CN217202142U

CN217202142U - 防止硫酸氢铵结晶的装置、后气处理系统和尾气发酵系统

Info

Publication number: CN217202142U
Application number: CN202122879117.XU
Authority: CN
Inventors: 杨晓斌; 岑啸; 郎佳雪; 马斌; 尤海军; 贾伟; 邹方起; 赵登科
Original assignee: Beijing Shougang Langze Technology Co ltd; Ningxia Binze New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Shougang Langze Technology Co ltd; Ningxia Binze New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2031-11-23

Abstract

本实用新型特别涉及防止硫酸氢铵结晶的装置、后气处理系统和尾气发酵系统，属于尾气处理技术领域，包括：氧化炉、省煤器、除氧器、给水预热器和汽包，所述氧化炉用以进行喷氨脱硫；所述省煤器安装于所述氧化炉的烟道下部，用以回收烟气余热；所述除氧器用以向所述省煤器给水；所述给水预热器的冷流通道两端分别连通所述省煤器和所述除氧器，用以预热排入所述省煤器的进水，进而防止硫酸氢铵结晶；所述汽包连通所述省煤器；在除氧器与省煤器之间增减一个给水预热器，高温水走管程式换热器的壳程，低温除氧水走管程从而达到给低温除氧水升温，从而使省煤器换热管升温，达到消除结晶的目的。

Description

防止硫酸氢铵结晶的装置、后气处理系统和尾气发酵系统

技术领域

本实用新型属于尾气处理技术领域，特别涉及防止硫酸氢铵结晶的装置、后气处理系统和尾气发酵系统。

背景技术

由于利用工业尾气发酵法制乙醇过程中，后气中含有少量的硫化物和一氧化碳，在对其进行热氧化过程中同时对硫化物也进行了氧化，反应生产二氧化硫，二氧化硫是导致大气污染的物质之一，对人体的危害如下：

1)二氧化硫对呼吸系统的危害最大，长期的吸入二氧化硫，容易引起呼吸系统疾病，如慢性支气管炎、肺气肿等，还会增加肺癌的发生率。

2)二氧化硫进入体内，还会使乳腺癌和大肠癌发病的风险增加。

3)二氧化硫还会损害心血管系统。

4)孕妇如果在二氧化硫的环境下，会对胎儿造成不利的影响。

为减少二氧化硫的排放量(满足国家环保及地方环保的要求)，需对烟气中的二氧化硫进行脱除处理，处理的方法是氨法脱硫，氨法脱硫的弊端是NH₄HSO₄在147℃的情况下会结晶，造成省煤器换热效率下降，同时在冷端结露产生具腐蚀性、黏粘性的液体，这种状态下烟气中的飞灰极易被NH₄HSO₄捕捉，积累在省煤器换热片上，烟气中飞灰会进一步被吸附，形成恶性循环。

实用新型内容

本申请的目的在于提供防止硫酸氢铵结晶的装置、后气处理系统和尾气发酵系统，以解决NH₄HSO₄在省煤器上结晶，造成烟气中飞灰被吸附，形成恶性循环的问题。

本实用新型实施例提供了一种防止硫酸氢铵结晶的装置，所述装置包括：

氧化炉，用以进行喷氨脱硫；

省煤器，所述省煤器安装于所述氧化炉的烟道下部，用以回收烟气余热；

除氧器，用以向所述省煤器给水；

给水预热器，用以预热排入所述省煤器的进水，进而防止硫酸氢铵结晶，所述给水预热器的冷流通道两端分别连通所述省煤器和所述除氧器；

汽包，所述汽包连通所述省煤器。

可选的，所述汽包和所述省煤器通过所述给水预热器的热流通道连通。

基于相同的实用新型构思，本申请还提供了一种后气处理系统，所述后气处理系统包括防硫酸氢铵结晶的装置；所述装置包括：

氧化炉，用以进行喷氨脱硫；

除氧器，用以向所述省煤器给水；

汽包，所述汽包连通所述省煤器。

基于相同的实用新型构思，本申请还提供了一种尾气发酵系统，发酵系统包括：

发酵系统本体，用以将工业尾气进行发酵制备乙醇；

后气处理系统，所述后气处理系统的氧化炉连通所述发酵系统本体，用以处理发酵过程产生的后气，所述后气处理系统包括防硫酸氢铵结晶的装置；所述装置包括：氧化炉、省煤器、除氧器、给水预热器和汽包，所述氧化炉用以进行喷氨脱硫；所述省煤器安装于所述氧化炉的烟道下部，用以回收烟气余热；所述除氧器用以向所述省煤器给水；所述给水预热器的冷流通道两端分别连通所述省煤器和所述除氧器，用以预热排入所述省煤器的进水，进而防止硫酸氢铵结晶；所述汽包连通所述省煤器；

