CN101078532B - 一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于废热利用技术领域，具体涉及一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的方法及装置。一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的方法，其特征是利用两转两吸工艺制造硫酸中生成的浓度为98％的酸作为热源，利用酸冷器加热供暖系统中的供暖循环水进行供暖。一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，包括酸冷器，酸冷器分为管程和壳程，壳程与进酸管、出酸管连接，管程与循环水进水管、循环水出水管连接，循环水进水管、循环水出水管上均设有阀门，其特征在于酸冷器的管程还通过管路与供暖装置连接。本发明既回收利用了硫酸生产中的低温余热，又节省了取暖所需要的能源和费用，具有节能降耗、便于维护、便于对现有技术进行改造的优点。

Description

一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置

技术领域

本发明属于废热利用技术领域，具体涉及一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置。

背景技术

在我国，硫酸生产包括硫磺制酸、硫铁矿制酸、冶炼烟气制酸，而上述制酸方法绝大多数都采用比较先进的两转两吸制酸工艺，制酸过程中，化学反应产生的热量是相当可观的，充分回收利用这些热量是硫酸制造工业的一项重要任务，在两转两吸制酸工艺中，通常把焙烧过程中800-1000℃的余热称为高温余热，约占余热总量的60％，转化过程中500℃左右的余热称为中温余热，约占余热总量的15％，干吸过程中100℃左右的余热称为低温余热，约占余热总量的25％，高温余热和中温余热由于温度高，因此回收利用比较容易，低温余热温度低，且酸温与酸的浓度有关，如硫铁矿制酸中，一吸酸和二吸酸的浓度为98％，酸温为100℃左右，干燥酸的浓度为93％，酸温为70℃左右；在硫磺制酸工艺中，一吸酸、二吸酸、干燥酸的浓度均为98％，酸温均为100℃左右。由于回收难度大，因此大多数硫酸生产厂家没有对低温余热进行回收，一般将生成的带有低温余热的酸流经酸冷器，与循环冷水进行换热降温，这样做不但低温余热得不到利用，而且为了降低酸的温度，还需要使用大量的冷水，既浪费了能源，又浪费了水源。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能降耗的利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：即一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的方法，其特征是利用两转两吸工艺制造硫酸中生成的浓度为98％的酸作为热源，利用酸冷器直接加热闭合循环的供暖系统中的供暖循环水进行供暖。

酸冷器可以选用阳极保护管壳式酸冷器，为防止供暖循环水在酸冷器和供暖系统中结垢，供暖循环水为中间水或脱盐水。当利用的低温余热提供给供暖循环水的热量等于供暖循环水散失的热量时，即可采用上述方法进行供暖。

当利用低温余热提供给供暖循环水的热量小于供暖循环水散失的热量时，为保证供暖，供暖系统中设有供暖循环水增温装置。

当利用低温余热提供给供暖循环水的热量大于供暖循环水散失的热量时，为保证供暖，供暖系统中设有供暖循环水降温装置。

一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，包括酸冷器，酸冷器分为管程和壳程，壳程与进酸管、出酸管连接，管程与循环水进水管、循环水出水管连接，循环水进水管、循环水出水管上均设有阀门，酸冷器的管程还通过供暖水热水管、供暖水温水管与供暖装置连接，所述酸冷器的管程的出口通过供暖水热水管与供暖装置的进口连接，酸冷器的管程的进口通过供暖水温水管与供暖装置的出口连接，其特征在于所述的酸冷器为阳极保护管壳式酸冷器，所述的供暖装置包括热水塔、散热装置，温水塔；热水塔的入口通过供暖水热水管与阳极保护管壳式酸冷器的管程出口连接，温水塔的出口的通过供暖水温水管与阳极保护管壳式酸冷器的管程进口连接，供暖水热水管、供暖水温水管上均设有阀门，热水塔的出口与散热装置的进口之间通过热水管路连接，热水管路上设有热水泵，散热装置的出口与温水塔的进口之间通过温水管路连接，供暖水温水管上设有温水泵，温水塔的进口通过补水管路与供暖循环水补充塔的出口连接。如利用低温余热提供给供暖循环水的热量等于供暖循环水散失的热量时，即可采用如上设置进行供暖，当供暖循环水出现损耗时，通过供暖循环水补充塔向温水塔内补充适量的供暖循环水即可。

热水塔的另一进口通过增温管路与供暖循环水增温装置的出口连接，热水塔和温水塔之间设有连接管，连接管上设有阀门。当利用低温余热提供给供暖循环水的热量小于供暖循环水散失的热量时，或硫酸生产设备临时停车时，为保证供暖，可以通过供暖循环水增温装置加热供暖循环水，进行辅助性供暖。供暖循环水增温装置可以选用硫酸制造行业中常用的蒸汽锅炉，也可以采用其他可以产生高温蒸汽的设备。

