一種硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收系統及方法

2023-07-29 08:16:11 1

一種硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收系統及方法，適用於硫鐵礦制酸系統。通過採用新式熱管省煤器，有效避免了三氧化硫氣體對熱管省煤器的低溫腐蝕及煙氣溫度超溫爆管問題，提高了設備安全性和裝置的運行周期。通過餘熱鍋爐、旋風除塵器、電除塵器、淨化省煤器、動力波洗滌塔、冷卻塔、一級電除霧器、二級電除霧器、乾燥塔、轉化器、換熱器、轉化省煤器、除氧器、脫鹽水箱以及汽包之間的連接，形成一個熱量回收系統，通過省煤器短路閥控制溫度，在不影響原有生產工藝指標的情況下，採用先進工藝技術，將爐氣淨化和轉化工段產生的中低品位熱能同時回收利用起來，提高熱量回收率，實現了資源的最大化利用，降低能耗。
【專利說明】—種硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及硫酸生產【技術領域】，更具體地說，尤其涉及一種硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收系統及方法。
【背景技術】
[0002]硫酸在生產過程中會產生大量的熱能，包括高O 500°C)、中(30(T50(TC)、低 300°C)三種品位的熱能。目前，在以硫鐵礦為原料的硫酸製備工藝中，焙燒工段產生的
高品位熱能回收後主要用於發電，且技術相對較成熟。然而，爐氣淨化工段產生的中、低品位熱能及轉化工段(SO2與氧氣接觸氧化生成SO3)產生的中、低溫位熱能由於存在回收工藝複雜、熱能利用率低、設備低溫腐蝕的問題，一直無法得到很好的利用，任其白白流失掉，在回收利用技術上還處於空白。
[0003]淨化工段的中低品位熱能，經由稀酸洗滌、稀酸板式換熱器移去熱量，不僅熱能沒有利用，還浪費了大量的水、電等資源用於降溫，又造成環境汙染。轉化工段中低品位熱能一般採取換熱器降溫的方式移除系統，或是利用硫酸直接吸收煙氣熱量，再對硫酸用循環冷卻水降溫的方式移除系統，以滿足生產過程中的工藝需求，這樣就造成了電耗、水耗增聞。
[0004]現有技術中已公開專利號:201220666281.0 ;名稱:硫鐵礦制酸工藝中的中低溫熱能回收系統，其餘 熱回收體系為「脫鹽水一淨化省煤器低溫段一除氧器一轉化省煤器一淨化省煤器中溫段一餘熱鍋爐」。可提高除氧器進水溫度，減少蒸汽消耗，但無法避免三氧化硫氣體對熱管省煤器的低溫腐蝕問題，設備使用壽命短，安全性能差，不利於裝置長周期穩定運行。
[0005]因此，如何同時回收利用制酸過程中產生的中、低品位餘熱，提高資源利用率，降低能耗，已成為行業內亟待解決的一大難題。

【發明內容】

[0006]為克服現有技術的不足，本發明的發明目的在於提供一種硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收系統及方法，採用新式熱管省煤器，有效避免了三氧化硫氣體對熱管省煤器的低溫腐蝕及煙氣溫度超溫爆管問題，提高了設備安全性和裝置的運行周期。
[0007]為實現上述目的，本發明的系統包括依次串接的餘熱鍋爐、旋風除塵器、電除塵器、淨化省煤器及淨化省煤器短路閥、動力波洗滌塔、冷卻塔、一級電除霧器、二級電除霧器、乾燥塔、轉化器、換熱器、轉化省煤器及轉化省煤器短路閥、除氧器、脫鹽水箱以及汽包，所述淨化省煤器的進、出水口分別連接轉化省煤器的出水口及餘熱鍋爐上的汽包；除氧器的出水口與轉化省煤器的進水口相連；通過淨化省煤器、轉化省煤器及除氧器之間的連接，將淨化工段及轉化工段產生的中、低品位熱能同時回收利用起來。
