测试的对象是某厂制酸系统。该制酸采用的是“两转两吸”的接触式制酸法，制酸的含硫原料是该厂沸腾焙烧炉焙烧锌精矿后的SO2烟气。

　　根据制酸系统自身的特点及实际情况，热平衡测试采用正平衡法和反平衡法相结合的综合平衡法测定生产中的各类参数。

　　1.1基准期及基准数据的确定

　　（1）基准期的确定及数据选择

　　确定热平衡测试前的1个月为基准期，基准期内制酸系统操作基本稳定，且无重大设备和操作事故。热平衡测试期间的有关数据为基准数据；环境基准温度为测试期间正常生产的平均环境冶金能源温度。

　　（2）热平衡测试期的选择原则在制酸系统稳定操作期，沸腾焙烧烟气量及常规技术指标相对稳定，无重大操作事故的时期进行测定。

　　1.2项目及测试方法

　　（1）制酸系统各设备进出口的烟气流量及成分（不包括部分设备进口，出口没有测点或不允许开孔处）；

　　（2）制酸系统板翅换热器的水量，以便分析换热器换热量及换热能力；

　　（3）所有设备的外壁温度分布，分析系统的散热状况；

　　（4）环境温度，湿度；

　　（5）控制室记录系统自带各温度测点和压力测点以及流量测点的读数；

　　（6）硫酸取样及浓度分析；

　　（7）排空尾气监测站观察读数。

　　1.3测试仪表

　　2.物料平衡及热平衡计算结果与分析

　　输入热量包括来自制酸烟气带入的热量，以及补偿水和冷却水所带入的热量；输出热量包括排空烟气，污酸以及成品酸带出的热量；另外制酸系统化学反应热包括SO2转化为SO3放热，浓H2SO4吸收SO3放热，以及不同浓度H2SO4混合时的浓缩热或稀释热等等。另外，分别对转化工序的四台换热器进行了测试，并做了换热能力核算。

　　3.计算结果分析及节能措施研究

　　3.1制酸系统是自热平衡

　　制酸系统的热平衡本身是一个自热平衡，整个系统的化学反应放热占整个热收入的17.28，仅次于冷却水带入热，但是冷却水带出热高于带入热，说明循环冷却水额外带走了系统的部分热量，没有对系统的热平衡做出贡献，因此，可以看出制酸系统的热平衡是依靠化学反应产生的热量即能维持系统的自热平衡。

　　3.2低温位热能的回收利用

　　系统热支出主要包括污酸带出热量，排空烟气带出热量，成品酸带出热量以及冷却水带出热量，分别属于净化工序和干吸工序，都属于低温位热能，共占热支出的89.82.中高温位余热利用均已有较为成熟的工艺，目前该制酸系统对于数量可观的低温位余热通过冷却水或空气带走。可考虑加热其他物料，如预热锅炉给水，加热生活用水和工业用水，加热浓缩硫酸，磷酸等等。也可考虑采用高温吸收，生产中低压蒸汽，增加发电量，或以低沸点物料做载体，带动透平发电机组发电。

　　3.3转化工序的节能

　　（1）存在的问题通过现场观察，发现该系统转化工序还设有开工炉，预热器以及一个SO3冷却塔，开工炉和预热器的目的是使从净化来的SO2制酸烟气除走第IV，I换热器以外，另一部分走预热器，两部分同时加热，来保证制酸烟气温度达到转化要求（测试周期中，有21的烟气走预热器）。

　　SO3冷却塔只在进入炎夏的时候启用。该地区夏季白天平均温度高达36，由于环境温度偏高，换热器的换热能力达不到换热要求，所以借助SO3冷却塔将烟气进行空冷，以保证达到吸收反应的要求温度，该设备每年只有三分之一的时间处于运行状态，三分之二的时间处于长时间停置状态。这说明该系统在最初设计时，忽略了自然因素对系统的影响，导致后来不得不增加SO3冷却塔来达到维持正常生产的目的。另外，该设备是利用空气来冷却烟气，使烟气下降约40，而被加热的空气又直接排到大气环境中去，这是一种低温位热能的浪费。

　　（2）节能措施优化换热器，加强换热器的换热能力。现该转化工段采用的是普通的管壳式换热器，由于制酸烟气SO2浓度的波动性以及冬夏环境的温度差异，应在假设制酸烟气SO2浓度最低以及环境温度最高的情况下设计换热器，从而选择合适的换热器。可以考虑增加换热面积，或采用翅片式热管换热器或者缩放管式的高效换热器来增加换热量，这样可达到去除SO3冷却塔，开工炉和预热器，或使SO3冷却塔，开工炉和预热器只处于备用的状态的目的。

　　即使是相同的换热量，使用换热面积大或传热系数高的换热器与普通的管壳式换热器相比，总压降也会降低，可起到节约电耗并降低成本的作用。

　　加强转化器的蓄热作用。转化器是产生转化反应热的设备，除了要求保温良好以外，还要求有一定的蓄热能力。就设备结构而言，转化器外壳及其顶盖与底板都要用耐火砖衬里及内保温。

　　增加钒催化剂的用量，钒催化剂具有良好的蓄热作用。转化器的直径和体积与催化剂用量有关，因为如果气体流速过大会使催化剂粉化，如果催化剂用量较大，转化器直径应大些以降低流速，减少压降。

　　3.4其他热损失较大

　　热损失量占总支出热量的10.19，其中表面散热占总支出热量的0.57，其他热损失占总支出热量的9.62.热损失的原因包括表面散热，管道散热，辐射热损失以及漏风等等，经计算空塔和转化器的漏风率分别达到15和14，其中转化器一层和二层的漏风尤为严重，测试人员面带防毒面具仍无法正常呼吸，因此应加强对设备及管道的养护和维修。

　　另外还有测量数据误差造成的数据计算结果误差等原因，理论情况下其他热损失如果所占比例大，应该找出其中某一项或者几项热损较多的项目进行测试和计算，但是此次热平衡测试在摸索中进行，有一些数据由于制酸现场的特殊条件或测量技术有限而测量不到，因此需要从完善热平衡测试方案，提高测试工具精度等方面来减少测试误差。

　　4.结论

　　（1）制酸系统节能的主要任务是低温位热能的回收利用，预热锅炉给水，加热生活用水和工业用水，加热浓缩硫酸，磷酸，或采用高温吸收，生产中低压蒸汽，增加发电量，或以低沸点物料做载体，带动透平发电机组发电。

　　（2）在假设制酸烟气SO2浓度处于下限，环境温度处于上限的情况下设计换热器，从而选择合适的换热器。达到去除SO3冷却塔，开工炉和预热器，或使SO3冷却塔，开工炉和预热器只处于备用状态的目的。

　　（3）采用先进的耐火墙体材料及保温材料，以减少散热损失。