CN101031506A - 用于克劳斯设备的废热锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于一种克劳斯设备的废热锅炉，包括：一个由一个耐压的外壳(14)环绕的蒸汽发生室；一个由一些换热管组成的长管束(18)，这些换热管穿过蒸汽发生室延伸并且在两端插入到管板(19)内，所述管板限定蒸汽发生室的边界；至少一个另外的由一些较短的换热管组成的管束(20)，这些较短的换热管在其输出侧的端部上同样地插入到管板(19)内，并且在其输入侧的端部上通到一个入流室(21)内；一个在输出侧的端部上连接在管板(19)上的并划分为几个分区的端头件(22)。从一个燃烧室(2)出来的热的过程气体流过所述长管束(18)。所述入流室(21)设置在蒸汽发生室内并且由从克劳斯设备的一个催化器级(4)出来的一种较冷的过程气体(10)供气。所述端头件(22)的每个分区分别配有一个管束(18、20)。在这些分区上连接一些用于排出冷凝的硫的装置。

Description

用于克劳斯设备的废热锅炉
技术领域
本发明涉及一种用于克劳斯设备的废热锅炉。
背景技术
在一种克劳斯设备中，硫化氢转化为单质硫，通过冷却过程气体流，这些单质硫得以冷凝并且在液态下分离。克劳斯设备在其基本结构上包括一个燃烧室、一个废热锅炉以及至少一个催化器级。含硫化氢的酸气和空气以及燃气一起送入到燃烧室，在放热反应中约有60～70％的硫化氢转化为硫。过程气体以大约1200℃的温度离开燃烧室并在废热锅炉内冷却到170℃以下。在分离冷凝的硫之后，再一次加热过程气体并且输送到一个催化器级，依然包含在过程气体中的硫化氢在这里在低于300℃的工作温度下转化为单质硫。离开该催化器级的过程气体被冷却到冷凝硫所需的温度。在分离硫以后，过程气体通常输送到另一个催化器级，残余的硫化氢在那里转化为硫，这些硫可以在再一次冷却过程气体后被分离。一方面对于冷却从燃烧室排出的热的过程气体，另一方面对于冷却离开催化器级的过程气体，通常使用独立的废热锅炉。在乌尔曼(Ullmann)的《科技化学百科全书》，第21卷，第11页，插图7中介绍了一种克劳斯设备，它具有两级式的废热锅炉，从燃烧室来的过程气体以及从一个催化器级来的过程气体在该废热锅炉中冷却。这个废热锅炉的结构形式未作介绍。由于进入的过程气体有很高的温度差，必须关注明显的热应力，这种热应力在一个唯一的设备中很难控制。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于克劳斯设备以产生低压蒸汽的废热锅炉，它的结构简单，并且无论是从燃烧室出来的热的过程气体还是离开催化器级的较冷的过程气体都能在一个唯一的设备中进行冷却。
本发明的主题以及所述目的的解决方案是一种用于一种克劳斯设备的废热锅炉，包括：
一个由一个耐压的外壳环绕的蒸汽发生室，
一个由一些换热管组成的长管束，这些换热管穿过蒸汽发生室延伸并且在两端插入到管板内，所述管板限定蒸汽发生室的边界，
至少一个另外的由一些较短的换热管组成的管束，这些换热管在其输出侧的端部上同样地插入到管板内，并且在其输入侧的端部上通到一个入流室内，
一个在输出侧的端部上连接在管板上的并划分为几个分区的端头件，
其中，从一个燃烧室出来的热的过程气体流过所述长管束，所述入流室设置在蒸汽发生室内并且由从克劳斯设备的一个催化器级出来的一种较冷的过程气体供气，所述端头件的每个分区分别配有一个管束，并且在这些分区上连接一些用于排出冷凝的硫的装置。
废热锅炉卧式布置。在蒸汽发生室上连接通常的用于调节锅炉供水系统的装置以及排蒸汽装置。通过集成在蒸汽发生室内的所述入流室可以控制不同的气体进入温度，而不需采用昂贵的措施用于平衡热膨胀。
