一种余热回收综合利用系统的制作方法

本实用新型涉及一种余热回收综合利用系统，尤其是一种硫磺制酸装置中的余热回收系统，属于余热回收技术领域。

背景技术：

节约能源已成为当今世界人们普遍关心的问题，随着工业生产的发展，能源消耗也日益增加，合理回收和利用能源是发展生产的重要条件，也是提高项目经济效益的具体保证。随着我国大型磷复肥基地的建设，配套的硫酸装置规模越来越大。合理回收利用硫磺制酸装置生产中产生的高、中、低温位余热，提高整个硫酸装置的余热利用水平，使硫酸企业在生产硫酸的同时，能够为社会提供更多的能源，提高企业的综合经济效益。

硫磺制酸生产主要包括硫磺燃烧、二氧化硫的氧化以及三氧化硫的吸收三个过程，这些过程均会释放出大量的化学能。这三个过程的反应热分别占硫磺制酸装置总反应热的56%、19%和25%左右。硫酸装置生产中余热的回收利用率已成为衡量硫酸工艺技术先进性的一项重要指标，将硫酸生产装置视为不排放二氧化碳的绿色能源工厂已成为一种趋势。合理回收利用硫磺制酸生产过程中的高、中和低温位余热具有非常重要的意义。现有技术缺少一种能够高效回收硫磺制酸生产中余热的系统，余热利用水平低，导致浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能最大化的回收硫磺制酸装置中的高、中及低温位余热的余热回收综合利用系统。

本实用新型采用如下技术方案：一种余热回收综合利用系统，其包括与来自管网的脱盐水管道连接的高中温余热回收系统和低温余热回收系统，脱盐水经除氧器除氧后分别通过中压锅炉给水泵和低压锅炉给水泵进入高中温余热回收系统和低温余热回收系统中，高中温余热回收系统的蒸汽出口上连接有中压过热蒸汽管网，中压过热蒸汽管网上连接有发电系统Ⅰ和鼓风机透平系统，发电系统Ⅰ和鼓风机透平系统的蒸汽出口上均连接有低压过热蒸汽管网，低压过热蒸汽管网上连接有发电系统Ⅱ，发电系统Ⅱ的蒸汽出口上连接有凝汽器，凝汽器通过凝结水泵通入到除氧器中，所述低温余热回收系统的蒸汽出口上连接有低压饱和蒸汽管网，低压饱和蒸汽管网通入热用户供热用户使用。

所述除氧器连接在脱盐水管道上，脱盐水通入到除氧器中，所述中压锅炉给水泵和低压锅炉给水泵连接到除氧器的出水口处，所述凝结水泵连接到除氧器的进水口处。

所述低压饱和蒸汽管网上还连接有通入到除氧器内的除氧用汽管道。

所述低压过热蒸汽管网上连接有锅炉给水泵透平，锅炉给水泵透平的出口通过管道与除氧器连接。

所述中压过热蒸汽管网和低压过热蒸汽管网之间还连接有减温减压装置Ⅰ。

所述低压过热蒸汽管网和发电系统Ⅱ的蒸汽出口之间连接有减温减压装置Ⅱ。

所述低压过热蒸汽管网和低压饱和蒸汽管网之间连接有减温器。

所述高中温余热回收系统包括废热锅炉、低温过热器、高温过热器、省煤器Ⅰ、省煤器Ⅱ，所述中压锅炉给水泵的给水与省煤器Ⅰ、省煤器Ⅱ换热后进入废热锅炉的汽包中，废热锅炉与硫磺制酸装置焚硫炉出口炉气换热后，废热锅炉汽包产生的饱和蒸汽依次与低温过热器、高温过热器换热后通入中压过热蒸汽管网。

