CN212565819U - 一种硫磺回收装置尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硫磺回收装置尾气处理系统，包括尾气焚烧单元、余热回收单元，所述尾气焚烧单元包括燃烧器和焚烧炉，所述燃烧器与所述焚烧炉连接，所述焚烧炉与所述余热回收单元连接，还包括催化反应装置，所述催化反应装置与所述余热回收单元连接，经过焚烧炉燃烧后的烟气通过余热回收单元后进入催化反应装置，所述催化反应装置将烟气中的烃类和/或CO充分氧化成CO₂和水后排出。本实用新型在不提高焚烧温度的情况下，通过低温催化技术，将焚烧后烟气中的未燃烃类和/或CO氧化成CO₂和水，降低污染物排放，同时设置余热回收系统，将催化反应生成热回收利用，减少燃料消耗，取得了良好的效果。

Description

一种硫磺回收装置尾气处理系统

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，具体而言，涉及一种硫磺回收装置尾气处理系统。

背景技术

硫磺回收装置焚烧炉采用热焚烧工艺，通过高温氧化对尾气中H2S等多种有毒有害气体进行处理，其主要作用是保证硫磺尾气中硫类物质(H2S、COS、CS2等)完全燃烧生成二氧化硫，同时将尾气中的烃类氧化成二氧化碳和水，是保证装置废气达标排放的关键设备。

硫磺回收装置焚烧炉设计温度指标为600℃～800℃，在实际生产控制中，炉膛温度控制越低则越节省燃料，硫化氢的燃点为280℃，燃点低，焚烧炉焚烧温度在500℃以上，硫化氢可以完全反应，因此实际装置运行过程中，炉膛温度多控制在550℃～650℃之间，焚烧炉膛温度低，尾气中的烃类及一氧化碳存在燃烧不完全，烟气排放中CO值偏高，CO也是大气污染物之一，根据实际运行数据统计，焚烧后的烟气中CO浓度都在500～2000ppm，远远超出排放标准要求。

因此焚烧炉焚烧后的烟气排放CO浓度高的问题有待解决，现有工艺是通过提高焚烧温度的方法解决CO焚烧不完全的问题，这种工艺虽然可以降低CO排放量，但也存在两个负面问题：第一，提高焚烧温度后，燃料消耗量大幅增加，生产成本增高；第二，炉膛温度提高，同时造成烟气中NO_X的生成量增加，通过燃烧难以控制，出现NO_X污染物排放量超标问题。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，现有技术中，尾气处理时烃类和/或CO焚烧不完全，或者提高炉温将烃类和/或CO完全焚烧时燃料消耗大幅增加，且会出现NO_x超标的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种硫磺回收装置尾气处理系统，包括尾气焚烧单元、余热回收单元，所述尾气焚烧单元包括燃烧器和焚烧炉，所述燃烧器与所述焚烧炉连接，所述焚烧炉与所述余热回收单元连接，还包括催化反应装置，所述催化反应装置与所述余热回收单元连接，经过焚烧炉燃烧后的烟气通过余热回收单元后进入催化反应装置，所述催化反应装置将烟气中的烃类和/或CO充分氧化成CO₂和水后排出。

一般情况下，焚烧炉2内的温度越低，消耗的燃料越少，燃烧产生的NO_x也越少，通过催化反应装置的设置，在不提高焚烧炉燃烧温度的情况下，将焚烧炉中未燃尽的烃类和/或CO充分氧化成CO₂和水，避免了提高焚烧炉内燃烧温度带来的燃料消耗，并防止了NO_x的产生，确保了处理后的尾气符合排放标准。

进一步的，在所述催化反应装置上设置有烟气入口和烟气掺和口，所述烟气入口与所述余热回收单元相连，所述烟气掺和口通过管道与所述焚烧炉相连，所述管道上设置有掺和烟气调节阀。

焚烧炉排出的烟气在500℃～650℃之间，通过余热回收单元后，温度降至330℃左右，然后进入催化反应装置，催化反应的温度通常在280℃～500℃之间，当装置处理量减小，焚烧炉出口烟气量减少，余热回收单元出口温度难以维持在280℃以上时，会导致催化反应装置内的温度低于最佳的反应温度，此时将焚烧炉与所述催化反应装置连接可向催化反应装置中通入高温烟气，从而确保催化反应装置内的温度处于合理范围，所述掺和烟气调节阀用于控制进入催化反应装置的高温烟气量，从而精确控制催化反应装置的内部温度。

进一步的，所述余热回收单元包括相连接的蒸汽过热器和蒸汽发生器。

所述蒸汽发生器与高温烟气换热将水加热成蒸汽后输入蒸汽过热器，所述蒸汽在蒸汽过热器中与焚烧炉排出的高温烟气换热形成过热蒸汽，所述过热蒸汽可供给其他产线使用，实现高温烟气余热的有效回收利用

