CN114738717A - 一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，包括以下步骤：第一蒸发器回收焚硫炉出口高温工艺气的热量，产出高压饱和蒸汽，降温后工艺气体进入低温过热器，将高压饱和蒸汽加热为过热蒸汽，工艺气体温度降至400℃进入转化器的Ⅰ段催化室，工艺气体温度升高，再从转化器的Ⅰ段催化室出口进入到高温过热器内部，将低温过热器出口高压蒸汽再升温，产出高温高压蒸汽。本发明通过在硫磺制酸焚硫转化工序工艺气降温工艺线路上设置蒸发器、低温过热器和高温过热器，使用不同温度工艺气体加热工艺气，同时回收硫磺燃烧和S02氧化为S03的化学反应热，产出更高参数的高压高温蒸汽，用更高压高温蒸汽驱动汽轮机，提高了汽轮机的能量利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及焚硫转化工序热量回收技术领域，具体为一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法。
背景技术
目前硫磺制酸装置中，焚硫转化工序硫磺燃烧产生的高温工艺气体(含S02)进入焚硫炉后设置的余热锅炉产出中压饱和蒸汽(4.0MPa(g)),降温后工艺气体送入转化器，转化器内催化剂分段布置，工艺气体中S02在各段催化剂的作用下氧化为S03，氧化反应为放热反应，工艺气升高，氧化反应进程减缓，在转化器各段出口设置余热回收系统换热设备，加热余热锅炉产生的中压饱和蒸汽为中温中压过热蒸汽，中温中压过热蒸汽送入汽轮机可用于驱动发电、风机或泵等设备。在电力行业普遍采用高压蒸汽轮机发电，其主要原因是其能量转换效率，要高于中温中压参数的蒸汽轮机，现有的硫磺制酸焚硫转化工序，大多数产生的工艺气压力较小、温度较低，压力较小、温度较低的工艺气对汽轮机进行推动时，造成汽轮机的能量利用率较低，为此，提出一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，以解决上述背景技术中提出的大多数产生的工艺气压力较小、温度较低，压力较小、温度较低的工艺气对汽轮机进行推动时，造成汽轮机的能量利用率较低问题。
为实现上述目的，本发明提供如下制备方法：一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，包括以下步骤：
S1、选择第一制酸装置或第二制酸装置对硫磺制酸产高压蒸汽进行生产；
S2、选择第一制酸装置生产时，在硫磺制酸焚硫转化工序中焚硫炉工艺气出口设置第一蒸发器，第一蒸发器工艺气出口设置有低温过热器，低温过热器工艺气出口设置有转化器，并且在转化器的Ⅰ段催化室的出口设置有高温过热器，第一蒸发器回收焚硫炉出口高温工艺气的热量，产出高压饱和蒸汽，降温后工艺气体进入低温过热器，将高压饱和蒸汽加热为过热蒸汽，工艺气体温度降至400℃进入转化器的Ⅰ段催化室，在转化器的Ⅰ段催化室内部催化剂的作用下将工艺气体中的SO2氧化成为SO3，工艺气体温度升高，再从转化器的Ⅰ段催化室出口进入到高温过热器内部，将低温过热器出口高压蒸汽再升温，产出高温高压蒸汽。
优选的，所述第一制酸装置包括焚硫炉、汽包、第一蒸发器、低温过热器、高温过热器和转化器，所述焚硫炉的出气口与第一蒸发器的工艺气进口相连通，所述第一蒸发器的工艺气出口与低温过热器的工艺气进口相连通，所述第一蒸发器的冷媒进口端和冷媒出口端分别与汽包的出水端与进水端相连通，所述低温过热器与转化器相连接，所述转化器的Ⅰ段催化室工艺气出口与高温过热器的工艺气进口相连通，所述汽包的蒸汽出口与低温过热器的冷媒进口相连通，所述低温过热器的冷媒出口与高温过热器的冷媒进口相连通。
优选的，所述高温过热器的工艺气出口与转化器Ⅱ段催化室的工艺气进口相连通；
