專利名稱：高溫高含硫爐氣廢熱利用方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于冶金、化工領(lǐng)域的余熱回收方法，尤其涉及一種針對焚燒硫
磺或焙燒硫化礦制造二氧化硫設(shè)備中的高溫高含硫爐氣的廢熱利用方法。 本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)上述廢熱利用方法的裝置。
背景技術(shù)：
焚燒硫磺或焙燒硫化礦的爐氣含較高成分的S(^，該爐氣的硫酸露點一般在 22(TC，即相應(yīng)的換熱元件表面溫度在22(TC以下時，會凝結(jié)大量濃硫酸，這將會嚴(yán)重腐蝕換 熱元件。 為避免上述酸露點腐蝕，現(xiàn)有方法通常是通熱交換補(bǔ)償方式，例如 200710192602. 1所提供的一種抗露點腐蝕余熱回收系統(tǒng)，來調(diào)控?fù)Q熱元件的表面溫度高于 硫酸露點，避免濃硫酸產(chǎn)生。此類余熱回收方法均是以犧牲回收效率為代價，來避免腐蝕。
然而在焚燒硫磺或焙燒硫化礦制造二氧化硫工序的后續(xù)工序是生產(chǎn)亞硫酸鹽時， 必須將爐氣溫度降到60°C以下，末端換熱元件的工作溫度將大大低于硫酸露點溫度，采用 現(xiàn)有的爐氣余熱回收系統(tǒng)，將無法同時解決高含硫高溫爐氣降溫和換熱元件抗腐蝕問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可有效實現(xiàn)焚燒硫磺或焙燒硫化礦制造 二氧化硫設(shè)備中高溫高含硫爐氣的降溫，并可大大提高廢熱利用效率、減少排放污染的廢 熱利用方法。 本發(fā)明所述高溫高含硫爐氣廢熱利用方法，包括以下步驟 (1)爐氣經(jīng)蒸汽發(fā)生器、蒸汽過熱器兩級換熱后，爐氣溫度降到高于硫酸露點以上 的溫度；由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生并由蒸汽過熱器加熱的過熱蒸汽向用戶輸出；
(2)爐氣繼續(xù)進(jìn)入空氣預(yù)熱器換熱，爐氣溫度降至硫酸露點以下；加熱后的空氣 被送入焚硫爐或焙燒爐內(nèi)； (3)爐氣再繼續(xù)進(jìn)入給水預(yù)熱器換熱，爐氣溫度降至后道生產(chǎn)工序所需溫度；預(yù) 熱后的除氧水被送至設(shè)置在蒸汽發(fā)生器進(jìn)水端的汽包內(nèi)； (4)在空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器的底部設(shè)置排酸口，收集凝結(jié)的濃硫酸。
為便于集中解決換熱元件低溫露點腐蝕問題，并綜合提高各換熱器的換熱效率， 本發(fā)明上述步驟中爐氣經(jīng)蒸汽發(fā)生器換熱后，爐氣溫度降至30(TC -320°C ;再經(jīng)蒸汽過 熱器換熱后，爐氣溫度降至25(TC -270°C ;爐氣繼續(xù)進(jìn)入空氣預(yù)熱器換熱，爐氣溫度降至 150°C -170°C。 本發(fā)明通過設(shè)置包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽過熱器、空氣預(yù)熱器及給水預(yù)熱器在內(nèi)的 四級換熱，精確有效地實現(xiàn)了高溫爐氣的降溫，爐氣可從IOOO以上t:降至6(TC以下，并同 時產(chǎn)生2. 5MPa、45(TC以下的過熱蒸汽，入焚燒爐或焙燒爐的空氣可提高到150°C，有效提 高了高溫爐氣的廢熱利用效率；此外，集中方便地收集凝結(jié)的濃硫酸，也減少排放污染，利于副產(chǎn)品的再利用，使?fàn)t氣廢熱回收的經(jīng)濟(jì)效率進(jìn)一步提高。 