CN106382824A - 一种新型管式加热炉余热回收***及方法 - Google Patents

一种新型管式加热炉余热回收***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型管式加热炉余热回收***及方法,所述***包括烟道、一级燃料气预热精处理***、一级空气预热***、风机、二级燃料气预热精处理***和二级空气预热***。加热炉排出的烟气,通过烟道后进入一级燃料气预热精处理***和一级空气预热***,与燃料气和空气换热后,通过风机鼓入二级燃料气预热精处理***和二级空气预热***,烟气经换热后排出。本发明的燃料气预热精处理装置为管式结构,一级空气预热***的空气‑烟气换热器换热原件为板式结构或管内带扰流结构管外带扩面结构的管式结构;二级空气预热***的空气‑烟气换热器为冷凝式换热器。基于本发明的回收***及方法,可以将烟气酸露点温度降至接近接近于烟气的水露点。

Description

一种新型管式加热炉余热回收***及方法
技术领域
本发明属于管式加热炉领域,特别涉及一种新型管式加热炉余热回收的***及方法,尤其是一种应用于石油化工领域的管式加热炉余热回收的***及方法。
背景技术
管式加热炉是石油化工装置的主要耗能设备,也是氮氧化合物、硫化物和烟气颗粒物排放的主要设备。降低管式加热炉排烟温度,提高加热炉热效率,减少燃料消耗,降低装置能耗;减少氮氧化合物、硫化物和烟气颗粒物的排放,是管式加热炉需要解决的主要问题。
目前,加热炉通过烟气与多种冷介质换热,可以将排烟温度降至所需温度,但由于燃料气中有硫化氢等硫化物的存在,造成硫酸露点温度较高,温度降至硫酸露点温度以下便会发生露点腐蚀,影响装置长周期运行,所以,解决露点腐蚀问题是提高加热炉热效率的一个关键问题。
加热炉污染物排放中氮氧化合物和烟气颗粒物的排放超标问题也是目前加热炉面临的一个主要难题。目前,降低烟气中氮氧化物排放浓度主要是通过低氮氧化物燃烧器来实现,但该方案对使用含氨盐类物质以及有机含氮化合物的燃料无法解决氮氧化合物超标问题。
另外,由于燃料气存在带液、含有C5及以上长链烷烃组分等问题,造成燃烧不完全,而产生烟气颗粒物,也是目前加热炉急需解决的问题。
终上所述,通过加热炉余热回收***的设计,降低排烟温度,避免换热设备发生露点腐蚀,减少氮氧化物和颗粒物的生成,具有重要的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明提供的一种新型管式加热炉余热回收的***及方法,通过以下技术方案来实现:
首先,一种新型管式加热炉余热回收***,包括烟道2、一级燃料气预热精处理***3、一级空气预热***4、风机5、二级燃料气预热精处理***6、二级空气预热***7。其中烟道2的入口与加热炉1的出口相连,烟道2的出口同时连接一级燃料气预热精处理***3和一级空气预热***4的烟气入口,一级燃料气预热精处理***3和一级空气预热***4的烟气出口同时连接风机5的入口,风机5的出口同时连接二级燃料气预热精处理***6和二级空气预热***7的烟气入口,二级燃料气预热精处理***6和二级空气预热***7的烟气出口排空或与下游的污染物治理***相连;待预热的燃料气由二级燃料气预热精处理***6的燃料气入口进入,其出口与一级燃料气预热精处理***3的燃料气入口相连,一级燃料气预热精处理***3的燃料气出口与燃烧器8相连;待预热的空气由二级空气预热***7的空气入口进入,其出口与一级空气预热***4的空气入口相连,一级空气预热***4的空气出口与燃烧器8相连。
所述一级燃料气预热精处理***3包括至少1台燃料气预热精处理装置,采用并联模式,其中装有催化剂,利用来自加热炉1的高温烟气(200~450℃)加热燃料气并在催化剂作用下实现燃料气的净化。该燃料气预热精制处理装置采用管式结构,管内装有精制催化剂,管外走烟气,催化剂具有对燃料气进行脱除氨盐类物质和有机含氮化合物,脱除含硫化合物,脱除C6以上烷烃组分的作用。
所述一级空气预热***4至少包括1台空气-烟气换热器,采用并联模式,利用来自加热炉1的高温烟气(200~450℃)加热空气,空气-烟气的换热原件为采用板式结构或管内带扰流结构管外带扩面结构的管式结构。
所述二级燃料气预热精处理***6包括至少1台燃料气预热精处理装置,采用并联模式,其中装有催化剂,利用来自一级燃料气预热精处理***3和一级空气预热***4的烟气加热燃料气并在催化剂作用下实现燃料气的净化处理,燃料气预热精制***采用管式结构,管内装有精制催化剂,管外走烟气,催化剂具有对燃料气进行脱除氨盐类物质和有机含氮化合物,脱除含硫化合物,脱除C6以上烷烃组分的作用。