污水处理系统，所述污水处理系统连通所述发酵系统本体，用以处理发酵过程产生的污水。

可选的，所述发酵系统本体包括：

气体预处理装置，用以脱除尾气中的有毒物质，得到净化的尾气；

发酵装置，与所述气体预处理装置的气体出口连接，将净化的尾气用以发酵，得到发酵成熟醪以及余气；

蒸馏装置，与所述发酵装置连接，用以将发酵成熟醪蒸馏，得到乙醇及含菌余馏水；

菌体蛋白分离装置，与所述蒸馏装置连接，用以将所述含菌余馏水分离浓缩，得到浓液及清液；

所述后气处理系统与所述发酵装置连接，用以处理发酵过程产生的后气；

所述污水处理装置与所述菌体蛋白分离装置连接，用以将所述清液净化处理。

可选的，所述系统还包括蛋白干燥装置，与所述菌体蛋白分离装置连接，用以将浓液干燥，得到干粉蛋白。

可选的，所述系统还包括BDO分离装置，连接在所述发酵装置和蒸馏装置之间，用于提取出发酵成熟醪中的乙醇和BDO混合物。

本实用新型实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例提供的防硫酸氢铵结晶的装置，包括：氧化炉、省煤器、除氧器、给水预热器和汽包，所述氧化炉用以进行喷氨脱硫；所述省煤器安装于所述氧化炉的烟道下部，用以回收烟气余热；所述除氧器用以向所述省煤器给水；所述给水预热器的冷流通道两端分别连通所述省煤器和所述除氧器，用以预热排入所述省煤器的进水，进而防止硫酸氢铵结晶；所述汽包连通所述省煤器；在除氧器与省煤器之间增减一个给水预热器，高温水走管程式换热器的壳程，低温除氧水走管程从而达到给低温除氧水升温，从而使省煤器换热管升温，达到消除结晶的目的。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有技术喷氨脱硫系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的系统的结构示意图；

附图标记：1-气体预处理系统，2-发酵系统，3-蒸馏系统，4-脱水系统，5-菌体蛋白分离系统，6-干燥系统，7-污水处理系统，8-尾气处理系统，9-CNG系统，10—无水乙醇，11-干粉蛋白，12-CNG，13-循环水系统，14-净化工业尾气，15-发酵尾气，16-精馏塔底余馏水，17-成熟醪，18-乙醇，19-粗馏余馏水，20、23-蒸汽，21、24-冷凝水，22-离心浓液，25-离心清液，26-沼气，27、28-污水，29-BDO分离系统，30-乙醇与BDO的混合物，31-废液，32-BDO，33-氧化炉、34-省煤器，35-除氧器，36-给水预热器，37-汽包。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，还需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

申请在发明过程中发现：如图1所示，现有的喷氨脱硫的装置存在如下缺点：氧化炉炉内喷氨脱硫，NH₄HSO₄在省煤器段容易结晶，且在正常运行阶段无法清理。由于NH₄HSO₄在省煤器换热管表面附着，减少热传递效果，从而增加热损失，从而增加了运行成本。低温酸蚀导致省煤器换热管的寿命降低，增加更换省煤器换热管次数，从而增加成本投入。更换省煤器换热管需停炉，停产，影响整体的运行，从而影响企业整体效益。

为了解决NH₄HSO₄在省煤器段结晶的问题。减少省煤器换热管更换次数，延长使用寿命。避免更换省煤器换热管期间停炉、停产，所带来的经济损失。由于延长省煤器换热管使用寿命，减少省煤器换热管更换次数，降低了设备投入成本。提高了省煤器换热管传热效率，提高了热利用率。实现了能量的自主循环。本申请在省煤气和除氧器之间加一个给水预热器，除氧器出来的除氧水经管程通过给水预热器，从省煤器出来的高温水，通过壳程进行热交换，进入汽包。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