本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種可實現(xiàn)上述高溫高含硫爐氣廢熱利 用方法的裝置。 本發(fā)明所述的高溫高含硫爐氣廢熱利用裝置，包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽過熱器、空氣 預(yù)熱器、給水預(yù)熱器及汽包；爐氣通道依次連接蒸汽發(fā)生器、蒸汽過熱器、空氣預(yù)熱器及給 水預(yù)熱器；空氣預(yù)熱器的熱空氣出口與焚硫爐或碚燒爐進(jìn)風(fēng)口連通，給水預(yù)熱器的熱水出 口與汽包連接；空氣預(yù)熱器及給水預(yù)熱器的底部設(shè)置排酸口。 為同時避免處于酸露點以下工作溫度的換熱元件的腐蝕，本發(fā)明所述的空氣預(yù)熱 器以熱管為傳熱元件，熱管為碳鋼光管或翅片管，其吸熱段外表面燒鍍搪瓷；所述空氣預(yù)熱 器的爐氣通過部分的殼體內(nèi)表面敷設(shè)耐酸保溫不定形澆注料保護(hù)層；所述空氣預(yù)熱器的空 氣通過部分的殼體外表面敷設(shè)保溫層。所述給水預(yù)熱器以熱管為傳熱元件；熱管的吸熱段 為碳鋼光管或翅片管，表面燒鍍搪瓷；熱管的放熱段為光管并套裝碳鋼套管，水從套管內(nèi)經(jīng) 過；所述給水預(yù)熱器的殼體內(nèi)表面敷設(shè)耐酸保溫不定形澆注料保護(hù)層。 本發(fā)明對處于露點溫度以下的空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器，采用表面燒鍍搪瓷的熱 管作為換熱元件，同時在殼體內(nèi)表面敷設(shè)耐酸保溫不定形澆注料保護(hù)層，有效克服了濃硫 酸的腐蝕。 為了同時避免換熱元件可能出現(xiàn)的高溫腐蝕，本發(fā)明高溫部分的換熱元件可采用 滲鋁技術(shù)，即所述蒸汽發(fā)生器以熱管為傳熱元件，熱管的吸熱段為光管或翅片管，材料為 碳鋼或碳鋼表面滲鋁。熱管的放熱段為光管，外側(cè)套裝碳鋼套管，水或蒸汽從套管內(nèi)經(jīng)過； 所述蒸汽發(fā)生器殼體內(nèi)表面敷設(shè)耐高溫不定形澆注料保護(hù)層。 本發(fā)明所述蒸汽過熱器可以光管或翅片管制成蛇形管作為傳熱元件；所述蛇形管 材料為碳鋼，其外表面燒鍍搪瓷；蒸汽過熱器的殼體外表面敷設(shè)保溫層。 根據(jù)實際工況，所述空氣預(yù)熱器可為多臺串聯(lián)；各空氣預(yù)熱器之間用空氣預(yù)熱器 間爐氣過渡段和空氣預(yù)熱器間空氣過渡段連接。 另外，所述空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器的殼體底部的耐酸保溫不定形澆注料保護(hù)層 呈斜坡，其具有一與水平面成夾角的上表面；在殼體底部的最低點設(shè)排酸口，以收集空氣預(yù) 熱器和給水預(yù)熱器內(nèi)凝結(jié)的濃硫酸。 如上所述，本發(fā)明中的部分設(shè)備內(nèi)部采用了不定形澆注料保溫，沒有使用不定形
澆注料保溫地方，包括各管道，需進(jìn)行外保溫。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點 1、具有抗高溫硫腐蝕和低溫硫酸露點腐蝕能力； 2、本發(fā)明所述的空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器中的搪瓷熱管基本上工作在硫酸露點 以下，在低溫硫酸露點以下工作的搪瓷熱管拆換方便；