供暖水温水管上设置供暖循环水降温装置。当利用低温余热提供给供暖循环水的热量大于供暖循环水散失的热量时，为保证供暖，可以通过供暖循环水降温装置冷却供暖循环水；在冬季供暖的前期和后期因气温较高，为防止出现供暖温度过高的情况，也可以通过供暖循环水降温装置调节供暖循环水的温度；供暖循环水降温装置可以选用换热器，如管壳式换热器等。

本发明利用两转两吸制酸工艺中生成的浓度为98％的酸作为热源加热循环水进行供暖，既回收利用了硫酸生产中的低温余热，又节省了取暖所需要的能源和费用，具有节能降耗、便于维护、便于对现有技术进行改造的优点。本发明中的酸冷器可以采用阳极保护管壳式酸冷器，也可以采用其他类型的酸冷器。当使用阳极保护管壳式酸冷器时，因为阳极保护管壳式酸冷器一般采用316L不锈钢制造，而316L不锈钢在浓硫酸中的钝化效果与硫酸的浓度和温度有重要关系，浓度为98％酸在阳极保护管壳式酸冷器中的最高使用温度不能高于120℃，可正常工作在100℃左右；浓度为93％的酸在阳极保护管壳式酸冷器中的最高使用温度不能高于70℃，因此浓度为93％的酸不适合作为热源。冬季供暖只能选用浓度为98％的酸，供暖循环水采用中间水或脱盐水，不易结垢，有利于延长酸冷器和供暖系统的使用寿命。本发明不破坏原有硫酸生产设备，便于对现有技术的硫酸生产设备进行改造。在不需要供暖的春、夏、秋季节，通过关闭供暖水热水管、供暖水温水管上的阀门，打开循环水进水管、循环水出水管上的阀门即可。在需要供暖的冬季，关闭循环水进水管、循环水出水管上的阀门，打开供暖水热水管、供暖水温水管上的阀门即可使用。正常使用时，只需及时补充损耗的供暖循环水即可，便于维护。经试验，采用本发明加热的供暖循环水的温度稳定在65℃～80℃之间，完全可以满足冬季供暖的需要。本发明利用硫酸生产中的低温余热进行供暖，既有效解决了低温余热难以回收的难题，又为企业节省了大量的供暖费用，可广泛应用于硫酸生产企业中。

附图说明

图1为本发明实施例1的示意图；

图2为本发明实施例2的示意图；

图3为本发明实施例3的示意图。

如图中所示：1循环水出水管，2阀门，3阀门，4供暖水热水管，5阳极保护管壳式酸冷器，6供暖水温水管，7阀门，8阀门，9循环水进水管，10热水塔，11热水泵，12蒸汽锅炉，13阀门，14连接管，15温水塔，16散热装置，17供暖循环水补充塔，18温水泵，19阀门，20阀门，21管壳式换热器，22阀门。

具体实施方式

实施例1

如图1所示：酸冷器为阳极保护管壳式酸冷器5，阳极保护管壳式酸冷器5的管程与循环水进水管9、循环水出水管1连接，阳极保护管壳式酸冷器5的壳程与进酸管、出酸管连接，循环水进水管9、循环水出水管1上分别设有阀门8、阀门2，热水塔10的入口通过供暖水热水管4与阳极保护管壳式酸冷器5的管程出口连接，温水塔15的出口通过供暖水温水管6与阳极保护管壳式酸冷器5的管程进口连接，供暖水热水管4上设有阀门3，供暖水温水管6设有阀门7，热水塔10与散热装置16之间的热水管路上设有热水泵11，供暖水温水管6上设有温水泵18，温水塔15的进口通过补水管路与供暖循环水补充塔17的出口连接。

本发明在不需要供暖的春、夏、秋季节时，阀门3、阀门7处于关闭状态，阀门2、阀门8处于打开状态，冷却循环水通过循环水进水管9、循环水出水管1流经阳极保护管壳式酸冷器5的管程，浓度为98％的酸通过进酸管、出酸管流经阳极保护管壳式酸冷器5的壳程。

在需要供暖的冬季，在通过供暖循环水补充塔17向温水塔15中注入适量的供暖循环水，供暖循环水选用中间水，关闭阀门2、阀门8，同时打开阀门3、阀门7，在温水泵18的作用下，温水塔15中的供暖循环水通过供暖水温水管6流入阳极保护管壳式酸冷器5的管程，与壳程中流动的浓度为98％的酸进行热交换.加热后的供暖循环水从供暖水热水管4流入热水塔10，在热水泵11的作用下，进入散热装置16，散热装置16可以选用散热片，经过散热装置16的散热，供暖循环水的温度下降，流回温水塔15，重复上述过程，即可实现持续供暖，如果供暖循环水出现损耗，通过供暖循环水补充塔17向温水塔15注入适量的供暖循环水即可。