按照本发明的一个优选的实施形式，一个具有一个连接法兰的端头件连接到输入侧的管板上，所述连接法兰用于直接固定在克劳斯设备的燃烧室上或者在一个包含燃烧室的裂化反应器上。入流室具有一个外壳侧的用于过程气体的气体进口。如果克劳斯设备具有两个或多个在200℃至300℃之间的工作温度中工作的催化器级，那么入流室合乎目的地划分为一些入流室分区，其中，这些入流室分区分别具有一个外壳侧的用于从克劳斯设备的一个催化器级来的过程气体的气体进口。
按照本发明的一个优选的实施形式，入流室的位置这样地与在长管束的换热管内调整的温度曲线一致，使得在入流室和通过所述长管束引导的过程气体的局部温度之间的温度差小于150℃。在优化地调整的情况下，在设备的每个横截面内的各管内的温度差尽可能地小。
在分离冷凝的硫以后，在过程气体进入到催化器级之前，过程气体必须加热到硫的冷凝温度之上。通过混入热的过程气体合乎目的地进行加热。在本发明在另一种结构中提出，穿过蒸汽发生室引导一个用于热的过程气体的辅助管，所述热过程气体再次以高温从辅助管输出并可用于将冷却到低于硫的冷凝温度的过程气体加热。在辅助管的流出侧设有一个用于控制通过辅助管引导的过程气体流量的装置。
本发明的废热锅炉导致了克劳斯设备在设备技术方面显著的简化。管路系统简化了。取消了中间加热器和冷凝器。一个总是很昂贵的锅炉供水调节系统只需要提供给一个唯一的设备。
附图说明
下面将借助仅描述一个实施例的附图解释本发明。其中：
图1一种具有一个按本发明设计的废热锅炉的克劳斯设备的示意图，
图2废热锅炉的另一个实施形式的示意图，
图3按图2的A-A剖面图。
具体实施方式
在图1中描述的克劳斯设备中，硫化氢转化为单质硫。该设备的基本结构包括一个具有一个燃烧室2的裂化反应器1、一个连接在裂化反应器1的气体出口上的废热锅炉3以及一个催化器级4。含硫化氢的酸气5和空气6以及燃气7一起输入到裂化反应器1的燃烧室2内，该裂化反应器在本实施例中除了燃烧室2外还包含一个催化器填料8。过程气体以大约1200℃的温度离开裂化反应器1并且在废热锅炉3内冷却到冷凝硫所需的低于170℃的温度。冷凝的硫被分离出来。分离硫以后，冷却的过程气体9被加热并供给催化器级4，在催化器级中硫化物在一个催化器上被转化为单质硫。催化器级4在低于300℃的温度下工作。离开催化器级4的过程气体同样地在废热锅炉3中冷却到冷凝硫所需的温度。冷凝的硫被分离出来。
裂化反应器1包括一个耐火的、有外壳的、卧式的、圆柱形的锅炉，其中，燃烧室2、一个具有催化器填料8的催化器室以及一个流出侧的腔室并排布置。流入口和气体出口布置在锅炉的相对置的端面上。催化器室两侧由透气的格栅块(Gitterstein)11限定边界并且具有一个外壳侧的用于装入催化器填料8的装入口。格栅块11合乎目的地包含一些长孔。在流出侧的腔室的圆周上连接一个耐火的有外套的支路12，它通到一个相邻的过程气体管路内。在支路12的出口区域内设有一个阀13，借助这个阀可以调节从支路12出来的热的气流的流量。阀13的阀体被冷的过程气体9冷却，以至于可以将通常的金属材料用于阀体。
废热锅炉3具有一个被一个耐压的外壳14包围的蒸汽发生室，一个用于锅炉供水的供给装置16以及一个用于低压蒸汽的排出装置17连接在这个蒸汽发生室上。废热锅炉3包含一个由一些换热管组成的长管束18，这些换热管穿过蒸汽发生室延伸并且在两端插入到管板19内，这些管板限定蒸汽发生室的边界。另外设有至少一个另外的由一些较短的换热管组成的管束20，这些较短的换热管在其输出侧的端部上同样地插入到管板19内并在其输入侧的端部上通到一个入流室21内。从燃烧室或者裂化反应器1出来的热的过程气体流过所述长管束18。入流室21设置在蒸汽发生室15内并且由从催化器级4过来的较冷的过程气体供气。废热锅炉3另外具有一个在输出侧的端部上连接到管板19上的并且划分为一些分区的端头件22。所述端头件的每个分区分别配有一个管束18、20。在这些分区上连接一些用于将冷凝的硫排出去的装置。