所述低温过热器的工艺气出口与转化器的Ⅰ段催化室工艺气进口相连通。
优选的，在S2中选择第一制酸装置生产时，所述高压饱和蒸汽压力≥10Mpa(g)，所述过热蒸汽温度375±25℃，高温高压蒸汽温度520±30℃。
优选的，在S1中选择第二制酸装置生产时，在硫磺制酸焚硫转化工序中焚硫炉工艺气出口设置第一蒸发器，第一蒸发器工艺出气口设置高温过热器，高温过热器工艺气出口设置第二蒸发器，第二蒸发器工艺气出口设置有转化器，转化器的催化室内设有催化剂，转化器的Ⅰ段催化室工艺气出口设置有低温过热器，第一蒸发器和第二蒸发器回收焚硫炉出口高温工艺气体的热量，产出高压饱和蒸汽，工艺气体温度降低后进入到转化器的Ⅰ段催化室内，在转化器的Ⅰ段催化室内部催化剂的作用下将SO2氧化成为SO3，工艺气温度升高后进入转化器的Ⅰ段催化室工艺气出口连通的低温过热器，将第一蒸发器和第二蒸发器产生的高饱和蒸汽加热为过热蒸汽，过热蒸汽送入到高温过热器，用更高温度的工艺气加热产出高温高压蒸汽。
优选的，所述第二制酸装置包括焚硫炉、汽包、第一蒸发器、高温过热器、第二蒸发器、转化器和低温过热器，所述焚硫炉的工艺气出气口与第一蒸发器的工艺气进口相连通，所述第一蒸发器的工艺气出口与高温过热器的工艺气进口相连通，所述高温过热器的工艺气出口与第二蒸发器的工艺气进口相连通，所述第二蒸发器的工艺气出口与转化器的Ⅰ段催化室工艺气入口相连通，所述转化器的Ⅰ段催化室工艺气出口与低温过热器的工艺气入口相连通，所述第一蒸发器和第二蒸发器的冷媒出口端和冷媒进口端分别与汽包的入水端和出水端相连通，所述汽包的蒸汽出口端与低温过热器的冷媒进口相连通，所述低温过热器的冷媒出口与高温过热器的冷媒进口相连通。
优选的，所述低温过热器的工艺气出口与转化器的Ⅱ段催化室工艺气进口相连通。
优选的，在S1中选择第二制酸装置生产时，所述高压饱和蒸汽压力≥10Mpa(g)，所述过热蒸汽温度375±25℃，高温高压蒸汽温度520±30℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在硫磺制酸焚硫转化工序工艺气降温工艺线路上设置蒸发器、低温过热器和高温过热器，使用不同温度工艺气体加热工艺气，同时回收硫磺燃烧和S02氧化为S03的化学反应热，产出更高参数的高压高温蒸汽，用更高压高温蒸汽驱动汽轮机，提高了汽轮机的能量利用效率。
附图说明
图1为本发明的实施例一工艺流程示意图；
图2为本发明的实施例二工艺流程示意图。
图中：1、焚硫炉；2、汽包；3、第一蒸发器；4、低温过热器；5、高温过热器；10、第二蒸发器；11、第三蒸发器；12、转化器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的制备方法进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，包括以下步骤：
S1、选择第一制酸装置对硫磺制酸产高压蒸汽进行生产；
S2、选择第一制酸装置生产时，在硫磺制酸焚硫转化工序中焚硫炉1工艺气出口设置第一蒸发器3，第一蒸发器3工艺气出口设置有低温过热器4，低温过热器4工艺气出口设置有转化器12，并且在转化器12的Ⅰ段催化室的出口设置有高温过热器5，第一蒸发器3回收焚硫炉1出口高温工艺气的热量，产出高压饱和蒸汽，降温后工艺气体进入低温过热器4，将高压饱和蒸汽加热为过热蒸汽，工艺气体温度降至400℃进入转化器12的Ⅰ段催化室，在转化器12的Ⅰ段催化室内部催化剂的作用下将工艺气体中的SO2氧化成为SO3，工艺气体温度升高，再从转化器12的Ⅰ段催化室出口进入到高温过热器5内部，将低温过热器4出口高压蒸汽再升温，产出高温高压蒸汽。
其中，第一制酸装置包括包括焚硫炉1、汽包2、第一蒸发器3、低温过热器4、高温过热器5和转化器12；