[0008]所述淨化省煤器短路閥與淨化省煤器的進、出口相連；轉化省煤器短路閥與轉化省煤器的進、出口相連。[0009]本發明的硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收方法，通過設備之間的連接，將淨化工段及轉化工段煙氣餘熱回收利用起來，實現了資源的最大化利用，減少能耗。具體如下。
[0010]①煙氣流程:焙燒工段生成的溫度高達900~1000°C SO2煙氣從沸騰爐頂部排出，進入餘熱鍋爐I進行餘熱回收，再經旋風除塵器2及電除塵器3除去其中的大部分礦塵後，溫度降至300±10°C，接著進入淨化省煤器4，與來自轉化省煤器12的除氧水進行熱交換，溫度由300°C降至200°C，然後依次經過動力波洗滌塔5、冷卻塔6、一級電除霧器7及二級電除霧器8降溫除塵、除酸霧等淨化工序後，溫度降至35~38°C ;淨化後的SO2氣體進入乾燥塔9進行乾燥處理，乾燥後進入轉化器10與氧氣接觸氧化生成S03，SO3氣體經換熱器11預熱後，溫度升至270± 10°C，再進入轉化省煤器12，與來自除氧器13的除氧水進行熱交換，溫度由270± 10°C降至160± 10°C，SO3氣體從轉化省煤器12頂部排出進入吸收塔，吸收水分製成不同濃度的硫酸。
[0011]②水汽流程:來自脫鹽水箱14的脫鹽水首先進入除氧器13，除氧器13同時接收來自汽輪發電機組的蒸汽，蒸汽將脫鹽水加熱到10(T104°C，並除掉水中的氧氣，接著進入轉化省煤器12，吸收轉化省煤器12內SO3氣體的熱量，水溫由10(Tl04°C升至15(Tl55°C，然後進入淨化省煤器4，吸收煙氣熱量達到代替冷卻水降低煙氣溫度的目的，水溫由15(Tl55°C升至20(T206°C後，進入餘熱鍋爐I的汽包15內，汽包15內的蒸汽吸收餘熱鍋爐I回收的餘熱後被送入汽輪發電機組供發電用。
[0012]本發明與現有技術相比，具有以下優點和積極效果。
[0013]1、採用新餘熱回收體系:「脫鹽水一轉化省煤器一除氧器一淨化省煤器一鍋爐一蒸汽」，並具有解決三氧化硫對熱管省煤器的低溫腐蝕及煙氣溫度超溫爆管問題、提高熱量回收率、降低能耗、裝備安全性好的優勢。
[0014]2、解決了三氧化硫對熱管省煤器的低溫腐蝕及煙氣溫度超溫爆管問題:
淨化工段:淨化工段電除塵出口氣溫300°C，傳統工藝是直接進入動力波洗滌器用水噴淋降溫到80°C左右，而本發明電除塵出口與動力波之間新增淨化省煤器後，爐氣溫度由300 ± I (TC降低到200 ± I (TC，該部分中低品位餘熱由來自轉化省煤器的除氧水吸收。該過程中，煙氣出口溫度達200±10°C，高於三氧化硫露點溫度，完全確保了熱管壁溫在140°C以上，有效防止了低溫段三氧化硫對省煤器管子的腐蝕。除氧水出口溫度控制在20(T206°C，低於熱管的爆管溫度，並設有省煤器短路閥門，三重保障防止熱管超溫爆管。
[0015]轉化工段:①轉化工段減少第III換熱器換熱面積，達到減少三氧化硫高溫氣體熱量流失的目的，使第III換熱器出口三氧化硫煙氣溫度由原來的225±10°C提高到270± 10°C。②利用在第III換熱器和一吸塔之間新增的熱管型省煤器，三氧化硫煙氣將顯熱傳遞給來自除氧器10(T104°C除氧水後，煙氣溫度從270±10°C降到160± 10°C，水溫提高到15(Tl55°C。這樣一來，煙氣的出口溫度達160±10°C，高於三氧化硫的露點溫度，完全解決了管壁的低溫腐蝕。除氧水的出口溫度達15(T155°C，低於熱管的爆管溫度，並設有短路閥門，雙重保障防止熱管超溫爆管。