所述省煤器Ⅰ、省煤器Ⅱ均为热管省煤器，省煤器Ⅰ具有两级换热器。

所述低温余热回收系统包括依次与高温吸收塔排出的烟气换热的蒸汽发生器、锅炉给水加热器及脱盐水加热器，所述脱盐水加热器的进水口与来自管网的脱盐水管道连接，所述低压锅炉给水泵的出口与锅炉给水加热器的进水口连接，所述锅炉给水加热器的出水口通入蒸汽发生器内，蒸汽发生器的蒸汽出口与低压饱和蒸汽管网连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用高中温余热回收系统回收硫酸装置中的高、中温位余热，利用低温余热回收系统回收硫酸装置干吸工段的低温位余热，整个余热回收系统的运行过程为：来自管网的脱盐水经除氧器除氧后分两路，一路经中压锅炉给水泵送入高中温余热回收系统，中压锅炉给水泵由锅炉给水泵透平驱动，另一路经低压锅炉给水泵送入低温余热回收系统。本实用新型的整个系统设置了三级管网：中压过热蒸汽管网、低压过热蒸汽管网和低压饱和蒸汽管网，中压过热蒸汽管网上设置了背压式汽轮机、鼓风机透平和减温减压装置Ⅰ，减温减压装置Ⅰ作为备用，背压式汽轮机和鼓风机透平排汽进入低压过热蒸汽管网，低压过热蒸汽管网上设置了凝汽式汽轮机、锅炉给水泵透平、减温减压装置Ⅱ和减温器，减温减压装置Ⅱ作为备用，凝汽式汽轮机排汽进入凝汽器，经循环水冷却后由凝结水泵打出送入除氧器，锅炉给水泵透平排汽供除氧器除氧用，低压过热蒸汽管网多余蒸汽经减温器减温后和低温余热回收系统所产蒸汽均送入低压饱和蒸汽管网，供各热用户使用。本实用新型利用废热锅炉回收硫酸装置中的高、中温位余热，产出中压蒸汽用于汽轮机发电和驱动鼓风机透平，利用做了功的蒸汽再去供热、发电和驱动锅炉给水泵，实现热、电联合生产；本实用新型回收硫酸装置干吸工段的低温位余热，产生低压蒸汽供工艺各装置使用，给企业产生良好的经济效益和社会效益。

本实用新型综合利用硫磺制酸装置生产中的高、中温余热，生产中压蒸汽来驱动鼓风机透平和汽轮机发电，利用鼓风机透平和中压汽轮机排汽去凝汽式汽轮机发电、驱动中压锅炉给水泵以及供热用户使用, 利用低温余热生产低压饱和蒸汽直接供热用户使用，充分回收和合理利用热能，实现了余热能源的综合利用效果。同时减少了使用燃煤锅炉供汽导致大量二氧化碳排放，降低温室效应，亦可减少烟尘、SOx、NOx之排放污染。余热综合回收利用符合国家的产业发展政策，具有显著的经济效益、节能效益和环保效益。通过逐级综合利用余热产生的蒸汽来发电、驱动机泵和供热，具有节能、环保的特点，降低了生产成本，提高了企业的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的余热回收综合利用系统的示意图。

图2是图1中高中温余热回收系统的示意图。

图3是图1中低温余热回收系统的示意图。

图中：1除氧器，2中压锅炉给水泵，3锅炉给水泵透平，4低压锅炉给水泵，5高中温余热回收系统，5-1省煤器Ⅰ，5-2省煤器Ⅱ，5-3废热锅炉，5-4低温过热器，5-5高温过热器，5-6喷水减温器，6低温余热回收系统，6-1脱盐水加热器，6-2锅炉给水加热器，6-3蒸汽发生器，7背压式汽轮机，8发电机Ⅰ，9鼓风机透平，10鼓风机，11减温减压装置Ⅰ，12凝汽式汽轮机，13发电机Ⅱ，14凝汽器，15凝结水泵，16减温减压装置Ⅱ，17减温器，18热用户，S1中压过热蒸汽管网，S2低压过热蒸汽管网，S3低压饱和蒸汽管网。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种实施例的余热回收综合利用系统如图1至图3所示，本实施例的余热回收综合利用系统包括与来自管网的脱盐水管道连接的高中温余热回收系统5和低温余热回收系统6，脱盐水经除氧器1除氧后分别通过中压锅炉给水泵2和低压锅炉给水泵4进入高中温余热回收系统5和低温余热回收系统6中，高中温余热回收系统5的蒸汽出口上连接有中压过热蒸汽管网S1，中压过热蒸汽管网S1上连接有发电系统Ⅰ和鼓风机透平系统，发电系统Ⅰ包括背压式汽轮机7和发电机Ⅰ8，鼓风机透平系统包括鼓风机透平9和鼓风机10，发电系统Ⅰ和鼓风机透平系统的蒸汽出口上均连接有低压过热蒸汽管网S2，低压过热蒸汽管网S2上连接有发电系统Ⅱ，发电系统Ⅱ包括凝汽式汽轮机12和发电机Ⅱ13，发电系统Ⅱ的蒸汽出口上连接有凝汽器14，凝汽器14通过凝结水泵15通入到除氧器中，所述低温余热回收系统6的蒸汽出口上连接有低压饱和蒸汽管网S3，低压饱和蒸汽管网S3通入热用户18供热用户18使用。