焚硫炉1进料端连通有硫磺进入管和进气管，硫磺进入管将液体硫磺通入焚硫炉1炉内，进气管用于将空气输送到焚硫炉1内部，空气和硫磺在焚硫炉1内焚烧。汽包2给水端连通有给水管，给水管用于将外界的水源通入到汽包2内部，降低工艺气的温度。高温过热器5冷媒出口连通有高温高压蒸汽排出管，排出的高温高压蒸汽可以送至下游用汽设备。
其中，焚硫炉1的出气口与第一蒸发器3的工艺气进口相连通，第一蒸发器3的工艺气出口与低温过热器4的工艺气进口相连通，第一蒸发器3的冷媒进口端和冷媒出口端分别与汽包2的出水端与进水端相连通，低温过热器4的工艺气出口与转化器12的Ⅰ段催化室工艺气进口相连通，转化器12的Ⅰ段催化室工艺气出口与高温过热器5的工艺气进口相连通，汽包2的蒸汽出口与低温过热器4的冷媒进口相连通，低温过热器4的冷媒出口与高温过热器5的冷媒进口相连通；高温过热器5的工艺气出口与转化器12Ⅱ段催化室的工艺气进口相连通。
在硫磺制酸焚硫转化工序焚硫炉1工艺气出口设置第一蒸发器3，第一蒸发器3工艺气出口设置有低温过热器4，低温过热器4工艺气出口设置有转化器12，并且在转化器12的Ⅰ段催化室的出口设置有高温过热器5，第一蒸发器3回收焚硫炉1出口高温工艺气的热量，产出高压饱和蒸汽，降温后工艺气体进入低温过热器4，将高压饱和蒸汽加热为过热蒸汽，工艺气体温度降至400℃进入转化器12的Ⅰ段催化室，在转化器12的Ⅰ段催化室内部催化剂的作用下将工艺气体中的SO2氧化成为SO3，工艺气体温度升高，再从转化器12的Ⅰ段催化室出口进入到高温过热器5内部，将低温过热器4出口高压蒸汽再升温，产出高温高压蒸汽。
工作原理：使用时，将液体硫磺喷入焚硫炉1内燃烧，在燃烧时通入大量的空气，使得液体硫磺燃烧的更充分，并产生含有SO2的高温工艺气体温度～1000℃，高温工艺气体进入到第一蒸发器3，并且在汽包2中通入冷水，用于高温的工艺气体降温，使得部分给水汽化产生汽水混合物，汽水混合物在汽包2中分离，液相给水继续进入第一蒸发器3循环受热，汽包2分离出的高压饱和蒸汽压力≥10MPag送入低温过热器4，低温过热器4与第一蒸发器3出口工艺气体换热，工艺气温度降至400℃左右，高压蒸汽温度加热至375±25℃；工艺气进入转化器12的Ⅰ段催化室，转化器12的催化室内设有催化剂，在催化剂的作用下将部分S02氧化为S03，工艺气温度升高后进入高温过热器5，与低温过热器4出口的高压过热蒸汽换热，工艺气温度降低后通入转化器12Ⅱ段催化室继续下步反应。其中，高压蒸汽温度过热至520±30℃；传统硫磺制酸中温中压过热器蒸汽3.82MPa,420℃，高压蒸汽11MPa,550℃，入行等焓值则算后，能量转换效率相比传统提高10％以上。
实施例二
请参阅图2，本发明提供以下方案：与实施例一不同的是：本实施例中选用了第二制酸装置进行生产：
一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，包括以下步骤：
S1、选择第二制酸装置对硫磺制酸产高压蒸汽进行生产；
S2、选择第二制酸装置生产时，在硫磺制酸焚硫转化工序中焚硫炉1出口设置第一蒸发器10，第一蒸发器10工艺出气口设置高温过热器5，高温过热器5工艺气出口设置第二蒸发器11，第二蒸发器11工艺气出口设置有转化器12，转化器12的催化室内设有催化剂，转化器12的Ⅰ段催化室工艺气出口设置有低温过热器4，第一蒸发器10和第二蒸发器11回收焚硫炉1出口高温工艺气体的热量，产出高压饱和蒸汽，工艺气体温度降低后进入到转化器12的Ⅰ段催化室内，在转化器12的Ⅰ段催化室内部催化剂的作用下将SO2氧化成为SO3，工艺气温度升高后进入转化器12的Ⅰ段催化室工艺气出口连通的低温过热器4，将第一蒸发器10和第二蒸发器11产生的高饱和蒸汽加热为过热蒸汽，过热蒸汽送入到高温过热器5，用更高温度的工艺气加热产出高温高压蒸汽。