所述二级换热***4至少包括1台空气-烟气换热器,采用并联模式,利用来自一级燃料气预热精处理***3和一级空气预热***4的烟气加热空气。本级换热***使用的空气-烟气换热器为冷凝式换热器,冷凝式换热器换热原件为能促进烟气中水蒸气冷凝的板式结构或管内带扰流结构管外带能促进烟气中水蒸气冷凝扩面结构的管式结构,材料采用防露点腐蚀材料,带冷凝水收集排放***,壳体采用防酸性水腐蚀结构或采用具有该功能的衬里材料保护。
其次,一种利用该管式加热炉余热回收***实现的余热回收方法如下:
一台或多台加热炉1从炉体排出的烟气,通过烟道2后分成两股分别进入一级燃料气预热精处理***3和一级空气预热***4,与燃料气和空气换热后,通过风机5鼓入下二级燃料气预热精处理***6和二级空气预热***7,烟气经换热后排出。待预热的空气进入二级空气预热***7和一级空气预热***4,待处理的燃料气进入二级燃料气预热精处理***6和一级燃料气预热精处理***3。经过预热的空气以及经过预热精处理的燃料气送入加热炉中燃烧。
所述管式加热炉余热回收***中的一级燃料气预热精处理***3和二级燃料气预热精处理***6中的燃料气预热精处理装置可以为板壳式结构,也可以为管壳式结构,燃料气走装有催化剂的通道,烟气走另一通道。
所述管式加热炉余热回收***中的空气可以是通过风机加压后进入二级空气预热***7和一级空气预热***4。
所述管式加热炉余热回收***中的燃料气是靠燃料气管网压力,通过燃料管道进入二级燃料气预热精处理***6和一级燃料气预热精处理***3。
本发明提供的管式加热炉余热回收***及方法与现有技术相比具有如下优点:
(1)可以将烟气酸露点温度降至接近接近于烟气的水露点;
(2)彻底解决了在烟气温度降低至80℃以下时,低温换热设备的硫酸露点腐蚀问题;
(3)可以稳定地实现氮氧化物排放浓度小于80mg/Nm3的超低排放;
(4)可以稳定地实现烟气颗粒物排放浓度小于15mg/Nm3的超低排放;
(5)本发明根据燃料气组分不同采用不同精处理催化剂,并利用不同温位的烟气将燃料气加热至不同的温度,以实现采用最小的催化剂用量,最小的设备投资,达到最佳的燃料气精制处理效果。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明,但附图和具体实施方式并不限制本发明的范围。
附图说明
图1为一种利用本发明***及方法的工艺流程简图。
其中,1加热炉,2烟道,3一级燃料气预热精处理***(包括1台燃料气预热精处理装置),4一级空气预热***(包括1台空气-烟气换热器),5风机,6二级燃料气预热精处理***(包括1台燃料气预热精处理装置),7二级空气预热***(包括1台空气-烟气换热器),31和61为催化剂。
图2为另一种利用利用本发明***及方法的工艺流程简图。
其中,1加热炉,2烟道,3一级燃料气预热精处理***(包括1台燃料气预热精处理装置),4一级空气预热***(包括2台并联的空气-烟气换热器,分别为41和42),5风机,6二级燃料气预热精处理***(包括1台燃料气预热精处理装置),7二级空气预热***(包括1台空气-烟气换热器),31和61为催化剂。
具体实施方式
燃料气温度可以提高至100℃~350℃,可以将燃料气中氨盐类物质和有机含氮化合物降至10ppm以下,总硫降至10mg/Nm3以下,C6以上烷烃组分降至0.1%以下。
实施例1:
如图1所示,燃料气先后经过二级燃料气预热精处理***6(内装有催化剂61)和一级燃料气预热精处理***3(内装有催化剂31)处理后,燃料气温度可以提高至100℃~350,可以将燃料气中氨盐类物质和有机含氮化合物降至10ppm以下,总硫降至10mg/Nm3以下,C6以上烷烃组分降至0.1%以下,再进入燃烧器,与预热后温度为100℃~450℃助燃空气混合发生燃烧反应,燃烧产物与进入加热炉1的工艺介质进行换热,然后从加热炉烟气出口排出,排出的烟气经烟道2后再分成两股分别进入一级燃料气预热精处理***3(内装有催化剂31)和一级空气预热***4,与燃料气和空气换热后通过风机鼓入二级燃料气预热精处理***6(内装有催化剂61)和二级空气预热***7,烟气与燃料气和空气换热后,温度降至70℃~140℃排出。
实施例2:
如图2所示,燃料气先后经过二级燃料气预热精处理***6(内装有催化剂61)和一级燃料气预热精处理***3(内装有催化剂31)处理后,燃料气温度可以提高至100℃~350,可以将燃料气中氨盐类物质和有机含氮化合物降至10ppm以下,总硫降至10mg/Nm3以下,C6以上烷烃组分降至0.1%以下,再进入燃烧器,与预热后温度为100℃~450℃助燃空气混合发生燃烧反应,燃烧产物与进入加热炉1的工艺介质进行换热,然后从加热炉烟气出口排出,排出的烟气经烟道2后再分成两股分别进入一级燃料气预热精处理***3(内装有催化剂31)和一级空气预热***4中的两台并联的空气-烟气换热器41和42,与燃料气和空气换热后通过风机鼓入二级燃料气预热精处理***6(内装有催化剂61)和二级空气预热***7,烟气与燃料气和空气换热后,温度降至70℃~140℃排出。