废热锅炉3在输入侧直接连接到裂化反应器1上。废热锅炉具有一个包括一个连接法兰的相应的端头件。从催化器级4排出的较冷的过程气体通过一个外壳侧的气体进口供给到入流室21。所述较冷的过程气体的供给位置沿着废热锅炉3这样地选择，使得在各管中不出现太高的温度差并且还可以控制热应力。在本实施例中，入流室21的位置这样地与在长管束18的换热管内调整的温度曲线一致，使得在入流室2和通过所述长管束18引导的过程气体的局部温度之间的温度差小于150℃。
在图2和3中描述的实施形式用于一种克劳斯设备，该设备具有一个燃烧室和一个裂化反应器和两个在低于300℃的温度下工作的催化器级。入流室21划分为入流室分区21a、21b，这些入流室区分别具有一个用于从催化器级过来的过程气体的外壳侧的气体进口。当然，气体输出侧的端头件22也划分为相应数量的分区。在图2中另外还通过一根虚线表示，废热锅炉可以具有一个用于热的过程气体的辅助管24，所述辅助管穿过蒸汽发生器导引并且在输出侧的端部上配备一个用于控制过程气体流量的装置25。辅助管24这样铺设，使得过程气体再次以高温从辅助管24输出并且可以用于将冷却到低于硫的冷凝温度的过程气体流加热。就这点而言，辅助管24代替了一个旁通管路。

Claims (6)

1.用于一种克劳斯设备的废热锅炉，包括：
一个由一个耐压的外壳(14)环绕的蒸汽发生室，
一个由一些换热管组成的长管束(18)，这些换热管穿过蒸汽发生室延伸并且在两端插入到管板(19)内，所述管板限定蒸汽发生室的边界，
至少一个另外的由一些较短的换热管组成的管束(20)，这些换热管在其输出侧的端部上同样地插入到管板(19)内，并且在其输入侧的端部上通到一个入流室(21)内，
一个在输出侧的端部上连接在管板(19)上的并划分为几个分区的端头件(22)，
其中，从一个燃烧室(2)出来的热的过程气体流过所述长管束(18)，所述入流室(21)设置在蒸汽发生室内并且由从克劳斯设备的一个催化器级(4)出来的一种较冷的过程气体(10)供气，所述端头件(22)的每个分区分别配有一个管束(18、20)，并且在这些分区上连接一些用于排出冷凝的硫的装置。
2.按照权利要求1所述的废热锅炉，其特征为：一个具有一个连接法兰的端头件连接到输入侧的管板上，所述连接法兰用于直接固定在燃烧室上或者在一个包含燃烧室的裂化反应器上。
3.按照权利要求1或2所述的废热锅炉，其特征为：入流室(21)具有一个外壳侧的用于过程气体的气体进口。
4.按照权利要求1或2所述的废热锅炉，其特征为：入流室(21)划分为一些入流室分区(21a、21b)，其中，这些入流室分区(21a、21b)分别具有一个外壳侧的用于从克劳斯设备的一个催化器级来的过程气体的气体进口。
5.按照权利要求1至4之一所述的废热锅炉，其特征为：入流室(21)的位置这样地与在长管束(18)的换热管内调整的温度曲线一致，使得在入流室(21)和通过所述长管束(18)引导的过程气体的局部温度之间的温度差小于150℃。
6.按照权利要求1至5之一所述的废热锅炉，其特征为：设有一个用于热的过程气体的穿过蒸汽发生室导引的辅助管(24)以及一个设在流出侧上的用于控制通过辅助管(24)的过程气体流量的装置(25)，其中，过程气体以高温再次从辅助管(24)输出并且可以用于将冷却到低于硫的冷凝温度的过程气体流加热。
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