第二制酸装置包括焚硫炉1、汽包2、第一蒸发器10、高温过热器5、第二蒸发器11、转化器12和低温过热器4，焚硫炉1的工艺气出气口与第一蒸发器10的工艺气进口相连通，第一蒸发器10的工艺气出口与高温过热器5的工艺气进口相连通，高温过热器5的工艺气出口与第二蒸发器11的工艺气进口相连通，第二蒸发器11的工艺气出口与转化器12的Ⅰ段催化室工艺气入口相连通，转化器12的Ⅰ段催化室工艺气出口与低温过热器4的工艺气入口相连通，第一蒸发器10和第二蒸发器11的冷媒出口端和冷媒进口端分别与汽包2的入水端和出水端相连通，汽包2的蒸汽出口端与低温过热器4的冷媒进口相连通，低温过热器4的冷媒出口与高温过热器5的冷媒进口相连通。低温过热器4的工艺气出口与转化器12的Ⅱ段催化室工艺气进口相连通。
焚硫炉1进料端分别连通有硫磺进入管和进气管；硫磺进入管用于通入液体硫磺，进气管用于通入大量的空气，给液体硫磺提供助燃剂。
汽包2入水端连接有给水管，给水管一端连接管有给水泵，用于对汽包2提供水源。
工作原理：使用时，首先将液体硫磺喷入焚硫炉1内部，并且在焚硫炉1内部通入大量的空气，使得液体硫磺在焚硫炉1内部充分燃烧后产生高温的SO2，此时高温的SO2温度为1000℃，并且将高温的工艺气体依次输送到第一蒸发器10、高温过热器5和第二蒸发器11内部，并且在第一蒸发器10和第二蒸发器11双向连接有汽包2，并且在汽包2一侧注入高压给水，此时高温工艺气体进入到第一蒸发器10，与汽包2送入炉水换热产生汽水混合物，工艺气的温度下降到600℃左右再进入到高温过热器5与高压蒸汽换热，工艺气温度降至550℃，再进入到第二蒸发器11，继续与汽包2送入炉水换热产生汽水混合物，此时工艺气离开第二蒸发器11后的温度为400℃左右，同时第一蒸发器10和第二蒸发器11内产生的汽水混合物在汽包2中分离，产出高压饱和蒸汽高压饱和蒸汽压力≥10Mpag，同时400℃左右的工艺气进入到转化器12的Ⅰ段催化室内部，在转化器12的Ⅰ段催化室内再催化剂的作用下将SO2氧化成为SO3，此氧化反应为放热反应，工艺气的温度升高后进入低温过热器4，在低温过热器4内工艺气与汽包2出口的高压饱和蒸汽换热，工艺气温度降低的后进入到转化器12的Ⅱ段催化室，继续催化氧化。汽包2出口高压饱和蒸汽经过低温过热器4换热后升温至415±15℃，再送入高温过热器5过热至520±30℃，成为高压蒸汽外送至下游用汽设备。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、选择第一制酸装置或第二制酸装置对硫磺制酸产高压蒸汽进行生产；
S2、选择第一制酸装置生产时，在硫磺制酸焚硫转化工序中焚硫炉(1)工艺气出口设置第一蒸发器(3)，第一蒸发器(3)工艺气出口设置有低温过热器(4)，低温过热器(4)工艺气出口设置有转化器(12)，并且在转化器(12)的Ⅰ段催化室的出口设置有高温过热器(5)，第一蒸发器(3)回收焚硫炉(1)出口高温工艺气的热量，产出高压饱和蒸汽，降温后工艺气体进入低温过热器(4)，将高压饱和蒸汽加热为过热蒸汽，工艺气体温度降至400℃进入转化器(12)的Ⅰ段催化室，在转化器(12)的Ⅰ段催化室内部催化剂的作用下将工艺气体中的SO2氧化成为SO3，工艺气体温度升高，再从转化器(12)的Ⅰ段催化室出口进入到高温过热器(5)内部，将低温过热器(4)出口高压蒸汽再升温，产出高温高压蒸汽。
2.根据权利要求1所述的一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：所述第一制酸装置包括焚硫炉(1)、汽包(2)、第一蒸发器(3)、低温过热器(4)、高温过热器(5)和转化器(12)，所述焚硫炉(1)的出气口与第一蒸发器(3)的工艺气进口相连通，所述第一蒸发器(3)的工艺气出口与低温过热器(4)的工艺气进口相连通，所述第一蒸发器(3)的冷媒进口端和冷媒出口端分别与汽包(2)的出水端与进水端相连通，所述低温过热器(4)与转化器(12)相连接，所述转化器(12)的Ⅰ段催化室工艺气出口与高温过热器(5)的工艺气进口相连通，所述汽包(2)的蒸汽出口与低温过热器(4)的冷媒进口相连通，所述低温过热器(4)的冷媒出口与高温过热器(5)的冷媒进口相连通。
