在硫磺制酸工艺流程中,硫磺喷枪是工艺关键装置,对于硫酸的质量及产量有直接的影响。夹套结构是硫磺喷枪中常用的保温结构,是液硫正常输送和喷射的重要保障。针对硫磺喷枪的应用特点,基于热流固耦合理论,应用ANSYS数值模拟技术,本文从传热效果和应力分析两方面对喷枪枪体结构进行了模拟优化研究。以整个枪体长度上温度分布均匀为目标,对硫磺喷枪保温夹套进行了结构优化和传热模拟。在常用的蒸汽同侧进出单层夹套结构基础上,对两侧进出单层夹套、同侧进出双层夹套三种结构进行了对比模拟分析。在FLUENT环境中,进口以饱和蒸汽和液硫质量流量为基准,出口采用压力出口,选用标准无滑移壁面,选用k-omega湍流模型并开启能量方程,采用压力-速度耦合方程求解,选用PISO算法。模拟可得到三种夹套结构下枪体流体域对称面温度分布云图和枪体管壁温度分布云图。对比分析表明,两侧进出单层夹套的保温均匀性明显优越于同侧进出单层夹套,而同侧进出双层夹套既有良好的保温均匀性,又能满足蒸汽同侧进出的工艺要求,是一种优化的喷枪传热结构。以某型同侧进出双层夹套硫磺喷枪为例,对枪体进行了应力分析。在ANSYS Workbench环境中,进行了枪体建模和网格划分,基于单向流固耦合,分别导入流体作用的压力载荷和温度载荷,加载到枪体固体区域,模拟计算得到固体区域的应力、应变和位移云图。分析表明,枪体壁面应力分布均匀,最大应力远低于许用应力,枪体总体变形量小,满足强度和刚度要求。