[0016]設備結構合理防止低溫腐蝕:將熱管三氧化硫冷卻段和水的加熱段分開，當熱管三氧化硫冷卻段長度不變時，而水的加熱段管子長度可根據三氧化硫溫度和水的溫度來調節，從而保證熱管壁溫高於三氧化硫的露點溫度140°C，不產生低溫腐蝕，延長熱管使用壽命O
[0017]3、提高熱量回收率:①淨化省煤器回收了原本進入洗滌水、板式換熱器中的熱量，用於提高來自轉化省煤器的除氧水溫度，溫升達50°C。②轉化省煤器回收了原本先進入酸冷器及換熱器中最終進入環境中的熱量，用於提高來自除氧器的除氧水，溫升達77°C。③熱量回收率達90%，鍋爐產氣量將提高15%以上，節約標煤25.67kgce/t酸。
[0018]4、降低能耗:由於轉化省煤器出口三氧化硫煙氣溫度的降低，一吸塔中的硫酸溫度也得到降低，需要移除的熱量就減少，這樣就直接減輕了酸冷器和涼水塔的冷卻負荷，降低水耗和電耗，節水約7t/t酸，節電約6kwh/t酸。
[0019]5、裝備安全性好:將被加熱的水與三氧化硫系統完全分離，即使某種原因熱管破裂也不用停車處理，也就是這根熱管不起作用了，水不會進入三氧化硫系統影響生產，這樣就大大提高了省煤器使用的安全性，保證了整套裝備的運行時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的詳細說明，但並不構成對發明的任何限制。
[0022]如圖1所示，本發明的硫鐵礦制酸工藝中的中、低溫熱能回收系統，包括依次串接的餘熱鍋爐1、旋風除塵器2、電除塵器3、淨化省煤器4及淨化省煤器短路閥17、動力波洗滌塔5、冷卻塔6、一級電除霧器7、二級電除霧器8、乾燥塔9、轉化器10、換熱器11、轉化省煤器12及轉化省煤 器短路閥16、除氧器13、脫鹽水箱14以及汽包15，所述淨化省煤器4的進、出水口分別連接轉化省煤器12的出水口及餘熱鍋爐I上的汽包15 ;除氧器13的出水口與轉化省煤器12的進水口相連；淨化省煤器短路閥17與淨化省煤器4的進、出口相連；轉化省煤器短路閥16與轉化省煤器12的進、出口相連。通過淨化省煤器4、轉化省煤器12及除氧器13之間的連接，將淨化工段及轉化工段產生的中、低品位熱能同時回收利用起來。
[0023]整個熱能回收系統分為煙氣系統(圖中實線部分)和水汽系統(圖中虛線部分)兩部分。
[0024]煙氣系統的基本流程是:焙燒工段生成的SO2煙氣(溫度高達900~1000°C )從沸騰爐頂部排出，進入餘熱鍋爐I進行餘熱回收，再經旋風除塵器2及電除塵器3除去其中的大部分礦塵後，溫度降至300±10°C，接著進入淨化省煤器4，與來自轉化省煤器12的除氧水進行熱交換，溫度由300±10°C降至200±10°C，高於三氧化硫露點溫度，完全確保了熱管壁溫在140°C以上，有效防止了低溫段三氧化硫對省煤器管子的腐蝕。然後依次經過動力波洗滌塔5、冷卻塔6、一級電除霧器7及二級電除霧器8降溫除塵、除酸霧等淨化工序後，溫度降至35~38°C ;淨化後的SO2氣體進入乾燥塔9進行乾燥處理，乾燥後進入轉化器10與氧氣接觸氧化生成S03，SO3氣體經換熱器11預熱後，溫度升至270±10°C，再進入轉化省煤器12，與來自除氧器13的除氧水進行熱交換，溫度由270±10°C降至160±10°C，SO3氣體從轉化省煤器12頂部排出進入吸收塔，吸收水分製成不同濃度的硫酸。
[0025]水汽系統的基本流程是:來自脫鹽水箱14的脫鹽水首先進入除氧器13，除氧器13同時接收來自汽輪發電機組的蒸汽，蒸汽將脫鹽水加熱到10(T104°C，並除掉水中的氧氣，形成除氧水，接著進入轉化省煤器12，吸收轉化省煤器12內SO3氣體的熱量，煙氣溫度得到降低，原本移入環境中的熱量被除氧水回收，水溫由10(T104°C升至15(T155°C，然後依次進入淨化省煤器4，吸收煙氣熱量達到代替冷卻水降低煙氣溫度的目的，水溫由15(T155°C升至20(T206°C，低於熱管的爆管溫度，並設有短路閥門，當水溫超標時，加大閥門開度，防止熱管超溫爆管。20(T206°C的除氧水進入餘熱鍋爐I的汽包15內，汽包15內的蒸汽吸收餘熱鍋爐I回收的餘熱後被送入汽輪發電機組供發電用。
