專利名稱：一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余熱的方法和工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒過(guò)程的低溫余熱回收技術(shù)，具體是一種采用 三室蓄熱式換熱器回收焙燒低溫余熱的方法，本發(fā)明還涉及該方法采用的工藝及使用的設(shè)備。
背景技術(shù)：
采用硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的制備過(guò)程中，從沸騰爐出來(lái)的950°C左右的高溫二 氧化硫原料氣(簡(jiǎn)稱原料氣)經(jīng)過(guò)余熱鍋爐回收余熱產(chǎn)生蒸汽后，溫度下降到350°C左右， 進(jìn)入后續(xù)的旋風(fēng)分離器、電除塵器等除塵凈化設(shè)備。由于原料氣中含有少量(按體積計(jì)算 一般為0. 05%左右)的三氧化硫，三氧化硫在低于300°C的溫度環(huán)境中會(huì)與煙氣中的水分 結(jié)合形成硫酸酸霧，對(duì)傳統(tǒng)的傳熱設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕。在硫酸生產(chǎn)過(guò)程中從電除塵出來(lái) 的320°C左右的原料氣焓值達(dá)0. 285*106kcal/t硫酸，因體系中含有少量的三氧化硫，不能 采用傳統(tǒng)的余熱回收設(shè)備用來(lái)加熱爐前空氣來(lái)進(jìn)行余熱回收，而是將原料氣直接導(dǎo)入凈化 系統(tǒng)，與低濃的洗滌酸接觸，洗滌酸將余熱傳給冷卻水帶走，余熱得不到有效回收。采用耐酸腐蝕的蓄熱式換熱器可以避免溫度降低后原料氣中酸霧帶來(lái)的腐蝕問(wèn) 題。但是，經(jīng)典的雙室蓄熱式換熱器將出電除塵的原料氣余熱轉(zhuǎn)給爐前空氣，在生產(chǎn)操作中 無(wú)法進(jìn)行從沸騰爐出來(lái)的原料氣是負(fù)壓體系，在蓄熱式換熱器中變相與爐前空氣對(duì)調(diào)時(shí)， 爐前風(fēng)壓會(huì)突變，影響沸騰爐的沸騰狀態(tài)，同時(shí)原料氣會(huì)產(chǎn)生正壓，導(dǎo)致SO2原料氣體從系 統(tǒng)回流出，惡化操作環(huán)境。因此需要解決如何有效可行地回收從電除塵出來(lái)的原料氣余熱 的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余 熱的方法，對(duì)出電除塵的低溫余熱進(jìn)行回收利用加熱爐前空氣，空氣將余熱帶入焙燒爐，成 為高位熱。本發(fā)明的另一目的是提供這種回收焙燒低溫余熱方法所采用的工藝。本發(fā)明的還有一目的是提供這種回收焙燒低溫余熱方法所采用的設(shè)備。本發(fā)明解決問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下采用三室蓄熱式換熱器，可以完全穩(wěn)定 系統(tǒng)的氣壓，生產(chǎn)操作能正常進(jìn)行。三室蓄熱式換熱器就是將蓄熱室從原來(lái)的兩個(gè)蓄熱室增加到三個(gè)蓄熱式，達(dá)到穩(wěn) 定生產(chǎn)過(guò)程氣壓的目的。本方法采用的具體工藝步驟包括1、從電除塵出來(lái)的原料氣進(jìn)入一蓄熱室，一蓄熱室空氣進(jìn)出口閥處于關(guān)閉狀態(tài)， 原料氣溫度降低，將余熱傳給蓄熱室的熱載體，熱載體的溫度不斷上升。2、當(dāng)一蓄熱室的原料氣出口溫度升高到一定數(shù)值(120°C 士 10°C)時(shí)，開始打開二蓄熱室的原料氣進(jìn)出口閥，當(dāng)二蓄熱室原料氣進(jìn)出口閥完全打開后，關(guān)閉一蓄熱室原料氣 進(jìn)出口閥，原料開始完全在二蓄熱室中與熱載體換熱，二蓄熱室空氣進(jìn)出口閥處于關(guān)閉狀 態(tài)，換相過(guò)程壓力平穩(wěn)過(guò)渡。