CN101706095B - 制酸废热回收的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫磺制酸或冶炼制酸的制酸废热回收的方法，该方法步骤如下：回收制酸生产过程中的转化器的一段、二段及三段出口所排出的SO3气体所带的一部分热量；回收干吸热回收系统高温吸收所产生的热量，在反应炉出口的锅炉给水通道上利用换热器将干吸热回收系统的酸所带的部分热量传给锅炉给水。本方案利用干吸高温吸收的热量来预热焚硫炉出口锅炉给水，使这部分热量转化为中压过热蒸汽。这样做可节省投资，降低对软水质的要求，更重要的是提高了发电效率。并对转化系统的热回收系统也进行了适当改造，减少了省煤器，增加了过热器，并增设空气预热器。对冶炼烟气制酸，也可以在干吸设置高温吸收系统，产生的热能来预热冶炼部分锅炉给水。

Description

制酸废热回收的方法
技术领域
本发明涉及一种工业制酸废热回收利用的方法，具体是指一种硫磺制酸或冶炼制酸废热回收的方法。
背景技术
现代硫酸厂，特别是硫磺制酸，不仅作为生产硫酸的工厂，且看成是一个能源工厂。它是利用焚硫炉S+O2→SO2的反应热，在焚硫炉后设置废热锅炉来产4.0～6.0Mpa的中压蒸汽；利用转化过程的废热，将蒸汽加热到450℃的过热蒸汽，即在四段出口加低温过热器，在一段出口加高温过热器，使锅炉出来的饱和蒸汽，加热为450℃的过热蒸汽；同时利用转化低温废热来预热锅炉给水，即在低温过热器出口和III换SO3出口设省煤器，将锅炉给水从104℃加热到230～250℃，以提高蒸汽产量。这样做一般而言可产0.40Mpa、450℃蒸汽，1.15t/t(酸)。
近年来美国MOSK在干吸系统提出HRS技术，将吸收酸温提高到200℃以上，酸浓99％以上，来产0.6～1.0Mpa的蒸汽，可产蒸汽为0.45～0.50t/t(酸)饱和蒸汽。使废热利用技术得到很大提高。该技术已国产化，可产蒸汽0.45t/t(酸)0.60～1.0Mpa饱和蒸汽。其中0.2t/t(酸)低压蒸汽用于熔硫和焚硫炉出口锅炉的除氧器，实际获得0.25～0.3/t(酸)低压蒸汽。上述硫磺制酸废热利用方案设二个锅炉来回收制酸过程的废热，即在焚硫炉出口设置中压锅炉，并在转化设置过热器和省煤器。在干吸设置低压锅炉，这种方法虽然从热力学第一定律而言，废热利用率已较高了。但从热力学第二定律来看，即从可用能利用角度看是有缺陷的，因为干吸产的是低压蒸汽，其发电热效率不足20％；同样的热量如产中压蒸汽，发电热效率可达30％以上。第二要设置二台锅炉，不仅增加了投资，给生产管理也增加了负担。第三，因为干吸锅炉管子是采用特种不锈钢，不锈钢怕氯离子，对水质要求氯离子＜0.5PPM，这给水处理增加了成本。
冶炼烟气制酸现在随着冶炼技术水平的搞高，特别是富氧冶炼技术的应用，不仅提高了二氧化硫的浓度，使制酸水平提高到一个新的水平，普遍采用二转二吸制酸技术；且在冶炼出口也加设废热锅炉来产蒸汽，蒸汽量因各种金属冶炼技术差异，没有一个统一的标准。但到目前为止冶炼烟气转化和干吸部分的废热基本上未得到利用，其利用方法与硫铁矿制酸相似的。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种能提高废热的回收率的制酸废热回 收的方法。
本发明所采用的技术方案是：
a.回收工业制酸生产过程中的转化器的一段、二段及三段出口所排出的SO3气体所带的一部分热量，具体方案是：在蒸汽外排通道上设有以转化器三段出口的SO3气体为热源的低温过热器和以转化器II换出口的SO3气体为热源的低温过热器；以转化器一段出口所排出的SO3气体为热源的高温过热器，最终将蒸汽变成4.0MPa、450℃的蒸汽。
