[其他]组合硫燃烧炉与锅炉

说明书

一个用于生产冷却的气态二氧化硫－空气混合物的组合硫燃烧炉与水冷锅炉设备，其中炉子位于垂直圆筒壁内的锅炉管道装置下面。由炉子产生的热气体沿轴向排出进入由水管装置限定的上室，以径向向外流动的方式通过冷却水管装置进入装有冷端旁路设备的外室，然后流出炉壁。本设备为节省输送管、基础和管路系统等提供了保证；并使硫能更有效地燃烧和冷却。

本发明是用硫在空气中燃烧生产二氧化硫的设备，更详细地说，是一种炉和锅炉的整体组合设备，用于生产冷却的气态二氧化硫-空气混合物。

硫燃烧通常作为制备用于生产硫酸的二氧化硫的生产工序的一部份。硫燃烧一般是通过在空气流中从一个或几个喷枪里将熔融的硫喷射入大的圆筒形砖砌炉里进行的。含有二氧化硫的气体温度一般在800℃到1200℃范围，通常通过砖砌输送管送到锅炉，气体在锅炉里冷却到350℃至600℃温度范围。通常这个锅炉可以是卧式圆筒形的火管锅炉，或是老式的水管锅炉。

火管锅炉，例如目前在大规模硫酸生产中使用的，具有若干严重的缺点。在装置布局和考虑部件热膨胀的设计方面，炉子和锅炉的长度会引起严重问题。而且，因为这类锅炉有大量金属暴露在进入锅炉的热气体中，所以它需要使用锅炉水管口密套和浇注成形的耐熔材料这些有效的保护措施。对采用越来越高的气流压强例如直到60个大气压的现代硫酸工厂，这样的锅炉也不容易使用。除了已提到的在火管锅炉系统里高温高压气流所造成的这些缺点外，气体控制的一般方法是使用一种需要可调流量控制的热气旁通管。通常用金属阀来提供这一控制，但是大多数硫燃烧系统中存在的高温（1000℃以上）都超过了大多数金属材料能长期工作的范围。该热气旁通管装置在大多数硫酸厂燃烧系统中是薄弱环节，因为就大多数金属来说，热的含硫气体有极强的腐蚀性，这个阀是经常出问题的根源。

水管锅炉一般是以在管外基本上为一个大气压的热的含硫气体为基础设计的。设备一般包括平侧壁的矩形横截面管道系统。与火管锅炉相反，它没有厚的金属部分暴露在热的气体中，压力损失小。而且水管锅炉可用来生产高压蒸汽，另外，还可以处理已经部分冷却的旁路气体。然而，与一般硫燃烧炉一起使用的典型水管锅炉的严重缺点是必需从加压的拱形炉子到方形截面、平侧壁、设计成常压的锅炉之间建造一个输送管（砖砌），并且在要求把锅炉钢外壁设计成具有不对称膨胀性能。

本发明的目的是提供一种组合炉-锅炉设备，这种设备是简单的、紧凑的及运行经济的，在一个宽的工作状态温度范围内，它都能承受二氧化硫气体的压力。

本发明的另一个目的是提供一种炉-锅炉组合系统，它能在炉子和锅炉两者中保持对称的气体分布。

在本发明所述的炉-锅炉组合系统中，用于沸腾/冷却的水管组成部分与径向对称管道系统和进入锅炉的轴向气体入口组合起来，以使在锅炉中不存在外露的热侧面。锅炉的对称水管装置提供的另一个优点是，使得在热的含有二氧化硫的气体与锅炉管之间能进行均匀的高效热传递。至此，在本发明所述的组合炉-锅炉中，任何不均匀的膨胀问题都比较容易处理。

因此，本发明提供一种用于生产冷却的气态二氧化硫-空气混合物的设备，该设备包括由坚固的耐热材料构成的外壁、在外壁内为提供热的气态二氧化硫-空气混合物向上轴向流动的硫燃烧设备和许多在外壁内的水冷锅炉管，如下述配置：（a）在硫燃烧装置上面限定一个上内室以接收来自该硫燃烧装置、轴向流动的热的气态混合物;（b）与外壁一起限定一个上外室以接收来自上内室沿径向流动的气态混合物;（c）使上述混合气体从上内室径向向外流到上外室并使其冷却，冷却的气体混合物排出设备。

按上文规定的设备组成的炉-锅炉组合系统在外壁内提供热的气态二氧化硫-空气混合物向上轴向流动。这样的气态混合物是由硫燃烧装置产生的，该装置可位于远离外壁的外面。在这种情况下，硫燃烧装置包括用于把气态混合物输送到外壁的设备。

然而，最好把硫燃烧装置放在外壁的下部，位于上文所限定的锅炉管道装置的正下方。

硫燃烧装置包括把熔融硫和空气喷射入耐热材料构成的内壁所限定的下燃烧室内的装置，在这个下燃烧室中由于硫的放热燃烧产生热的二氧化硫-空气气态混合物。通常，熔融硫从安置在风箱里的一个或几个硫喷枪中喷射出。空气进入风箱与硫微滴一道进入燃烧室。生成的热二氧化硫-空气气态混合物排出下室沿着外壁的轴向向上通往锅炉。