进一步的，还包括空气换热器，所述空气换热器与所述催化反应装置连接，用于对催化反应装置排出烟气的余热回收。

烟气经过催化反应装置后温度会提升5℃～20℃，此时温度较高，仍然具备很高的余热回收利用价值，设置空气换热器可以将催化反应装置排出的烟气的余热进一步回收利用，提高资源利用率。

进一步的，还包括助燃空气鼓风机，所述助燃空气鼓风机与所述催化反应装置连接，用于向所述催化反应装置输送助燃空气。

所述助燃空气鼓风机用于向所述催化反应装置中输送助燃空气，以确保催化反应的顺利进行。

进一步的，所述助燃空气鼓风机和所述催化反应装置之间设置有补充空气调节阀。

所述补充空气调节阀用于控制进入催化反应装置的助燃空气量，一方面用于控制催化反应装置内部的温度，另一方面控制进入催化反应装置的氧气量，从而确保催化反应装置中的烃类和/或CO被完全氧化。

进一步的，在所述空气换热器上设置有换热器烟气出口，所述换热器烟气出口上设置有烟气分析仪。

所述烟气分析仪用于监控换热器烟气出口的烃类和/或CO的浓度，便于排气质量的实时监控。

进一步的，所述烟气分析仪与所述补充空气调节阀关联设置，根据所述换热器烟气出口中烃类和/或CO的浓度调节进入催化反应装置的助燃空气量。

具体的，将所述烟气分析仪与所述补充空气调节阀的开度关联设置，可以根据换热器烟气出口中的烃类和/或CO浓度实时调节进入催化反应装置的助燃空气量，从而确保催化反应装置中的氧气量充足，进一步确保催化反应的正常进行。

进一步的，所述助燃空气鼓风机还通过空气换热器与所述燃烧器和焚烧炉连接，所述助燃空气鼓风机送出的助燃空气在空气换热器中被催化反应装置排出的烟气预热后送入燃烧器和焚烧炉中。

将送入燃烧器和焚烧炉的助燃空气通过空气换热器预热，可以充分利用烟气余热，经过预热的助燃空气送入燃烧器和焚烧炉参与燃烧，可加速燃烧过程，保证焚烧炉内的稳定燃烧，提高燃烧效率，节省10％～15％的燃料消耗。

进一步的，所述催化反应装置中使用的催化剂的工作温度在280℃～500℃之间。

当所述催化剂的工作温度在280℃～500℃之间时，可以确保烟气中的烃类和/或CO催化反应的速度，避免反应不完全的情况发生。

相对于现有技术，本实用新型所述的硫磺回收装置尾气CO处理系统具有以下优势：本实用新型在不提高焚烧温度的情况下，通过低温催化技术，将焚烧后烟气中的未燃烃类和/或CO充分氧化成CO₂和水，降低污染物的排放，同时设置余热回收系统，将催化反应生成热回收利用，减少燃料消耗10％～15％，降低装置运行成本，本实用新型能够适应硫磺装置尾气高SO2浓度(SO₂<200PPMV)的苛刻条件，在高含硫烟气条件下长周期运行，且CO排放值小于50ppmv。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述硫磺回收装置尾气CO处理系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、燃烧器；2、焚烧炉；3、蒸汽过热器；4、蒸汽发生器；5、催化反应装置；6、补充空气调节阀；7、空气换热器；8、助燃空气鼓风机；9、换热器烟气出口；10、尾气入口；11、过热蒸汽出口；12、蒸汽入口；13、入水口；14、烟气入口；15、烟气分析仪；16、高温烟气出口；17、掺和烟气调节阀；18、烟气掺和口。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图具体描述本实用新型实施例的一种硫磺回收装置尾气处理系统。

实施例1

本实施例提供一种硫磺回收装置尾气处理系统，如图1所示，所述硫磺回收装置尾气处理系统包括尾气焚烧单元、余热回收单元，所述尾气焚烧单元包括燃烧器1和焚烧炉2，所述余热回收单元包括蒸汽过热器3和蒸汽发生器4，所述燃烧器1与所述焚烧炉2连接，所述焚烧炉2与所述蒸汽过热器3连接，所述蒸汽过热器3与所述蒸汽发生器4连接，还包括催化反应装置5，所述催化反应装置5与所述蒸汽发生器4连接，尾气、燃料气以及助燃空气组成的混合气经过焚烧炉2的燃烧后形成烟气排出，所述烟气依次通过蒸汽过热器3和蒸汽发生器4后进入催化反应装置5，所述催化反应装置5将烟气中的烃类和/或CO充分氧化成CO₂和水后排出，一般情况下，焚烧炉2内的温度越低，消耗的燃料越少，燃烧产生的NO_x也越少，本实用新型通过催化反应装置5的设置，在不提高焚烧炉2燃烧温度的情况下，将焚烧炉2中未燃尽的烃类和/或CO充分氧化成CO₂和水，避免了提高焚烧炉2内燃烧温度带来的燃料消耗，并防止了NO_x的产生，确保了处理后的尾气符合排放标准，具体的，在所述催化反应装置5上设置有烟气入口14，所述蒸汽发生器4通过烟气入口14与所述催化反应装置5连接，需要说明的是，所述余热回收单元也可以是其他具有热量回收功能的结构或者设备。