3、可集中方便地收集凝結(jié)的濃硫酸。


圖1是本發(fā)明所述裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)-蒸汽發(fā)生器爐氣進(jìn)口 ；2-蒸汽發(fā)生器；3-蒸汽發(fā)生器爐氣出口 ；4_蒸汽 過熱器爐氣進(jìn)口 ；5-蒸汽過熱器；6-蒸汽過熱器爐氣出口 ；7-空氣預(yù)熱器爐氣進(jìn)口 ；8-空氣預(yù)熱器；9-過渡段；10-給水預(yù)熱器；ll-給水預(yù)熱器爐氣出口 ；12-空氣預(yù)熱器空氣進(jìn) 口 ；13-空氣預(yù)熱器空氣出口 ；14-給水預(yù)熱器進(jìn)水管；15-給水預(yù)熱器出水管；16-蒸汽發(fā) 生器進(jìn)水管；17-蒸汽發(fā)生器蒸汽管道；18-汽包；19-蒸汽過熱器蒸汽進(jìn)口管道；20-蒸汽 過熱器蒸汽出口管道；21-排酸口 ；22-耐酸保溫澆注層；23-空氣預(yù)熱器間爐氣過渡段； 24-空氣預(yù)熱器間空氣過渡段。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明所述裝置包括蒸汽發(fā)生器2、蒸汽過熱器5、空氣預(yù)熱器8、給水 預(yù)熱器IO及汽包18。 如圖l所示，蒸汽發(fā)生器爐氣進(jìn)口 1與焚硫爐或焙燒爐的高溫爐氣出口連接；蒸汽 發(fā)生器爐氣出口 3與蒸汽過熱器爐氣進(jìn)口 4連接；蒸汽過熱器爐氣出口 6與空氣預(yù)熱器爐 氣進(jìn)口 7連接；空氣預(yù)熱器8和給水預(yù)熱器10由過渡段9連接；給水預(yù)熱器爐氣出口 11與
后續(xù)設(shè)備的爐氣進(jìn)口連接。
如圖l所示，空氣預(yù)熱器空氣進(jìn)口 12與風(fēng)機(jī)出口連接；空氣預(yù)熱器空氣出口 13與
焚硫爐或焙燒爐的空氣進(jìn)口連接。 如圖1所示，給水預(yù)熱器出水管15連接汽包18 ;蒸汽發(fā)生器進(jìn)水管16與汽包18 連接；蒸汽發(fā)生器2產(chǎn)生的蒸汽由蒸汽發(fā)生器蒸汽管道17輸回汽包18 ;蒸汽過熱器蒸汽進(jìn) 口管道19與汽包18連接；蒸汽過熱器5通過蒸汽過熱器蒸汽出口管道20向外輸出蒸汽。
如圖1所示，空氣預(yù)熱器8和給水預(yù)熱器10的底部，以及過渡段9的底部的耐酸 保溫澆注層22可制成斜坡，在最低點設(shè)排酸口 21。將排酸口 21設(shè)置在過渡段9中部，可避 免凝結(jié)的濃硫酸集存影響到空氣預(yù)熱器8和給水預(yù)熱器10的換熱元件。
在實際使用中，如在焚燒液態(tài)硫磺產(chǎn)生二氧化硫，并利用二氧化硫制造亞硫酸銨 的化工設(shè)備運(yùn)行過程中，先將液態(tài)硫磺噴入焚硫爐內(nèi)燃燒，生成S(^，焚硫爐出口爐氣溫度 約100(TC。如圖l所示，該高溫爐氣經(jīng)蒸汽發(fā)生器爐氣進(jìn)口 l進(jìn)入蒸汽發(fā)生器2，爐氣和蒸 汽發(fā)生器的熱管換熱，溫度降至30(TC后出蒸汽發(fā)生器爐氣出口 3，通過蒸汽過熱器爐氣進(jìn) 口 4進(jìn)入蒸汽過熱器5，經(jīng)過和蒸汽過熱器的蛇形換熱管換熱，爐氣溫度降至250°C ，出蒸汽 過熱器爐氣出口 6。 25(TC的爐氣通過空氣預(yù)熱器爐氣進(jìn)口 7進(jìn)入空氣預(yù)熱器8，經(jīng)過和空 氣預(yù)熱器的熱管換熱爐氣溫度降至150°C 。 