所述脱盐水管道上连接有除氧器1，脱盐水通入到除氧器1中，所述中压锅炉给水泵2和低压锅炉给水泵4连接到除氧器1的出水口处，所述凝结水泵15连接到除氧器1的进水口处。所述低压饱和蒸汽管网S3上还连接有通入到除氧器1内的除氧用汽管道。所述低压过热蒸汽管网S3上连接有锅炉给水泵透平3，锅炉给水泵透平3的出口通过管道与除氧器1连接。

所述中压过热蒸汽管网S1和低压过热蒸汽管网S2之间还连接有减温减压装置Ⅰ11。所述低压过热蒸汽管网S2和发电系统Ⅱ的蒸汽出口之间连接有减温减压装置Ⅱ16。所述低压过热蒸汽管网S2和低压饱和蒸汽管网S3之间连接有减温器17。

所述高中温余热回收系统包括废热锅炉5-3、低温过热器5-4、高温过热器5-5、省煤器Ⅰ5-1、省煤器Ⅱ5-2，所述中压锅炉给水泵2的给水与省煤器Ⅰ5-1、省煤器Ⅱ5-2换热后进入废热锅炉5-3的汽包中，废热锅炉5-3与硫磺制酸装置焚硫炉出口炉气换热后，废热锅炉5-3汽包产生的饱和蒸汽依次与低温过热器5-4、高温过热器5-5换热后通入中压过热蒸汽管网S1。所述省煤器Ⅰ5-1、省煤器Ⅱ5-2均为热管省煤器，省煤器Ⅰ5-1具有两级换热器。所述高温过热器上连接有喷水减温器5-6。

所述低温余热回收系统6包括依次与吸收塔排出的烟气换热的蒸汽发生器6-3、锅炉给水加热器6-2及脱盐水加热器6-1，所述脱盐水加热器6-1的进水口与来自管网的脱盐水管道连接，所述脱盐水加热器6-1的出水口与除氧器1连接，所述低压锅炉给水泵4的出口与锅炉给水加热器6-2的进水口连接，所述锅炉给水加热器6-2的出水口通入蒸汽发生器6-3内，蒸汽发生器6-3的蒸汽出口与低压饱和蒸汽管S3连接。

如图1所示，来自管网的脱盐水经脱盐水加热器6-1换热升温后进入除氧器1。经除氧合格的104℃除氧水分两路，一路给水经中压锅炉给水泵2打出送入高中温余热回收系统5，另一路给水经低压锅炉给水泵4打出送入低温余热回收系统6。本实施例的余热回收综合利用系统设置了三级蒸汽管网：中压过热蒸汽管网S1、低压过热蒸汽管网S2和低压饱和蒸汽管网S3，高中温余热回收系统5所产蒸汽进入中压过热蒸汽管网S1，中压过热蒸汽管网S1上一部分中压过热蒸汽进入背压式汽轮机7驱动发电机8发电，另一部分进入鼓风机透平9驱动鼓风机10，如果遇到背压式汽轮机故障，为保证下级管网供汽的可靠性，设置备用减温减压装置Ⅰ11将中压过热蒸汽经减温减压后送入低压过热蒸汽管网S2。背压式汽轮机7和鼓风机透平9排汽进入低压过热蒸汽管网S2，低压过热蒸汽管网S2上一部分低压过热蒸汽进入凝汽式汽轮机12驱动发电机13发电，凝汽式汽轮机12排汽进入凝汽器14，经循环水冷却后由凝结水泵15打出送入除氧器1，另一部分低压过热蒸汽进入锅炉给水泵透平3驱动中压锅炉给水泵2，锅炉给水泵透平3排汽送入除氧器1，补充除氧用蒸汽，为了防止凝汽式汽轮机12出现故障时多余低压蒸汽的排放，设置了备用减温减压装置Ⅱ16，将低压过热蒸汽经减温减压后送入凝汽器14进行回收利用，低压过热蒸汽管网S2多余蒸汽经减温器17减温后送入低压饱和蒸汽管网S3，低温余热回收系统6所产蒸汽进入低压饱和蒸汽管网S3，低压饱和蒸汽管网S3的蒸汽直接供各热用户18使用。

