王 魁，劉 彬

（徐州燃控科技股份有限公司，江蘇徐州 221004）

預(yù)熱爐間接升溫在硫酸裝置中的應(yīng)用

王 魁，劉 彬

（徐州燃控科技股份有限公司，江蘇徐州 221004）

對(duì)煙道氣直接升溫、預(yù)熱爐間接升溫和電爐升溫3種升溫方式的特點(diǎn)進(jìn)行了比較，詳細(xì)介紹了預(yù)熱爐間接升溫裝置的主要設(shè)備及工作原理，并以廣西金川公司的應(yīng)用實(shí)例分析了該技術(shù)在硫酸裝置中的應(yīng)用情況。

熱風(fēng)爐；換熱器；硫酸裝置

在硫酸生產(chǎn)過程中,必然要經(jīng)歷二氧化硫在釩催化劑上氧化成三氧化硫的環(huán)節(jié)。由于釩催化劑需要達(dá)到一定的溫度(起燃溫度約400℃)才能顯示出活性,所以在開車期間必須從外部引入熱量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱升溫。目前硫酸裝置主要有3種升溫方式:煙道氣直接升溫、預(yù)熱爐間接升溫和電爐升溫[1]。隨著制酸規(guī)模的快速發(fā)展,預(yù)熱爐間接升溫的升溫方式越來越多地受到設(shè)計(jì)院及用戶的青睞,應(yīng)用在硫酸裝置中。

1 三種升溫方式的比較

三種升溫方式[2]的比較如下：

1）煙道氣直接升溫是利用柴油或天然氣等燃料燃燒產(chǎn)生的熱煙氣直接通過煙道給轉(zhuǎn)化器升溫,缺點(diǎn)是易造成后期設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕和催化劑壽命的縮短,現(xiàn)在很少使用。

2)電爐升溫是利用系統(tǒng)在線電爐加熱氣體對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升溫,特點(diǎn)是節(jié)能、升溫快、阻力小,但由于受到電爐功率、發(fā)熱元件使用壽命、運(yùn)行成本等因素的限制,較多地使用在200 kt/a以下硫酸裝置中。

3）預(yù)熱爐間接升溫是利用在燃燒爐內(nèi)燃燒生成的熱煙氣通過換熱器將工藝氣加熱給轉(zhuǎn)化器升溫,特點(diǎn)是設(shè)備操作簡單、熱效率高、調(diào)節(jié)性強(qiáng)、對(duì)電網(wǎng)沖擊低等優(yōu)點(diǎn)。

2 預(yù)熱爐間接升溫裝置介紹

2.1 工作原理

預(yù)熱爐間接升溫裝置主要包括熱風(fēng)爐、換熱器、燃燒風(fēng)機(jī)、稀釋風(fēng)機(jī)、控制柜、燃燒閥組等設(shè)備。通過熱風(fēng)爐燃燒天然氣或柴油產(chǎn)生的700℃熱煙氣,將預(yù)熱器中的空氣/工藝煙氣加熱到520℃(＜550℃),從而加熱轉(zhuǎn)化器中觸媒層的溫度,使其溫度達(dá)到觸媒所必需的起燃溫度[3]。預(yù)熱爐間接升溫系統(tǒng)見圖1。

圖1 預(yù)熱爐間接升溫系統(tǒng)

2.2 主要設(shè)備

1)熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐主要由燃燒器和爐體2部分組成(圖2)。燃料在燃燒室中充分燃燒后生成的熱煙氣與混合室內(nèi)部的旋流稀釋風(fēng)強(qiáng)烈的剪切、拉伸、攪拌，最后在爐尾處形成700℃以下的熱煙氣。燃燒器設(shè)有旋流穩(wěn)焰器,爐體采用夾層通風(fēng)和內(nèi)切耐火磚相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，稀釋冷卻風(fēng)從燃燒室外夾層進(jìn)入爐體內(nèi),該結(jié)構(gòu)不僅保證火焰穩(wěn)定高效燃燒,又保證了爐壁溫度≤50℃。