Claims (11)

1.一种新型管式加热炉余热回收***,包括烟道(2)、一级燃料气预热精处理***(3)、一级空气预热***(4)、风机(5)、二级燃料气预热精处理***(6)、二级空气预热***(7);其特征在于,所述烟道(2)的入口与加热炉(1)的出口相连,烟道(2)的出口同时连接一级燃料气预热精处理***(3)和一级空气预热***(4)的烟气入口,一级燃料气预热精处理***(3)和一级空气预热***(4)的烟气出口同时连接风机(5)的入口,风机(5)的出口同时连接二级燃料气预热精处理***(6)和二级空气预热***(7)的烟气入口,二级燃料气预热精处理***(6)和二级空气预热***(7)的烟气出口排空或与下游的污染物治理***相连;待预热的燃料气由二级燃料气预热精处理***(6)的燃料气入口进入,其出口与一级燃料气预热精处理***(3)的燃料气入口相连,一级燃料气预热精处理***(3)的燃料气出口与燃烧器(8)相连;待预热的空气由二级空气预热***(7)的空气入口进入,其出口与一级空气预热***(4)的空气入口相连,一级空气预热***(4)的空气出口与燃烧器(8)相连。
2.根据权利要求1所述的一种新型管式加热炉余热回收***,其特征在于,所述一级燃料气预热精处理***(3)包括至少一台燃料气预热精处理装置。
3.根据权利要求1所述的一种新型管式加热炉余热回收***,其特征在于,所述一级空气预热***(4)至少包括一台空气-烟气换热器,其换热原件为板式结构或管内带扰流结构管外带扩面结构的管式结构。
4.根据权利要求1所述的一种新型管式加热炉余热回收***,其特征在于,所述二级燃料气预热精处理***(6)包括至少一台燃料气预热精处理装置。
5.根据权利要求1所述的一种新型管式加热炉余热回收***,其特征在于,所述二级空气预热***(7)至少包括一台空气-烟气换热器,且为冷凝式换热器。
6.根据权利要求1所述的一种新型管式加热炉余热回收***,其特征在于,所述燃料气预热精处理***至少包括一级。
7.根据权利要求6所述的一种新型管式加热炉余热回收***,其特征在于,所述燃料气预热精处理***包括一级或者二级。
8.一种利用如权利要求1所述的一种新型管式加热炉余热回收***实现的管式加热炉余热回收方法,其特征在于,一台或多台加热炉(1)从炉体排出的烟气,通过烟道(2)后分成两股分别进入一级燃料气预热精处理***(3)和一级空气预热***(4),与燃料气和空气换热后,通过风机(5)鼓入下二级燃料气预热精处理***(6)和二级空气预热***(7),烟气经换热后排出;待预热的空气进入二级空气预热***(7)和一级空气预热***(4),待处理的燃料气进入二级燃料气预热精处理***(6)和一级燃料气预热精处理***(3),经过预热的空气以及经过预热精处理的燃料气送入加热炉中燃烧。
9.根据权利要求8所述的管式加热炉余热回收方法,其特征在于,所述管式加热炉余热回收***中的一级燃料气预热精处理***(3)和二级燃料气预热精处理***(6)中的燃料气预热精处理装置为板壳式结构或者管壳式结构,燃料气走装有催化剂的通道,烟气走另一通道。
10.根据权利要求9所述的管式加热炉余热回收方法,其特征在于,所述管式加热炉余热回收***中的空气可以是通过风机加压后进入二级空气预热***(7)和一级空气预热***(4)。
11.根据权利要求10所述的管式加热炉余热回收方法,其特征在于,所述管式加热炉余热回收***中的燃料气是靠燃料气管网压力,通过燃料管道进入二级燃料气预热精处理***(6)和一级燃料气预热精处理***(3)。
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