b.回收干吸热回收系统高温吸收所产生的热量，在反应炉出口的锅炉给水通道上利用换热器将干吸热回收系统的酸所带的部分热量传给锅炉给水。
所述步骤b的酸所带的部分热量传给锅炉给水的具体方案是：利用两个串联的换热器，且使锅炉给水的流向与酸的流向相反，对锅炉给水分二次预热，经第一个换热器时，将软水预热到100～108℃，水再经第二个换热器时，锅炉给水被预热到200～210℃。
所述的步骤b中的高温吸收是指吸收酸出塔温度达到150℃以上。
所述反应炉为硫磺制酸的焚硫炉或冶炼烟气制酸的冶炼炉。对于各种冶炼烟气制酸而言，都可以利用干吸高温吸收热量来预热冶炼出口锅炉给水。其它权利与“硫铁矿制酸废热回收的方法”权利相同。(“硫铁矿废热回收方法”已申请专利)。如在电除尘出口设有电除尘的中低温废热。
工作原理：本发明把反应炉中反应热、干吸高温吸收热，转化产生热量全部变为中压过热蒸汽。在干吸设YHRS吸收系统，将高温吸收的废热用来预热反应炉出口锅炉给水，分二段预热，第一段利用高温吸收系统外排190℃左右的硫酸将给水从40℃预热到104℃；第二段利用循环酸将给水泵过来的104℃水预热到205℃左右，到转化利用省煤器将水预热到240℃。显然水在预热过程氯离子浓度没有变，不像锅炉，进水氯离子是0.5PPM，而炉水要高一、二个数量级，因氯离子在锅炉中是要浓缩的，靠排污排出氯离子来达到氯离子的平衡。因此，对预热给水而言氯离子要求可比HRS系统低一、二个数量级，即可到5～50PPM。对转化系统要进行适当改造，把原来转化流程从III II流程改为IV II流程，并且二段出口还要利用部分热量来加热蒸汽，仅可能将IV换出口SO3温度降低，增加废热回收量；在一段出口设置高温过热器；在三段出口设置低温过热器，省煤器和空气预热器，使SO3气体降到150～160℃进高温吸收塔；反应炉操作温度，由于空气进行了预热，温度从1000℃提高到1100℃左右。
本发明的有益效果在于：由于利用转化和电除尘出口冶炼烟气设有电除尘的中低温废热来预热反应炉的空气；利用转化一段、三段出口废热作为蒸汽的高低温过热器，利用一吸高温吸收的废热来预热锅炉给水，所有回收的废热均可生成4.0Mpa，450℃的中压蒸汽， 且整个热回收系统自身不用消耗蒸汽，因此所产蒸汽可全部用来发电，或背压式发电后低压蒸汽全部输给用户使用，故极大地提高了废热回收率及利用率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明对空气加热和蒸汽废热回收流程示意图；
图2为本发明YRHS给水加热的废热回收流程示意图。
图中：1、焚硫炉；2、空气输入通道；3、汽包；4、以转化器二段出口的SO3气体为热源的低温过热器；5、软水泵；6、以转化器三段出口的SO3气体为热源的低温过热器；7、蒸汽外排通道；8、干吸收热量系统；9、空气预热器；10、以炉气为热源的预热器；11、给水通道；12、低温预热器；13、高温预热器；14、以转化器一段出口所排出的SO3气体为热源的高温过热器；15、省煤器；16、锅炉；17、转化器；18、转化器II换。
具体实施方案
如图1、2所示，硫磺制酸废热回收的方法，该方法包括以下步骤：
a.回收硫磺制酸生产过程中的转化器17的一段、二段及三段出口所排出的SO3气体所带的一部分热量，具体方案是：在蒸汽外排通道7上设有以转化器三段出口的SO3气体为热源的低温过热器6、以转化器II换18出口的SO3气体为热源的低温过热器4、以转化器一段出口所排出的SO3气体为热源的高温过热器14，最终利用高温过热器14将SO3气体所带的一部分热量传给蒸汽，将蒸汽变成4.0MPa、450℃的蒸汽。