具体的，所述燃烧器1设置在所述焚烧炉2一端，所述蒸汽过热器3设置在所述焚烧炉2的另一端，所述蒸汽过热器3还与蒸汽发生器4连接，所述焚烧炉2中排出的烟气依次经过蒸汽过热器3和蒸汽发生器4，所述蒸汽发生器4上设置有入水口13，通过入水口13进入蒸汽发生器4内部的水被烟气蒸发成蒸汽，所述蒸汽通过蒸汽入口12送入蒸汽过热器3中，送入蒸汽过热器3中的蒸汽被焚烧炉2排出的烟气加热成过热蒸汽，所述过热蒸汽通过过热蒸汽出口11排出，另作他用，容易想到的是，所述蒸汽入口12也可以同时连接其他蒸汽来源，以便提高烟气余热吸收效率。

具体的，在所述焚烧炉2上设置有高温烟气出口16，在所述催化反应装置5上设置有烟气掺和口18，所述高温烟气出口16和烟气掺和口18通过管道连接，用于向所述催化反应装置5中输送高温烟气，在现有技术中，焚烧炉2排出的烟气在500℃～650℃之间，通过蒸汽过热器3和蒸汽发生器4，温度降至330℃左右，然后进入催化反应装置5，催化反应的温度通常在280℃～500℃之间，当装置处理量减小，焚烧炉出口烟气量减少，余热回收单元出口温度难以维持在280℃以上时，催化反应装置内的温度低于最佳的反应温度，此时将焚烧炉2与所述催化反应装置5连接可向催化反应装置5中通入高温烟气，从而确保催化反应装置5内的温度处于合理范围，需要说明的是，所述管道可以设置在所述蒸汽过热器3和蒸汽发生器4的外部，也可以设置在所述蒸汽过热器3和蒸汽发生器4的内部。

作为本实用新型的一个较佳的实施例，在所述高温烟气出口16和烟气掺和口18之间设置有掺和烟气调节阀17，所述掺和烟气调节阀17用于控制进入所述催化反应装置5的高温烟气量，从而精确控制催化反应装置5的内部温度，本实用新型可以在高含硫的条件下，将烟气的可燃成分完全氧化分解，CO排放值小于50ppmv。

在本实施例中，所述余热回收单元还包括空气换热器7，所述空气换热器7与所述催化反应装置5连接，用于对催化反应装置5排出烟气的余热回收，一般情况下，烟气经过催化反应装置5后温度会提升5℃～20℃，此时温度较高，仍然具备很高的余热回收利用价值，设置空气换热器7可以将催化反应装置5排出的烟气的余热进一步回收利用，提高资源利用率。

具体的，所述硫磺回收装置尾气处理系统还包括助燃空气鼓风机8，所述助燃空气鼓风机8与所述催化反应装置5连接，用于向所述催化反应装置5输送助燃空气，所述助燃空气鼓风机8用于向所述催化反应装置5中输送助燃空气，以确保催化反应的顺利进行。

较佳的，所述助燃空气鼓风机8和所述催化反应装置5之间设置有补充空气调节阀6，所述补充空气调节阀6用于控制进入催化反应装置5的助燃空气量，一方面用于控制催化反应装置5内部的温度，另一方面控制进入催化反应装置5的氧气量，从而确保催化反应装置5中的烃类和/或CO被完全氧化，具体的，当所述焚烧炉2烟气中的烃类和/或CO浓度高时，催化反应装置5反应温升增加幅度较大，同时需要更多的氧气，此时调节补充空气调节阀6增加空气量，既可以满足尾气的充分氧化反应，也可以控制催化反应装置5内的温度。

在本实施例中，在所述空气换热器7上设置有换热器烟气出口9，在所述换热器烟气出口9上设置有烟气分析仪15，所述烟气分析仪15用于监控换热器烟气出口9的烃类和/或CO的浓度，便于排气质量的实时监控。