3、在三蓄熱室中當(dāng)入爐空氣出口溫度下降到一定數(shù)值士 10°C)時(shí)，打開已 經(jīng)加熱完畢的一蓄熱室空氣進(jìn)出口閥，當(dāng)一蓄熱室的氣閥完全打開后，關(guān)閉三蓄熱室的空 氣進(jìn)出口氣閥，空氣完全在一蓄熱室中與熱載體換熱；換相過(guò)程壓力平穩(wěn)過(guò)渡。4、當(dāng)二蓄熱室原料氣出口溫度上升到一定溫度(120°C 士 10°C)時(shí)，開始打開被空 氣換熱后的三蓄熱室的原料氣進(jìn)出口閥，打開完畢后，關(guān)閉二蓄熱室原料氣進(jìn)出口閥，二蓄 熱室供給加熱空氣使用，如此進(jìn)行熱交換，達(dá)到原料氣與爐前空氣換熱的目的，同時(shí)穩(wěn)定了 生產(chǎn)過(guò)程的氣壓。5、當(dāng)空氣在一蓄熱室中的出口溫度降低到一定溫度士 10°C)時(shí)，打開二蓄 熱室空氣進(jìn)出口閥，當(dāng)空氣閥完全打開后，關(guān)閉一蓄熱室空氣進(jìn)出口閥，空氣在二蓄熱室與 熱載體進(jìn)行熱交換；如此進(jìn)行熱交換，達(dá)到原料氣與爐前空氣換熱的目的，同時(shí)穩(wěn)定了生產(chǎn) 過(guò)程的氣壓；6、原料氣換熱后進(jìn)入凈化系統(tǒng)，空氣換熱升溫后進(jìn)入焙燒沸騰爐。所述原料氣經(jīng)過(guò)三室蓄熱式換熱后，溫度下降到200°C以下，優(yōu)選在120°C以下?？諝饨?jīng)過(guò)三室蓄熱式換熱器與原料氣進(jìn)行間接熱交互后，溫度升高到160°C以上， 優(yōu)選在260°C以上。經(jīng)過(guò)換熱升溫后的空氣去焙燒沸騰爐，回收的余熱在沸騰爐中成為高位熱。本發(fā)明采用的三室蓄熱式換熱器，即將現(xiàn)有的雙室蓄熱式換熱器增加至少一個(gè)換 熱室構(gòu)成三室蓄熱式換熱器。本發(fā)明的工藝技術(shù)參數(shù)的確定如下1、三室蓄熱式換熱器原料氣出口的溫度確定從電除塵出來(lái)的原料氣溫度一般要求高于320°C，進(jìn)入三室蓄熱式換熱器后與蓄 熱器中的耐酸熱載體進(jìn)行熱交換，溫度下降，隨著時(shí)間的進(jìn)行出口溫度慢慢提高，提高的速 度與蓄熱室中的熱載體的量有關(guān)，熱載體多，上升就慢。設(shè)計(jì)確定出蓄熱器中原料氣溫度變 化范圍為80°C _130°C，過(guò)程平均出口溫度為100°C。2、三室蓄熱式換熱器空氣出口的溫度確定從爐前風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣進(jìn)入被原料氣加熱完畢的蓄熱室，與原料氣氣流的方向相 反。從低溫段進(jìn)入高溫段，空氣在蓄熱室中不斷的被加熱?？諝獾臏囟仁怯稍蠚庠谛顭?室換的熱量的量來(lái)決定的，一般設(shè)計(jì)要求在260°C以上。3、換相時(shí)間的確定原料氣或空氣從一蓄熱室轉(zhuǎn)換到另一蓄熱室稱為換相，兩次換相之間的時(shí)間間隔 稱為換相時(shí)間。換相時(shí)間是由蓄熱室的大小來(lái)決定的，一般在5分鐘左右，以該時(shí)間來(lái)確定 蓄熱室的大小。4、余熱回收量一般出電除塵的溫度在320°C左右，原料氣帶入的熱量約為0. 285*106kcal/t硫 酸，原料氣水分含量一般為6. 0% (體積含量)，約為0. 1噸水汽/t硫酸。設(shè)計(jì)確定蓄熱式換熱器的出口溫度低于120°C，爐前空氣換熱后的溫度高于