[0026]淨化省煤器4、轉化省煤器12分別設有淨化省煤器短路閥17、轉化省煤器短路閥16，以調節省煤器出口水溫和煙氣溫度。當出口煙氣溫度低時，加大閥門開度，側路水量加大，減少對煙氣熱量的回收，煙氣溫度就會升高，有效防止煙氣溫度過低產生低溫腐蝕；當出口水溫高時，減小閥門開度，換熱的水量就加大，水溫就會降低，有效防止水溫超溫熱管
爆 管。
【權利要求】
1.一種硫鐵礦制酸生廣中的中、低品位熱能回收系統，其特徵在於: 包括依次串接的餘熱鍋爐(I)、旋風除塵器(2)、電除塵器(3)、淨化省煤器(4)及淨化省煤器短路閥(17)、動力波洗滌塔(5)、冷卻塔(6)、一級電除霧器(7)、二級電除霧器(8)、乾燥塔(9)、轉化器(10)、換熱器(11)、轉化省煤器(12)及轉化省煤器短路閥(16)、除氧器(13)、脫鹽水箱(14)以及汽包(15)，所述淨化省煤器(4)的進、出水口分別連接轉化省煤器(12)的出水口及餘熱鍋爐(I)上的汽包(15);除氧器(13)的出水口與轉化省煤器(12)的進水口相連；通過淨化省煤器(4)、轉化省煤器(12)及除氧器(13)之間的連接，將淨化工段及轉化工段產生的中、低品位熱能同時回收利用起來。
2.根據權利要求1所述的一種硫鐵礦制酸生產中的中、低溫熱能回收系統，其特徵在於:所述淨化省煤器短路閥(17)與淨化省煤器(4)的進、出口相連；轉化省煤器短路閥(16)與轉化省煤器(12)的進、出口相連。
3.—種硫鐵礦制酸生產中的中、低品位熱能回收方法，其特徵在於:具體方法如下: ①煙氣流程:焙燒工段生成的溫度高達900~1000°CSO2煙氣從沸騰爐頂部排出，進入餘熱鍋爐(I)進行餘熱回收，再經旋風除塵器(2)及電除塵器(3)除去其中的大部分礦塵後，溫度降至300±10°C，接著進入淨化省煤器(4)，與來自轉化省煤器(12)的除氧水進行熱交換，溫度由300°C降至200°C，然後依次經過動力波洗滌塔(5)、冷卻塔(6)、一級電除霧器(7)及二級電除霧器(8)降溫除塵、除酸霧等淨化工序後，溫度降至35~38°C ;淨化後的SO2氣體進入乾燥塔(9)進行乾燥處理，乾燥後進入轉化器(10)與氧氣接觸氧化生成SO3, SO3氣體經換熱器(11)預熱後，溫度升至270 ± 10°C，再進入轉化省煤器(12 )，與來自除氧器(13)的除氧水進行熱交換，溫度由270±10°C降至160±10°C，SO3氣體從轉化省煤器(12)頂部排出進入吸收塔，吸收水分製成不同濃度的硫酸； ②水汽流程:來自脫鹽水箱(14)的脫鹽水首先進入除氧器(13)，除氧器(13)同時接收來自汽輪發電機組的蒸汽，蒸汽將脫鹽水加熱到10(T104°C，並除掉水中的氧氣，接著進入轉化省煤器(12)，吸收轉化省煤器(12)內SO3氣體的熱量，水溫由10(Tl04°C升至15(T155°C，然後進入淨化省煤器(4)，吸收煙氣熱量達到代替冷卻水降低煙氣溫度的目的，水溫由15(Tl55°C升至20(T206°C後，進入餘熱鍋爐(I)的汽包(15)內，汽包(15)內的蒸汽吸收餘熱鍋爐(I)回收的餘熱後被送入汽輪發電機組供發電用。
【文檔編號】F22D1/50GK103848403SQ201310124705
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年4月11日 優先權日:2013年4月11日
【發明者】趙俊華 申請人:襄陽澤東化工集團有限公司