作为本实用新型的一个较佳的实施例，所述烟气分析仪15与所述补充空气调节阀6关联设置，根据所述换热器烟气出口9中烃类和/或CO的浓度调节进入催化反应装置5的助燃空气量，具体的，将所述烟气分析仪15与所述补充空气调节阀6的开度关联设置，可以根据换热器烟气出口9中的烃类和/或CO浓度实时调节进入催化反应装置5的助燃空气量，从而确保催化反应装置5中的氧气量充足，进一步确保催化反应的正常进行。

较佳的，所述助燃空气鼓风机8还通过空气换热器7与所述燃烧器1和焚烧炉2连接，所述助燃空气鼓风机8送出的助燃空气在空气换热器7中被催化反应装置5排出的烟气预热后送入燃烧器1和焚烧炉2中，可以想到的，所述助燃空气可以从一条气路经过燃烧器1后进入焚烧炉2，也可以通过两条气路分别进入燃烧器1和焚烧炉2中，将送入燃烧器1和焚烧炉2的助燃空气通过空气换热器7预热，可以充分利用烟气余热，经过预热的助燃空气送入燃烧器1和焚烧炉2，参与燃烧，可加速燃烧过程，保证焚烧炉2内的稳定燃烧，提高燃烧效率，节省10％～15％的燃料消耗，在本实施例中，在所述焚烧炉2上设置有尾气入口10，用于向所述焚烧炉2中送入尾气。

从换热器烟气出口9排出的烟气温度在180℃～220℃左右，烟气温度大于露点温度，空气换热器7可采用金属换热器。

在本实施例中，所述催化反应装置5中使用的催化剂的工作温度在280℃～500℃之间，具体的，所述催化剂可以在330℃、350℃、380℃、400℃、450℃、480℃下正常工作，容易想到的是，可以根据具体烟气中烃类和/或CO的种类和含量选择能够在280℃～500℃条件下稳定工作的催化剂，优选的，所述催化剂可以在高含硫烟气条件下长周期运行，具体的，所述高含硫烟气是指SO₂<200PPMV的烟气，当采用本实用新型所述催化剂的时候，工作温度在280℃～500℃之间时，可以确保烟气中的烃类和/或CO催化反应的速度，避免反应不完全的情况发生，需要了解的是，普通催化剂不能用在硫磺回收装置烟气高含硫的条件中，普通催化剂在含有SO₂组成条件下，会短时间内失活。

需要说明，本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“尾端”、“首端”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种硫磺回收装置尾气处理系统，包括尾气焚烧单元、余热回收单元，所述尾气焚烧单元包括燃烧器(1)和焚烧炉(2)，所述燃烧器(1)与所述焚烧炉(2)连接，所述焚烧炉(2)与所述余热回收单元连接，其特征在于，还包括催化反应装置(5)，所述催化反应装置(5)与所述余热回收单元连接，经过焚烧炉(2)燃烧后的烟气通过余热回收单元后进入催化反应装置(5)，所述催化反应装置(5)将烟气中的烃类和/或CO充分氧化成CO₂和水后排出。

2.如权利要求1所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，在所述催化反应装置(5)上设置有烟气入口(14)和烟气掺和口(18)，所述烟气入口(14)与所述余热回收单元相连，所述烟气掺和口(18)通过管道与所述焚烧炉(2)相连，所述管道上设置有掺和烟气调节阀(17)。

3.如权利要求2所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，所述余热回收单元包括相连接的蒸汽过热器(3)和蒸汽发生器(4)。

4.如权利要求1-3中任一项所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，还包括空气换热器(7)，所述空气换热器(7)与所述催化反应装置(5)连接，用于对催化反应装置(5)排出烟气的余热回收。

5.如权利要求4所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，还包括助燃空气鼓风机(8)，所述助燃空气鼓风机(8)与所述催化反应装置(5)连接，用于向所述催化反应装置(5)输送助燃空气。

6.如权利要求5所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，所述助燃空气鼓风机(8)和所述催化反应装置(5)之间设置有补充空气调节阀(6)。

7.如权利要求6所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，在所述空气换热器(7)上设置有换热器烟气出口(9)，所述换热器烟气出口(9)上设置有烟气分析仪(15)。

8.如权利要求7所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，所述烟气分析仪(15)与所述补充空气调节阀(6)关联设置，根据所述换热器烟气出口(9)中烃类和/或CO的浓度调节进入催化反应装置(5)的助燃空气量。

9.如权利要求5-8中任一项所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，所述助燃空气鼓风机(8)还通过空气换热器(7)与所述燃烧器(1)和焚烧炉(2)连接，所述助燃空气鼓风机(8)送出的助燃空气在空气换热器(7)中被催化反应装置(5)排出的烟气预热后送入燃烧器(1)和焚烧炉(2)中。

10.如权利要求9所述的一种硫磺回收装置尾气处理系统，其特征在于，所述催化反应装置(5)中使用的催化剂的工作温度在280℃～500℃之间。

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