根据本实用新型一种典型的实施方式，如图2所示，提供了一种防止硫酸氢铵结晶的装置，所述装置包括：

氧化炉，用以进行喷氨脱硫；

除氧器，用以向所述省煤器给水；

汽包，所述汽包连通所述省煤器。

通过在省煤气和除氧器之间加一个给水预热器，除氧器出来的除氧水经管程通过给水预热器进行预热，解决NH₄HSO₄在省煤器段结晶的问题，减少省煤器换热管更换次数，延长使用寿命。避免更换省煤器换热管期间停炉、停产，所带来的经济损失。由于延长省煤器换热管使用寿命，减少省煤器换热管更换次数，降低了设备投入成本。

作为一种可选的实施方式，汽包和所述省煤器通过所述给水预热器的热流通道连通。

采用以上设计，从省煤器出来的高温水，通过壳程进行热交换，进入汽包，提高了省煤器换热管传热效率，提高了热利用率。实现了能量的自主循环。

利用氧化炉热烟气所产生的汽水混合物(温度为160℃)，给给水预热器加热，使进省煤器的水温增加至147℃以上(NH4HSO4结晶温度为147℃)，从而解决NH4HSO4在省煤器换热管的结晶问题。

在除氧器与省煤器之间增减一个给水预热器，给水预热器的能量来自于省煤器的高温出水，高温水走管程式换热器的壳程，低温除氧水走管程从而达到给低温除氧水升温，从而使省煤器换热管升温，达到消除结晶的目的。

省煤器与给水预热器之间连接一条管道，省煤器的换热后的高温水，温度有所下降，为解决此问题减少烟气在炉膛内的停留时间，通过省煤气的烟气温度始终保持恒定从而达到热能的良性循环。

根据本实用新型另一种典型的实施方式，还提供了一种后气处理系统，所述后气处理系统包括防硫酸氢铵结晶的装置；所述装置包括：

氧化炉，用以进行喷氨脱硫；

除氧器，用以向所述省煤器给水；

汽包，所述汽包连通所述省煤器。

根据本实用新型另一种典型的实施方式，如图3所示，还提供了工业尾气发酵法制乙醇的系统，所述系统包括：

气体预处理装置，用于脱除尾气中的有毒物质，得到净化的尾气；

发酵装置，与所述气体预处理装置的气体出口连接，将净化的尾气用于发酵，得到发酵成熟醪以及余气；

蒸馏装置，与所述发酵装置连接，用于将发酵成熟醪蒸馏，得到乙醇及含菌余馏水；

菌体蛋白分离装置，与所述蒸馏装置连接，用于将所述含菌余馏水分离浓缩，得到浓液及清液；

尾气处理装置，与所述发酵装置连接，用于去除所述余气中残留的CO；

污水处理装置，与所述菌体蛋白分离装置连接，用于将所述清液净化处理。

所述的气体预处理装置包含但不限于变温吸附塔(TSA)、工业尾气压缩机、脱硫塔、加热器、脱氧塔、冷却器等，脱除气体中的有害物质，并对原料气加压；

所述的蒸馏装置包括但不限于由粗镏塔、精馏塔等组成，含菌醪液进入粗镏塔，清液进入精馏塔，粗镏塔顶馏出物同样送入精馏处理；

所述的菌体蛋白分离装置可采用卧螺离心机、蝶式离心机或板框压滤机等进行菌体蛋白分离浓缩；

所述的尾气处理装置可包含气体氧化/焚烧炉及锅炉系统；例如，氧化炉可选用蓄热式氧化炉或直燃式氧化炉；所述的焚烧炉可选用为立式或卧式焚烧炉；本实施例中，气体氧化/焚烧炉及锅炉系统包括入上提供的后气处理系统，后气处理系统的氧化炉连通所述发酵系统本体，用以处理发酵过程产生的后气，所述后气处理系统包括防硫酸氢铵结晶的装置；所述装置包括：氧化炉、省煤器、除氧器、给水预热器和汽包，所述氧化炉用以进行喷氨脱硫；所述省煤器安装于所述氧化炉的烟道下部，用以回收烟气余热；所述除氧器用以向所述省煤器给水；所述给水预热器的冷流通道两端分别连通所述省煤器和所述除氧器，用以预热排入所述省煤器的进水，进而防止硫酸氢铵结晶；所述汽包连通所述省煤器。