150°C的爐氣通過空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器過渡 段9進(jìn)入給水預(yù)熱器10，經(jīng)過和給水預(yù)熱器的熱管換熱爐氣溫度降至60°C以下。最后60°C 爐氣經(jīng)過給水預(yù)熱器爐氣出口 11進(jìn)入下一工藝流程。 由于爐氣中有水分和S03，當(dāng)空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器的壁溫低于硫酸露點時，約 22(TC左右，有大量濃硫酸凝結(jié)。因此，每天可通過設(shè)置在空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器底部的 排酸口 21收集濃度93%的濃硫酸200公斤以上。 如圖l所示，空氣由風(fēng)機(jī)通過空氣預(yù)熱器空氣進(jìn)口 12送入空氣預(yù)熱器8，經(jīng)過和空 氣預(yù)熱器的熱管換熱空氣溫度升至15(TC左右，后經(jīng)空氣預(yù)熱器空氣出口 13輸出，并進(jìn)入 焚硫爐。 如圖1所示，除氧水由給水預(yù)熱器進(jìn)水管14進(jìn)入給水預(yù)熱器10，和給水預(yù)熱器的 熱管換熱，水溫由2(TC提高到45t:，通過給水預(yù)熱器出水管15進(jìn)入汽包。汽包中的水通過 蒸汽發(fā)生器進(jìn)水管16進(jìn)入蒸汽發(fā)生器2，經(jīng)過和蒸汽發(fā)生器的熱管換熱，產(chǎn)生185°C的蒸
5汽。蒸汽通過蒸汽發(fā)生器蒸汽管道17進(jìn)入汽包18。汽包18中蒸汽通過蒸汽過熱器蒸汽進(jìn) 口管道19進(jìn)入蒸汽過熱器5。蒸汽過熱器5將18Sr的蒸汽加熱至21(TC。最后過熱蒸汽 通過，蒸汽通過過熱器蒸汽出口管道20向外輸送。
權(quán)利要求
一種用于焚硫爐或焙燒硫化礦設(shè)備的高含硫高溫爐氣廢熱利用方法，包括以下步驟(1)爐氣經(jīng)蒸汽發(fā)生器、蒸汽過熱器兩級換熱后，爐氣溫度降到高于硫酸露點以上的溫度；由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生并由蒸汽過熱器加熱的過熱蒸汽向用戶輸出；(2)爐氣繼續(xù)進(jìn)入空氣預(yù)熱器換熱，爐氣溫度降至硫酸露點以下；加熱后的空氣被送入焚硫爐或焙燒爐內(nèi)；(3)爐氣再繼續(xù)進(jìn)入給水預(yù)熱器換熱，爐氣溫度降至后道生產(chǎn)工序所需溫度；預(yù)熱后的除氧水被送至設(shè)置在蒸汽發(fā)生器進(jìn)水端的汽包內(nèi)；(4)在空氣預(yù)熱器和給水預(yù)熱器的底部設(shè)置排酸口，收集凝結(jié)的濃硫酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高含硫高溫爐氣廢熱利用方法，其特征在于爐氣經(jīng)蒸 汽發(fā)生器換熱后，爐氣溫度降至30(TC -320°C ;再經(jīng)蒸汽過熱器換熱后，爐氣溫度降至 250°C -270°C ;爐氣繼續(xù)進(jìn)入空氣預(yù)熱器換熱，爐氣溫度降至150°C _170°C。