出口原料氣平均溫度為100°C，過(guò)程中回收的低溫余熱為0. 152*106kcal/t硫酸。 該余熱被爐前空氣帶入沸騰爐，產(chǎn)生中壓或高壓蒸汽。焙燒過(guò)程的反應(yīng)總熱為1. 14*106kcal/t硫酸，焙燒余熱利用率提高了 13%。本發(fā)明技術(shù)的優(yōu)越性本發(fā)明采用三室蓄熱式換熱器解決了換熱操作過(guò)程的氣壓 穩(wěn)定問(wèn)題，使得原料氣與空氣換熱在穩(wěn)壓中進(jìn)行，不影響硫酸的生產(chǎn)，達(dá)到高效回收焙燒余 熱的目的，將焙燒余熱的利用率由原來(lái)的69%提高到82%。本發(fā)明的重要意義用三室蓄熱式換熱器對(duì)原料氣的低溫余熱在不影響生產(chǎn)操作 的穩(wěn)壓過(guò)程中進(jìn)行高效的回收，將焙燒反應(yīng)熱的利用率提高了 13%，每噸硫酸可產(chǎn)多蒸汽 (4400C，3. 8MPa的過(guò)熱蒸汽)0. 198噸/t硫酸。每年按2000萬(wàn)噸硫鐵礦制酸計(jì)算，每年可 多產(chǎn)蒸汽近400萬(wàn)噸，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤43萬(wàn)噸，對(duì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)意義重大。


附圖為本發(fā)明的具體工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例本發(fā)明以湖南新恒光科技公司年產(chǎn)30萬(wàn)噸的硫酸生產(chǎn)線為例每小時(shí)生產(chǎn)硫酸37. 5噸。1、出電除塵的溫度在320°C左右，氣量為74330Nm3/h，原料氣帶入的熱量為約為 10. 68*106kcal/h，原料氣水分含量一般為6. 0 % (體積含量)，經(jīng)過(guò)三室蓄熱換熱器后溫度 平均降低到100°c，爐前空氣平均溫度為280°C。過(guò)程回收余熱5. 7*106kcal/h.2、將經(jīng)典的雙室蓄熱式換熱器增加一個(gè)換熱室構(gòu)成三室蓄熱式換熱器。每個(gè)換熱 室的容積為36立方米3000*2000*6000 ；裝載耐酸熱載體60噸，三室緊密并聯(lián)一體。三室蓄熱式采用耐酸的波紋填料，換相時(shí)間為5分鐘。3、操作過(guò)程不存在氣壓的波動(dòng)異?，F(xiàn)象。具體步驟如下1、從電除塵出來(lái)的原料氣進(jìn)入一蓄熱室，溫度為320°C，溫度降低，將余熱傳蓄熱 室的熱載體，熱載體的溫度不斷上升。2、當(dāng)一蓄熱室的原料氣出口溫度由80°C升高到120°C時(shí)，開始打開二蓄熱室的原 料氣進(jìn)出口閥，當(dāng)二蓄熱室原料氣進(jìn)出口閥完全打開后，關(guān)閉一蓄熱室原料氣進(jìn)出口閥，原 料開始完全在二蓄熱室中與熱載體換熱，換相過(guò)程壓力平穩(wěn)過(guò)渡。3、在三蓄熱室中，當(dāng)入爐空氣出口溫度從305°C下降到260°C時(shí)，打開已經(jīng)加熱完 畢的一蓄熱室空氣進(jìn)出口閥，當(dāng)一蓄熱室的空氣閥完全打開后，關(guān)閉三蓄熱室的空氣進(jìn)出 口氣閥，空氣完全在一蓄熱室中與熱載體換熱；換相過(guò)程壓力平穩(wěn)過(guò)渡。4、當(dāng)二蓄熱室原料氣出口溫度由80°C上升到120°C，開始打開被空氣換熱后的三 蓄熱室的原料氣進(jìn)出口閥，打開完畢后，關(guān)閉二蓄熱室原料氣進(jìn)出口閥，二蓄熱室供給加熱 空氣使用，如此進(jìn)行熱交換，達(dá)到原料氣與爐前空氣換熱的目的，同時(shí)穩(wěn)定了生產(chǎn)過(guò)程的氣 壓。
5、當(dāng)空氣在一蓄熱室中的出口溫度降低到士 10°C時(shí)，打開二蓄熱室空氣進(jìn) 出口閥，當(dāng)空氣閥完全打開后，關(guān)閉一蓄熱室空氣進(jìn)出口閥，空氣在二蓄熱室與熱載體進(jìn)行 熱交換；如此進(jìn)行熱交換，達(dá)到原料氣與爐前空氣換熱的目的，同時(shí)穩(wěn)定了生產(chǎn)過(guò)程的氣 壓；6、原料氣換熱后進(jìn)入凈化系統(tǒng)，空氣換熱升溫后進(jìn)入焙燒沸騰爐。
權(quán)利要求
1.一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余熱的方法，其特征在于采用三室蓄熱式換熱器 回收焙燒低溫余熱。
