高效硫黃噴槍采用兩級增速機械固定式多流道霧化技術，霧化粒徑小于20 μm，提高了噴嘴的霧化效率和抗堵塞能力。單槍流量可在4.6~10.5 t/h范圍內調整，霧化工作壓力控制在0.4~1.0 MPa仍能高效霧化，降低了液體硫黃管線內的壓力。

高效噴咀

高效噴咀采用固定式機械強制螺旋霧化和拉瓦爾噴管增速技術。液體硫黃從液硫管進入噴咀，經過一級拉瓦爾噴管加速，進入機械強制螺旋霧化芯，形成高速離心旋轉體，再次進入二級拉瓦爾噴管，再次被加速，此時噴出的液硫獲得高速離心力和加速度，使其形成小于20ｕm的霧化硫黃顆粒。在拉瓦爾噴管技術的作用下液硫霧化壓力降低至0.4MPa，達到高效霧化效果。

噴咀采用螺紋線密封，實現了800 ℃高溫冷熱激不會有液體硫黃泄漏。為減少槍身在焚硫爐內出現焊縫泄漏的幾率，通過巧妙設計使槍身在焚硫爐內只有一道焊縫，通過應力消除設計，可有效避免該道焊縫因應力集中而撕裂。對噴咀的蒸汽保溫夾套管焊縫進行有限元應力分析可見，蒸汽保溫夾套管焊縫處應力非常低

為了解決噴咀密封面因裝置停產被熱輻射損壞的問題，將密封面后移至保溫夾套蒸汽冷卻處，可有效降低噴咀密封面的溫度，即使裝置短停8 h，密封面的溫度也能夠一直維持在200 ℃以下，同時為了避免冷卻蒸汽中斷超溫，噴咀密封墊采用耐800 ℃高溫的石墨復合墊。

槍身結構

經過分析,導致硫黃噴槍彎曲的主要原因是槍身受熱應力分布不均。高效硫黃噴槍保溫夾套在設計時，對槍身受熱應力變化做了分析。裝置運行時燃燒火焰受氣流漩渦影響，火焰會對硫黃噴槍前部加熱，而前部區域是受火焰炙烤的，因此噴槍前部會有熱應力膨脹。為了使噴槍熱應力膨脹一致，需要在槍身內部使保溫蒸汽分布均勻。因此我們在槍身夾套流通面積上，設置了4道保溫蒸汽均勻分布環（見上左圖），用均勻分布環強制混合每段蒸汽溫度，使進入下一段的蒸汽溫度一致。從而達到噴槍槍身溫度一致，避免熱應力膨脹使槍身。

噴槍為減少槍身泄漏風險，通過對槍身熱膨脹有限元膨脹量分析，把內夾套管采用滑動補償支撐（見上右圖），可把波紋膨脹節設計到焚硫爐外部，同樣能達到對槍身的有效膨脹補償，從而消除槍身薄弱環節受腐蝕泄漏的風險。

?傳統與高效前后對比

?傳統硫黃噴槍應用情況

該客戶為某大型化工企業，有2套400 kt/a硫黃制酸裝置，焚硫爐均采用臥式布置，外殼為鋼制圓筒內襯耐火磚和保溫材料，在爐內設置兩道擋墻，空氣經螺旋片以湍流狀從硫黃噴槍四周進入焚硫爐。每個焚硫爐采用2支200 kt/a標準產能機械固定式霧化硫黃噴槍，噴槍長度2 650 mm，霧化噴嘴直徑12 mm，采用法蘭壓蓋密封。傳統噴槍霧化液體硫黃時，硫黃滴落在焚硫爐底部流淌燃燒，導致焚硫爐運行溫度超高，而且還經常出現槍身變形、噴咀保溫蒸汽泄漏、噴咀堵塞等故障，導致停產。

液體硫黃在沒有霧化的狀態下，自由燃燒速度平均為15.6 kg/(m2·h)。當焚硫爐底部有液體硫黃燃燒時，運行溫度會超高。為了避免爐內因溫度升高體積膨脹，產生內應力使爐體變形，或使砌體擠碎、拱起，在砌筑焚硫爐時都會留有膨脹縫。設計時在焚硫爐筒體爐墻與前端墻、后端墻之間分別留設了20 mm膨脹縫。擋墻被砌入耐火磚內層，每堵擋墻兩側分別留有膨脹縫，并且還在砌筑時設置了若干條10 mm膨脹縫，以保證總的膨脹量。流淌的液體硫黃會從底部的膨脹縫流進保溫層內緩慢燃燒。焚硫爐鋼殼的操作溫度一般為45 ℃左右，由于硫黃在保溫層與鋼殼中間燃燒的熱量無法向爐內傳遞，只能向環境傳遞，導致焚硫爐鋼殼的實際溫度達到150~170 ℃，SO2在鐵的催化下與氧氣反應生成SO3把鋼殼焊縫腐蝕穿孔。由于鋼殼與保溫層中間缺少空氣，液體硫黃燃燒緩慢，未燃燒的硫黃以升華硫的形式從腐蝕穿孔的位置流出，在焚硫爐下方形成硫黃鐘乳。

高效硫黃噴槍應用情況

為了有效解決上述問題，該客戶將傳統硫黃噴槍更換為高效硫黃噴槍，焚硫爐各項運行指標達到了設計值，提高了裝置產能，有效保障了硫黃制酸裝置長周期安全運行。                           

投用后的半年時間里，在裝置臨時停車期間，未出現噴咀前端法蘭密封面泄漏的情況。高效硫黃噴槍能有效適應裝置負荷在60%~110%，并且在該負荷范圍內焚硫爐底部沒有液體硫黃燃燒（見上右圖1）。解決了因冷熱交替出現蒸汽夾套泄漏，在運行過程中沒有出現霧化流量減小和焚硫爐下部出現硫黃鐘乳的情況。高效硫黃噴槍的工作流量范圍更大，最大流量增加了0.49 t/h，最小流量則降低了1.36 t/h；工作壓力降低了約0.3 MPa；霧化距離縮短了約1 m；焚硫爐內部的運行溫度降低了160 ℃，表面溫度降低了72~90度，保證焚硫爐在安全溫度下運行；高效硫黃噴槍的應用優化了液體硫黃的霧化效果（見上右圖3），提高了硫黃制酸裝置的最高負荷和硫酸產能，每天可增加硫酸產量120 t。高效硫黃噴槍投用近半年的時間，硫酸產能增加了16 500 t，多產蒸汽23 100 t，為企業創造營收2 100萬元，經濟效益顯著。由于硫黃噴槍運行壓力的降低和制酸煙氣中φ(SO2)的提高，噸酸電耗可節約2.8 kWh/t，起到了節能降耗的作用。                            

結語

生產實踐證明，高效硫黃噴槍的結構設計和選材更加合理，能夠滿足焚硫爐內的工作環境，用高效硫黃噴槍代替傳統硫黃噴槍，徹底解決了焚硫爐運行溫度高、噴槍槍身變形和噴咀保溫蒸汽管套泄漏、液體硫黃管線保溫蒸汽管套堵塞、裝置產能較低等問題，提高了硫黃制酸裝置的產能和蒸汽產量，節能降耗效果和經濟效益顯著，保障了裝置長周期安全穩定運行，值得推廣應用。