b.回收干吸热回收系统8高温吸收所产生的热量，在焚硫炉1出口的锅炉给水通道11上利用两个串联的换热器即低温预热器12、高温预热器13，且使给水的流向与酸的流向相反，对锅炉给水分二次预热，第一次经低温预热器12后将软水预热到104℃，第二次经高温预热器13后，水蒸汽被预热到204℃，然后水蒸汽经省煤器15进一步加热，最后水蒸汽被输送与锅炉16相连的气包3内。
本发明废热回收量的计算：(以25t/h即200kt/a硫酸产量计算)。
焚硫炉出口锅炉：(包括转化空气预热量)5.91×107kJ/h，其热量在240℃进水时可产32.89t/h，4.0Mpa的饱和蒸汽。
转化一段高温过热器：1.36×107kJ/h
转化II换出口低温过热器：1.85×106kJ/h
转化三段出口低温过热器：1.13×107kJ/h
三项合计：2.67×107kJ/h
其中32.89t/h蒸汽从250℃饱和蒸汽加热到450℃过热蒸汽需要热量1.57×107kJ/h
剩余热量：1.10×107kJ/h
剩余热量可以通过240℃喷水减温的方法来产4.0Mpa 450℃蒸汽，喷水量为4.84t/h，即增加蒸汽产量4.8t/h，合计产汽量为37.73t/h。
干吸高温吸收部分进一步说明：
干吸高温吸收部分可产0.60～1.00Mpa蒸汽0.45～0.5t/t(酸)，按这样推算高温吸收部分回收热量(设水温40℃)为1.17×106～1.30×106kJ/t(酸)。对25t/h酸系统而言，回收热量应为：2.93×107-3.25×107kJ/h。
用高温吸收部分外排出192℃的硫酸，将38m3/h的软水从40℃预热到104℃，进除氧器，利用热量为：1.02×107kJ/h。再利用高温吸收循环酸将从锅炉给水泵过来的水从104℃预热到205℃，进转化省煤器，利用热量为：1.61×107kJ/h，合计利用热量：2.63×107kJ/h，尚有3.00×106～6.20×106kJ/h热量未用完，相当0.60Mpa1饱和蒸汽1.10～2.20t/h蒸汽的热量。这说明整个硫磺制酸过程低温位热量来预热给水尚有少量富余，这部分热量不能变为中压过热蒸汽。这部分热量如何利用？可以通过热水循环方式去熔硫。190℃热水过去160℃热水回来，利用了这部分热量。

Claims (4)

1.一种制酸废热回收的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
a.回收制酸生产过程中的转化器的一段、二段及三段出口所排出的SO3气体所带的一部分热量，具体方案是：在蒸汽外排通道上设有以转化器三段出口的SO3气体为热源的低温过热器、以转化器II换出口的SO3气体为热源的低温过热器；以转化器一段出口所排出的SO3气体为热源的高温过热器，最终将蒸汽变成4.0MPa、450℃的蒸汽；
b.回收干吸热回收系统高温吸收所产生的热量，在反应炉出口的锅炉给水通道上利用换热器将干吸热回收系统的酸所带的部分热量传给锅炉给水。
2.根据权利要求1所述的制酸废热回收的方法，其特征在于：所述步骤b的酸所带的部分热量传给锅炉给水的具体方案是：利用两个串联的换热器，且使锅炉给水的流向与酸的流向相反，对锅炉给水分二次预热，经第一个换热器时，将软水预热到100～108℃，水再经第二个换热器时，锅炉给水被预热到200～210℃。
3.根据权利要求1所述的制酸废热回收的方法，其特征在于：所述步骤b中的反应炉为硫磺制酸的焚烧炉或冶炼烟气制酸的冶炼炉。
4.根据权利要求1所述的制酸废热回收的方法，其特征在于：所述的步骤b中的高温吸收是指吸收酸出塔的温度达到150℃以上。
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