圖2 熱風(fēng)爐現(xiàn)場

燃燒室耐火材料采用組織結(jié)構(gòu)好、抗蠕變性好、抗熱震、抗浸蝕、耐磨性能好的熱風(fēng)爐專用耐火磚。耐火磚各理化指標(biāo)見表1,保溫磚各理化指標(biāo)見表2。

表1 耐火磚理化指標(biāo)

表2 保溫磚理化指標(biāo)

2)換熱器。換熱器采用立式圓筒列管式結(jié)構(gòu)(圖3),主要由下氣室、筒體、換熱管、上氣室、煙囪等組成。熱煙氣從下氣室進(jìn)氣,進(jìn)口溫度700℃,出口放空溫度300℃;空氣/工藝氣(含SO2煙氣)進(jìn)口溫度75℃,空氣/工藝氣(含SO2煙氣)出口溫度520℃(＜550℃)。換熱器采用管殼間壁換熱方式。換熱管采用20#滲鋁管,其進(jìn)口設(shè)有耐高溫陶瓷保護(hù)套;下氣室內(nèi)部使用耐火保溫材料,外部使用硅酸鋁保溫材料。

圖3 換熱器

3 預(yù)熱爐間接升溫應(yīng)用實(shí)例

廣西金川有色金屬有限公司1 600 kt/a硫酸項(xiàng)目由中國某公司整體設(shè)計(jì),2013年5月成功開車。轉(zhuǎn)化工段升溫裝置采用徐州燃控科技股份有限公司提供的2臺(tái)預(yù)熱爐間接升溫裝置。具體工藝參數(shù)如下：被加熱工藝氣流量為5×104m3/h;燃燒爐功率為11 MW;換熱器換熱面積為1 900 m2;燃燒風(fēng)機(jī)型號(hào)9-19№10.5D Y4-55 kW;稀釋風(fēng)機(jī)型號(hào) W9-26-13№13.5D Y2-355M-4/250 kW;開車升溫時(shí)間72 h。預(yù)熱爐間接升溫系統(tǒng)見圖4。

圖4 預(yù)熱爐間接升溫系統(tǒng)

4 結(jié)語

隨著制酸規(guī)模的不斷擴(kuò)大,400 kt/a以上的大型硫酸裝置越來越多。鑒于預(yù)熱爐間接升溫一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備操作簡單、熱效率高、調(diào)節(jié)性強(qiáng)、技術(shù)成熟、對(duì)電網(wǎng)沖擊低等優(yōu)點(diǎn),這種在大中型制酸裝置中使用預(yù)熱爐間接升溫方式,已在國內(nèi)大型冶煉廠、硫酸廠廣泛使用。

[1] 黃麗美.大中型硫酸裝置轉(zhuǎn)化升溫設(shè)備的選擇[J].硫酸工業(yè),2009(4):30-33.

[2] 重有色冶金爐編寫組.重有色冶金爐[M].北京:冶金出版社,2000.

[3] 工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

Application of Indirect Temperature Rise of Preheating Furnace in Sulfuric Acid Device

WANG Kui,LIU Bin
(Xuzhou Combustion Control Technology Co.,Ltd.,Xuzhou,Jiangsu 221004,China)

3 temperature rise methods are compared in this paper,such as flue gas direct temperature rise,indirect temperature rise of preheating furnace and temperature rise of electric furnace,the paper introduces main equipment and working principles of indirect temperature rise device of preheating furnace,and analyzes application of this technology in sulfuric acid device by taking application of technology in Guangxi Jinchuan Company as an example.

hot air stove;heat exchanger;sulfuric acid device

TF806

B

1004-4345(2015)01-0023-02

2014-12-29

王 魁(1979—),男,工程師,主要從事工程設(shè)計(jì)方面的工作。