3.根据权利要求2所述的一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：所述高温过热器(5)的工艺气出口与转化器(12)Ⅱ段催化室的工艺气进口相连通；
所述低温过热器(4)的工艺气出口与转化器(12)的Ⅰ段催化室工艺气进口相连通。
4.根据权利要求1所述的一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：在S2中选择第一制酸装置生产时，所述高压饱和蒸汽压力≥10Mpa(g)，所述过热蒸汽温度375±25℃，高温高压蒸汽温度520±30℃。
5.根据权利要求1所述的一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：在S1中选择第二制酸装置生产时，在硫磺制酸焚硫转化工序中焚硫炉(1)工艺气出口设置第一蒸发器(10)，第一蒸发器(10)工艺出气口设置高温过热器(5)，高温过热器(5)工艺气出口设置第二蒸发器(11)，第二蒸发器(11)工艺气出口设置有转化器(12)，转化器(12)的催化室内设有催化剂，转化器(12)的Ⅰ段催化室工艺气出口设置有低温过热器(4)，第一蒸发器(10)和第二蒸发器(11)回收焚硫炉(1)出口高温工艺气体的热量，产出高压饱和蒸汽，工艺气体温度降低后进入到转化器(12)的Ⅰ段催化室内，在转化器(12)的Ⅰ段催化室内部催化剂的作用下将SO2氧化成为SO3，工艺气温度升高后进入转化器(12)的Ⅰ段催化室工艺气出口连通的低温过热器(4)，将第一蒸发器(10)和第二蒸发器(11)产生的高饱和蒸汽加热为过热蒸汽，过热蒸汽送入到高温过热器(5)，用更高温度的工艺气加热产出高温高压蒸汽。
6.根据权利要求5所述的一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：所述第二制酸装置包括焚硫炉(1)、汽包(2)、第一蒸发器(10)、高温过热器(5)、第二蒸发器(11)、转化器(12)和低温过热器(4)，所述焚硫炉(1)的工艺气出气口与第一蒸发器(10)的工艺气进口相连通，所述第一蒸发器(10)的工艺气出口与高温过热器(5)的工艺气进口相连通，所述高温过热器(5)的工艺气出口与第二蒸发器(11)的工艺气进口相连通，所述第二蒸发器(11)的工艺气出口与转化器(12)的Ⅰ段催化室工艺气入口相连通，所述转化器(12)的Ⅰ段催化室工艺气出口与低温过热器(4)的工艺气入口相连通，所述第一蒸发器(10)和第二蒸发器(11)的冷媒出口端和冷媒进口端分别与汽包(2)的入水端和出水端相连通，所述汽包(2)的蒸汽出口端与低温过热器(4)的冷媒进口相连通，所述低温过热器(4)的冷媒出口与高温过热器(5)的冷媒进口相连通。
7.根据权利要求6所述的一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：所述低温过热器(4)的工艺气出口与转化器(12)的Ⅱ段催化室工艺气进口相连通。
8.根据权利要求5所述的一种硫磺制酸产高压蒸汽的方法，其特征在于：在S1中选择第二制酸装置生产时，所述高压饱和蒸汽压力≥10Mpa(g)，所述过热蒸汽温度375±25℃，高温高压蒸汽温度520±30℃。
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