所述的污水处理装置可采用厌氧处理工艺，所用的厌氧反应器可选用IC反应器或UASB反应器。本发明实施例系统还可设置压缩天然气装置，与所述污水处理装置连接，用于将污水处理装置中的沼气净化处理，得到压缩天然气CNG。

本发明实施例方法发酵产生的含乙醇成熟醪送入蒸馏系统，再经过脱水可得到99.5％(v/v)的无水乙醇，之后通过与变性剂的混配可制得燃料乙醇应用

本实用新型实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本实用新型实施例提供的装置利用氧化炉热烟气所产生的汽水混合物(温度为160℃)，给给水预热器加热，使进省煤器的水温增加至147℃以上(NH4HSO4结晶温度为147℃)，从而解决NH4HSO4在省煤器换热管的结晶问题；

(2)本实用新型实施例提供的装置在除氧器与省煤器之间增减一个给水预热器，给水预热器的能量来自于省煤器的高温出水，高温水走管程式换热器的壳程，低温除氧水走管程从而达到给低温除氧水升温，从而使省煤器换热管升温，达到消除结晶的目的；

(3)本实用新型实施例提供的装置在省煤器与给水预热器之间连接一条管道，省煤器的换热后的高温水，温度有所下降，为解决此问题减少烟气在炉膛内的停留时间，通过省煤气的烟气温度始终保持恒定从而达到热能的良性循环；

(4)本实用新型实施例提供的装置解决NH₄HSO₄在省煤器段结晶的问题，减少省煤器换热管更换次数，延长使用寿命，年节约设备成本每年约5万，避免更换省煤器换热管期间停炉、停产，所带来的经济损失每年约300万，提高了省煤器换热管传热效率，提高了热利用率，实现了能量的自主循环，每年燃料节约50万。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种防止硫酸氢铵结晶的装置，其特征在于，所述装置包括：

氧化炉，用以进行喷氨脱硫；

除氧器，用以向所述省煤器给水；

汽包，所述汽包连通所述省煤器。

2.根据权利要求1所述的防止硫酸氢铵结晶的装置，其特征在于，所述汽包和所述省煤器通过所述给水预热器的热流通道连通。

3.一种后气处理系统，其特征在于，所述后气处理系统包括权利要求1至2中任意一项所述的防止硫酸氢铵结晶的装置；所述装置包括：

氧化炉，用以进行喷氨脱硫；

除氧器，用以向所述省煤器给水；

汽包，所述汽包连通所述省煤器。

4.根据权利要求3所述的后气处理系统，其特征在于，所述汽包和所述省煤器通过所述给水预热器的热流通道连通。

5.一种尾气发酵系统，其特征在于，发酵系统包括：

发酵系统本体，用以将工业尾气进行发酵制备乙醇；

后气处理系统，所述后气处理系统的氧化炉连通所述发酵系统本体，用以处理发酵过程产生的后气，所述后气处理系统包括权利要求1至2中任意一项所述的防止硫酸氢铵结晶的装置；所述装置包括：氧化炉、省煤器、除氧器、给水预热器和汽包，所述氧化炉用以进行喷氨脱硫；所述省煤器安装于所述氧化炉的烟道下部，用以回收烟气余热；所述除氧器用以向所述省煤器给水；所述给水预热器的冷流通道两端分别连通所述省煤器和所述除氧器，用以预热排入所述省煤器的进水，进而防止硫酸氢铵结晶；所述汽包连通所述省煤器；

6.根据权利要求5所述的尾气发酵系统，其特征在于，所述发酵系统本体包括：

所述污水处理系统与所述菌体蛋白分离装置连接，用以将所述清液净化处理。

7.根据权利要求6所述的尾气发酵系统，其特征在于，所述汽包和所述省煤器通过所述给水预热器的热流通道连通。

8.根据权利要求6所述的尾气发酵系统，其特征在于，所述系统还包括蛋白干燥装置，与所述菌体蛋白分离装置连接，用以将浓液干燥，得到干粉蛋白。

9.根据权利要求6所述的尾气发酵系统，其特征在于，所述系统还包括BDO分离装置，连接在所述发酵装置和蒸馏装置之间，用于提取出发酵成熟醪中的乙醇和BDO混合物。