本实施例适用于所利用低温余热提供给供暖循环水的热量等于供暖循环水散失的热量时的情况。

实施例2

如图2所示：热水塔10上设有供暖循环水增温装置，供暖循环水增温装置为蒸汽锅炉12，热水塔10和温水塔15之间设有连接管14，连接管14上设有阀门13，其他同图1。

在不需要供暖的春、夏、秋季节，本实施例同实施例1。

在需要供暖的冬季，正常供暖时本实施例与实施例1相同。

在需要供暖的冬季，当硫酸生产设备临时停车时，为了不影响供暖，可以关停温水泵18，同时打开阀门13，使热水塔10与温水塔15连通，通过蒸汽锅炉12向热水塔10内输送少量高温低压蒸汽，维持热水塔10内供暖循环水的温度，在热水泵11的作用下，供暖循环水在热水塔10、散热装置16、温水塔15形成的循环回路中流动，进行辅助性供暖。

在需要供暖的冬季，当所利用低温余热提供给供暖循环水的热量小于供暖循环水散失的热量时，供暖循环水的温度会逐渐降低，为了不影响供暖，可以通过蒸汽锅炉12向热水塔10内输送少量高温低压蒸汽，维持热水塔10内供暖循环水的温度，保证供暖。

实施例3

如图3所示：供暖水温水管6上设置供暖循环水降温装置，供暖循环水降温装置为管壳式换热器21，供暖水温水管6上加设了一个阀门19，管壳式换热器21的管程通过进水管、出水管与供暖水温水管6连接，管壳式换热器21的管程的进水管和出水管上分别设有阀门20、阀门22，其他同图2。

在不需要供暖的春、夏、秋季节，本实施例同实施例1。

在需要供暖的冬季，正常供暖时或硫酸生产设备临时停车时或当所利用低温余热提供给供暖循环水的热量小于供暖循环水散失的热量时，本实施例同实施例2，且上述情况时，阀门19处于打开状态，阀门20、阀门22处于关闭状态。

在需要供暖的冬季，当所利用低温余热提供给供暖循环水的热量大于供暖循环水散失的热量时，供暖循环水的温度会越来越高，起不到降低酸温的作用，同时一旦酸温过高，也会对阳极保护管壳式酸冷器5造成损坏，为了避免酸温过高，可以关闭阀门19，同时打开阀门20，阀门22，使供暖循环水流经管壳式换热器21的管程，同时在管壳式换热器21的壳程中通入冷水，对管程中的供暖循环水进行持续降温，即可以保证本发明正常运转实施。

在需要供暖的冬季，特别是冬季的初期和末期，气温较高，为了防止出现供暖温度过热的现象，关闭阀门19，同时打开阀门20、阀门22，使供暖循环水流经管壳式换热器21的管程，同时在管壳式换热器21的壳程中通入冷水，对管程中的供暖循环水进行降温，将供暖循环水的温度降低到合适的温度，使用调温后的供暖循环水继续供暖。

本发明不局限于以上实施例，供暖循环水也可以采用脱盐水或其他不易结垢的水，供暖循环水增温装置和供暖循环水降温装置也可以采用本领域技术人员想到的其他的现有技术的装置。

Claims (5)

1.一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，包括酸冷器，酸冷器分为管程和壳程，壳程与进酸管、出酸管连接，管程与循环水进水管、循环水出水管连接，循环水进水管、循环水出水管上均设有阀门，酸冷器的管程还通过供暖水热水管、供暖水温水管与供暖装置连接，所述酸冷器的管程的出口通过供暖水热水管与供暖装置的进口连接，酸冷器的管程的进口通过供暖水温水管与供暖装置的出口连接，其特征在于所述的酸冷器为阳极保护管壳式酸冷器，所述的供暖装置包括热水塔、散热装置，温水塔；热水塔的入口通过供暖水热水管与阳极保护管壳式酸冷器的管程出口连接，温水塔的出口通过供暖水温水管与阳极保护管壳式酸冷器的管程进口连接，供暖水热水管、供暖水温水管上均设有阀门，热水塔的出口与散热装置的进口之间通过热水管路连接，热水管路上设有热水泵，散热装置的出口与温水塔的进口之间通过温水管路连接，供暖水温水管上设有温水泵，温水塔的进口通过补水管路与供暖循环水补充塔的出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，其特征在于热水塔的另一进口通过增温管路与供暖循环水增温装置的出口连接，热水塔和温水塔之间设有连接管，连接管上设有阀门。

3.根据权利要求2所述的一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，其特征在于供暖循环水增温装置为蒸汽锅炉。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，其特征在于供暖水温水管上设置供暖循环水降温装置。

5.根据权利要求4所述的一种利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，其特征在于所述的供暖循环水降温装置为换热器。

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