底和罐顶均设有第一蒸气加热管101，并罐壁和罐顶设有保温结构。此外，由于高温硫蒸气、液硫中的H₂S都容易对液硫储罐100的罐壁造成腐蚀，通常在液硫储罐100内部设有耐腐涂层。而且，液硫容易燃烧，需要在液硫储罐100的罐底、罐中和罐顶分别设有热电偶温度计，用于检测液硫储罐100的温度。

硫磺泵200将液硫储罐100中的液态硫磺通过液硫运输管路300。常压下，硫磺在113℃下才会以液态出现，在130－160℃的时候流动性最好，因此，硫磺泵200选用全保温夹套结构。

液硫运输管路300连接硫磺泵200和硫磺喷枪400。图3为液硫运输管路300的供热结构示意图，如图3所示，为了防止液态硫磺在运输过程中凝固，在液硫运输管路300的外面设有第二蒸气加热管301，第二蒸气加热管301套在液硫运输管路300外周，同时，为了减少热量的流失，在第二蒸气加热管301外设有保温层302。

硫磺喷枪400用于液态硫磺的机械雾化，使硫磺的燃烧更加充分。硫磺喷枪400位于焚硫炉500的进口，液态硫磺经硫磺喷枪400高速喷出，经特殊的喷嘴扩散成扇形雾状面，扩散角可达到120°，这样能够在焚硫炉500中与空气中的氧气快速反应生成SO₂炉气。硫磺喷枪400的枪身应采用蒸气夹套，一方面，可以防止焚硫炉500内的高温引起的损坏和防止因受热而引起的硫磺粘度上升，另一方面在短期停车时可以通过蒸气防止硫磺喷枪400内的液硫凝固。硫磺喷枪400与液硫运输管路300和焚硫炉500的连接，均采用法兰连接，安装，维修非常方便。

焚硫炉500通常采用喷雾式焚硫炉500，其结构简单、容积强度大，其炉型为卧式，一般均为钢制圆筒内衬保温砖和耐火砖。液态硫磺通过硫磺喷枪400喷入焚硫炉500内，空气从进气口进入与雾化后的硫磺充分接触燃烧，产生SO₂炉气。

图4为余热锅炉600的结构示意图。如图4所示，余热锅炉600包括炉体601、循环管路602和锅炉汽包603。锅炉汽包603与进水管路和蒸气出口管路相连。进水管路上设有进水阀901，蒸气出口管路上设有截止阀801。冷却水通过进水管路进入锅炉汽包603，再进入循环管路602中，在循环管路602中与炉体601内的SO₂炉气进行热交换，循环管路602中形成的水和蒸气混合物返回到锅炉汽包603，气液进一步分离，蒸气通过锅炉汽包603的汽包蒸气管路800排出用于供热。

焚硫炉500中生成的SO₂炉气，温度通常在800－1000℃，而参与转化工序前需要把SO₂的温度降到适宜的范围内以便进行反应形成SO₃，因此，需要先将SO₂炉气送入余热锅炉600中，通过与循环管路602中的冷却水进行换热，温度降到430℃左右，达到适宜的温度范围后进入转化炉进行下一步的反应。

如图2所示，在硫酸生产系统正常生产时，截止阀801和减压阀802均关闭，低压蒸气控制阀701打开，低压蒸气管路700中的蒸气一部分进入第一蒸气加热管101，为液硫储罐100中的液态硫磺提供热量；另一部分进入第二蒸气加热管301，为液硫运输管路300中的液态硫磺提供热量。

低压蒸气管路700的蒸气来自于硫酸生产系统的余热锅炉600的蒸气经发电厂阶梯利用，在发电时产生的低压蒸气。但在硫酸生产系统遇到停电或事故，硫酸生产停止，低压蒸气管路700中也就没有蒸气来源，不能继续为液硫储罐100和液硫运输管路300中的液态硫磺提供热量。

本实用新型为了缓解在硫酸生产需要进行检修时，液硫储罐100和液硫运输管路300中液态硫磺容易凝固的问题，在锅炉汽包603的出口连接汽包蒸气管路800，汽包蒸气管路800连接第一蒸气加热管101和第二蒸气加热管301，分别为液硫储罐100和液硫运输管路300提供热量。

在硫酸生产过程中，当遇到停电或事故，需要进行检修时，关闭低压蒸气控制阀701，打开截止阀801，调节减压阀802，使锅炉汽包603的蒸气进入汽包蒸气管路800，一部分蒸气会进入第一蒸气加热管101，为液硫储罐100中的液态硫磺提供热量；另一部分蒸气则进入第二蒸气加热管301，为液硫运输管路300中的液态硫磺提供热量。利用余热锅炉600的锅炉汽包603为液硫储罐100和液硫运输管路300提供热量，实现资源的合理利用，节约能源。

作为本实施方式的优选实施方式，所述供热系统还包括温度传感器和压力传感器，用于监测所述供热系统各管路的温度和压力。由于设置有监控装置，因此能够实时监测所述供热系统各管路中的情况，有利于控制和管理整个系统。

此外，所述供热系统还包括控制中枢，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制中枢信号连接，方便控制和检测。由于温度传感器和压力传感器均与控制中枢信号连接，因此能够实时监控供热系统中各管路中的温度和压力等参数值，从而能够便于管理整个系统，有利于保证系统稳定高效地运行。

本实用新型提供的供热系统，采用余热锅炉600的锅炉汽包603为液硫储罐100和液硫运输管路300提供热量，可以在硫酸生产系统短时间停车检修时，缓解液硫储罐100和液硫运输管路300中的液态硫磺容易凝固的问题，充分利用锅炉汽包603中蒸气的热能，不需重新启动水电分厂中的锅炉，节约能源，实现资源的合理利用，节省时间，具有设计科学合理、简单易行、效率高的优点，同时能够降低企业的生产成本，提高企业竞争力，实现较好的经济效益和环境效益，适于推广应用。

本实用新型还提供了一种硫酸生产系统，包括上述供热系统。

在硫酸生产过程中，当遇到停电或事故，需要进行检修时，关闭低压蒸气控制阀701，打开截止阀801，调节减压阀802，使锅炉汽包603的蒸气进入汽包蒸气管路800，一部分蒸气会进入第一蒸气加热管101，为液硫储罐100中的液态硫磺提供热量；另一部分蒸气则进入第二蒸气加热管301，为液硫运输管路300中的液态硫磺提供热量。

作为本实用新型的可选实施方式，锅炉汽包603内蒸气的压力为3.20－3.25MPa，进入汽包蒸气管路800中蒸气的压力为0.6－0.8MPa。

本实用新型的锅炉汽包603内停车前保存的蒸气，蒸气的压力为3.20－3.25MPa，若通过调节减压阀802，使进入汽包蒸气管路800中蒸气的压力为0.6－0.8MPa时，可以维持对液硫储罐100和液硫运输管路300的液态硫磺持续供热7－9小时。

本实用新型的硫酸生产系统，由于应用上述供热系统，因此能够实现热量再利用，节约能源，利用锅炉汽包603中的蒸气可以持续为液硫储罐100和液硫运输管路300持续供热7－9小时，降低企业的生产成本，符合节能减排的国家政策，适合推广应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。