2.一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余熱的工藝，包括以下步驟(1)、從電除塵出來(lái)的原料氣進(jìn)入三室蓄熱式換熱器的一蓄熱室，一蓄熱室空氣進(jìn)出口 閥處于關(guān)閉狀態(tài)，原料氣溫度降低，將余熱傳給一蓄熱室的熱載體；O)、當(dāng)一蓄熱室的原料氣出口溫度升高到120°C 士 10°C時(shí)，開始打開二蓄熱室的原料 氣進(jìn)出口閥，當(dāng)二蓄熱室完全打開后，關(guān)閉一蓄熱室原料氣進(jìn)出口閥，原料氣開始完全在二 蓄熱室中與熱載體換熱，二蓄熱室空氣進(jìn)出口閥處于關(guān)閉狀態(tài)；(3)、在三蓄熱室中，當(dāng)入爐空氣出口溫度下降到觀01 士 10°C時(shí)，打開已經(jīng)加熱完畢 的一蓄熱室空氣進(jìn)出口閥，當(dāng)一蓄熱室的空氣閥完全打開后，關(guān)閉三蓄熱室的空氣進(jìn)出口 氣閥，空氣完全在一蓄熱室中與熱載體換熱；G)、當(dāng)二蓄熱室原料氣出口溫度上升到120°C 士 10°C時(shí)，開始打開被空氣換熱后的三 蓄熱室的原料氣進(jìn)出口閥，打開完畢后，關(guān)閉二蓄熱室原料氣進(jìn)出口閥，二蓄熱室供給加熱 空氣使用，(5)、當(dāng)空氣在一蓄熱室中的出口溫度降低到^(TC士 10°C時(shí)，打開二蓄熱室空氣進(jìn)出 口閥，當(dāng)空氣閥完全打開后，關(guān)閉一蓄熱室空氣進(jìn)出口閥，空氣在二蓄熱室與熱載體進(jìn)行熱 交換；如此進(jìn)行熱交換，達(dá)到原料氣與爐前空氣換熱的目的，同時(shí)穩(wěn)定了生產(chǎn)過(guò)程的氣壓；(6)、原料氣換熱后進(jìn)入凈化系統(tǒng)，空氣換熱升溫后進(jìn)入焙燒沸騰爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余熱的工藝，其特征在 于所述原料氣經(jīng)過(guò)三室蓄熱式換熱后，溫度下降到200°C以下，優(yōu)選在120°C以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余熱的工藝，其特征在 于空氣經(jīng)過(guò)三室蓄熱式換熱器與原料氣進(jìn)行間接熱交互后，溫度升高到160°C以上，優(yōu)選 在260°C以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余熱的工藝，其特征在 于經(jīng)過(guò)換熱升溫后的空氣去焙燒沸騰爐，回收的余熱在沸騰爐中成為高位熱。
6.一種回收硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒低溫余熱的設(shè)備為三室蓄熱式換熱器，其特征在于 所述的三室蓄熱式換熱器，即將現(xiàn)有的雙室蓄熱式換熱器增加至少一個(gè)換熱室構(gòu)成三室蓄 熱式換熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程焙燒低溫余熱的回收方法、工藝及設(shè)備，它采用三室蓄熱式換熱器，按照設(shè)計(jì)的操作工藝將硫鐵礦生產(chǎn)硫酸焙燒過(guò)程的低溫余熱在穩(wěn)壓操作下將低溫原料氣與爐前空氣進(jìn)行熱交換，將余熱傳給入爐空氣，入爐空氣將余熱帶入焙燒沸騰爐，達(dá)到低溫余熱回收利用的目的，對(duì)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)意義重大。
文檔編號(hào)C01B17/74GK102095312SQ20101054484
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月7日
發(fā)明者曾維興 申請(qǐng)人:湖南新恒光科技有限公司