如图2所示：本实施例的高中温余热回收系统5包括省煤器Ⅰ5-1、省煤器Ⅱ5-2、废热锅炉5-3、低温过热器5-4、高温过热器5-5，经热平衡计算，决定在焚硫炉出口设置一台废热锅炉5-3，生产中压饱和蒸汽，在转化器一段出口设置一台高温过热器5-5，在转化器四段出口设置一台低温过热器5-4和省煤器I5-1，在转化器三段出口设置一台省煤器II5-2，回收硫酸装置的高、中温余热，副产3.82MPa、450℃中压过热蒸汽送至中压过热蒸汽管网S1。根据硫酸工艺要求，硫磺制酸装置焚硫炉出口炉气在废热锅炉中换热后，温度由～1000℃冷却至～425℃，去转化器一段；转化器一段出口炉气在高温过热器换热后，温度由～612℃冷却至～440℃，去转化器二段；转化器四段出口炉气经低温过热器、省煤器Ⅰ换热后，温度由～402℃冷却至～155℃，然后去第二吸收塔；转化器三段出口炉气经省煤器Ⅰ换热后，温度由～285℃冷却至～175℃。

锅炉给水经中压锅炉给水泵2送入硫酸装置的省煤器I 5-1之低温级，经换热后进入热管省煤器II5-2，再经换热后又回到热管省煤器I5-1之高温级，最后送入废热锅炉5-3的汽包，汽包之炉水经下降管进入锅壳式蒸发器内，经锅壳式蒸发器换热管换热后，炉水部分蒸发，汽水混合物经上升管进入汽包内，在汽包内经两级汽水分离，饱和蒸汽从汽包顶部导出，分离下的炉水再进入下降管继续进行循环。汽包出口饱和蒸汽经管道送入低温过热器5-4，蒸汽经加热后再送入高温过热器5-5，为保证过热蒸汽出口温度450℃，在高温过热器5-5两级之间设有喷水减温器5-6，自动调整过热蒸汽出口温度。经高温过热器5-5换热后副产3.82 MPa、450℃过热蒸汽经主蒸汽管道送至中压过热蒸汽管网S1。

如图3所示：本实施例的低温余热回收系统6包括脱盐水加热器6-1、锅炉给水加热器6-2、蒸汽发生器6-3。从硫酸装置高温吸收塔的硫酸浓度约为99.5%，温度约200℃，送入蒸汽发生器6-3进行换热，同时酸温降低到约190℃，蒸汽发生器出口有部分高温浓硫酸经锅炉给水加热器6-2和脱盐水加热器6-1回收热量后串入硫酸系统的干吸塔循环槽。锅炉给水经低压锅炉给水泵4送入锅炉给水加热器6-2，经加热后送入蒸汽发生器6-3，经蒸汽发生器6-3换热管换热后，产生～0.8Mpa的饱和蒸汽送入低压饱和蒸汽管网S3。脱盐水经脱盐水加热器6-1加热后送至除氧器1, 脱盐水加热器6-1回收的热量可将整个装置补充的脱盐水温度提高50℃左右，从而大幅度提高硫酸生产装置的热能回收率。通过高、中、低温余热回收可使整个硫磺制酸装置的余热回收率达到90%以上。

本实施例的余热回收系统能合理回收硫磺制酸装置中的高、中及低温位余热，利用废热锅炉产生蒸汽，根据工艺各装置的用汽情况，通过蒸汽平衡，遵循以热定电、热电联产、节约能源的原则，合理选择汽轮发电机组和驱动机泵用透平的型式，按热能梯级利用的原则最大化的利用余热，同时采用透平驱动鼓风机大大降低整个装置的电耗，提高能源利用率,达到节能降耗的效果。