3. —種實現(xiàn)如權(quán)利要求1或2所述的高含硫高溫爐氣廢熱利用方法的裝置，其特征在 于包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽過熱器、空氣預(yù)熱器、給水預(yù)熱器及汽包；爐氣通道依次連接蒸 汽發(fā)生器、蒸汽過熱器、空氣預(yù)熱器及給水預(yù)熱器；空氣預(yù)熱器的熱空氣出口與焚硫爐或碚 燒爐進(jìn)風(fēng)口連通，給水預(yù)熱器的熱水出口與汽包連接；空氣預(yù)熱器及給水預(yù)熱器的底部設(shè) 置排酸口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高含硫高溫爐氣廢熱利用裝置，其特征在于所述的空氣預(yù) 熱器以熱管為傳熱元件，熱管為碳鋼光管或翅片管，其吸熱段外表面燒鍍搪瓷；所述空氣預(yù) 熱器的爐氣通過部分的殼體內(nèi)表面敷設(shè)耐酸保溫不定形澆注料保護(hù)層；所述空氣預(yù)熱器的 空氣通過部分的殼體外表面敷設(shè)保溫層；所述給水預(yù)熱器以熱管為傳熱元件；熱管的吸熱 段為碳鋼光管或翅片管，表面燒鍍搪瓷；熱管的放熱段為光管并套裝碳鋼套管，水從套管內(nèi) 經(jīng)過；所述給水預(yù)熱器的殼體內(nèi)表面敷設(shè)耐酸保溫不定形澆注料保護(hù)層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高含硫高溫爐氣廢熱利用裝置，其特征在于所述蒸汽發(fā)生 器以熱管為傳熱元件，熱管的吸熱段為光管或翅片管，材料為碳鋼或碳鋼表面滲鋁；熱管的 放熱段為光管，放熱段外側(cè)套裝碳鋼套管，水或蒸汽從套管內(nèi)經(jīng)過；所述蒸汽發(fā)生器的殼體 內(nèi)表面敷設(shè)耐高溫不定形澆注料保護(hù)層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高含硫高溫爐氣廢熱利用系統(tǒng)裝置，其特征在于所述蒸汽 過熱器以光管或翅片管制成蛇形管作為傳熱元件；所述蛇形管材料為碳鋼，其外表面燒鍍 搪瓷；蒸汽過熱器的殼體外表面敷設(shè)保溫層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高含硫高溫爐氣廢熱利用裝置，其特征在于所述空氣預(yù)熱 器為多臺串聯(lián)；各空氣預(yù)熱器之間用空氣預(yù)熱器間爐氣過渡段和空氣預(yù)熱器間空氣過渡段 連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高含硫高溫爐氣廢熱利用裝置，其特征在于所述空氣預(yù)熱 器和給水預(yù)熱器的殼體底部的耐酸保溫不定形澆注料保護(hù)層呈斜坡，其具有一與水平面成 夾角的上表面；在殼體底部的最低點設(shè)排酸口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可有效實現(xiàn)焚燒硫磺或焙燒硫化礦制造二氧化硫設(shè)備中高溫高含硫爐氣的降溫，并可大大提高廢熱利用效率、減少排放污染的廢熱利用方法及裝置，爐氣經(jīng)包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽過熱器、空氣預(yù)熱器及給水預(yù)熱器在內(nèi)的四級換熱后，精確有效地實現(xiàn)降溫，并同時產(chǎn)生過熱蒸汽，預(yù)熱送入焚燒爐或焙燒爐的空氣，集中收集凝結(jié)濃硫酸，有效提高了高溫爐氣的廢熱利用效率和經(jīng)濟(jì)效益；裝置具有抗硫酸露點腐蝕能力及高溫抗腐蝕能力，維修方便。
文檔編號F28F19/00GK101749690SQ20091026452
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者徐德新, 李來所, 楊峻, 段鸞芳, 熊梅, 邵李忠 申請人:南京圣諾熱管有限公司