脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统

855 编辑：中冶有色技术网来源：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司

2023-12-15 10:33:38

权利要求书： 1.一种脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，其特征在于，包括用于粗硫磺燃烧的第一燃烧器，用于含硫废液燃烧的第二燃烧器，以及第一换热装置和第二换热装置，所述第一燃烧器内产生的Ⅰ段烟气通过所述第二换热装置后进入所述第二燃烧器内，所述第二燃烧器内产生的Ⅱ段烟气通过所述第一换热装置后用于制酸；所述第一换热装置和所述第二换热装置内依次流经冷却水。

2.根据权利要求1所述的脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，其特征在于，所述第一换热装置还连接有给水管道，所述第一换热装置和第二换热装置之间通过蒸汽管道连接，所述第二换热装置还设置有蒸汽输出总管。

3.根据权利要求1所述的脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，其特征在于，所述第一燃烧器和第二燃烧器为焚烧炉。

4.根据权利要求1所述的脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，其特征在于，所述第一燃烧器、第二燃烧器、第一换热装置和第二换热装置集成在一个壳体内。

5.根据权利要求1所述的脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，其特征在于，所述第一燃烧器、第二燃烧器、第一换热装置、第二换热装置分别独立设置，各装置之间通过管道连接。

6.根据权利要求1所述的脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，其特征在于，所述第一燃烧器和第二燃烧器上还分别设置有至少一个用于上料的第一上料管道和第二上料管道。

说明书：一种脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统技术领域[0001] 本实用新型涉及燃烧锅炉技术领域，尤其涉及一种脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统。

背景技术[0002] 我国焦化行业较多采用以HPF、PDS等为催化剂的氨法湿式氧化脱硫工艺脱除煤气中的H2S和HCN，在脱硫脱氰过程中产生富含硫泡沫和铵盐的脱硫废液，经分离工艺后得到

低纯硫磺(粗硫磺)以及以硫氰酸铵和硫代硫酸铵为主要溶解物的含硫废液。粗硫磺中含有

煤粉、焦油、萘等杂质，产品纯度低、市场销售难，此外，脱硫废液被国家环保部委认定为危

险废物，导致各焦化企业都面临着巨大的粗硫磺和含硫废液处理压力。焦化粗硫磺、含硫废

液焚烧制硫酸是一种有效的资源化利用手段，该技术流程大致如下：粗硫磺和含硫废液进

入焚烧炉燃烧，产生富含SO2的高温烟气，烟气热量经废热锅炉后产生高压蒸汽用于发电，

所含SO2在后续制酸工段被转化为成品硫酸。

[0003] 现阶段，粗硫磺、含硫废液的焚烧工艺往往是将脱硫废液经简单浓缩后直接喷入燃烧炉进行燃烧，为防止焚烧烟气NOx超标，需要将烟气温度控制在1100℃以下，由此限制

了废热锅炉所产生蒸汽的品质，继而限制了发电效率。另外，现场调研发现焚烧烟气中含有

大量NH3，NH3来自于废液中铵盐的热分解，这部分NH3在制酸工段的烟气清洗装置内和烟气

中的SO3结合形成硫铵盐，导致堵塞风险，干扰制酸过程。

实用新型内容

[0004] 针对粗硫磺、含硫废液焚烧工艺中存在的烟气温度较低限制蒸汽品质及生成NH3干扰制酸的两大问题，开发两段式燃烧耦合两段式换热工艺，通过提升粗硫磺焚烧的烟气

温度来提高蒸汽品质，利用含硫废液焚烧热分解产生的NH3来还原粗硫磺焚烧中因温度提

升而增加的NOx，在保证NOx不超标的同时降低NH3含量，削弱NH3对后续制酸过程的干扰。

[0005] 为达到上述目的，本实用新型提供了一种脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，包括用于粗硫磺燃烧的第一燃烧器，用于含硫废液燃烧的第二燃烧器，以及第一换热

装置和第二换热装置，所述第一燃烧器内产生的Ⅰ段烟气通过所述第二换热装置后进入所

述第二燃烧器内，所述第二燃烧器内产生的Ⅱ段烟气通过所述第一换热装置后用于制酸；

所述第一换热装置和所述第二换热装置内依次流经冷却水。

[0006] 进一步地，所述第一换热装置还连接有给水管道，所述第一换热装置和第二换热装置之间通过蒸汽管道连接，所述第二换热装置还设置有蒸汽输出总管。

[0007] 进一步地，所述第一燃烧器和第二燃烧器为焚烧炉。[0008] 进一步地，所述第一燃烧器、第二燃烧器、第一换热装置和第二换热装置集成在一个壳体内。

[0009] 进一步地，所述第一燃烧器、第二燃烧器、第一换热装置、第二换热装置分别独立设置，各装置之间通过管道连接。

[0010] 进一步地，所述第一燃烧器和第二燃烧器上还分别设置有至少一个用于上料的第一上料管道和第二上料管道。

[0011] 本实用新型的脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统的工作原理是，将粗硫磺以液态形式喷入第一燃烧器，在富氧空气气氛中燃烧，产生温度高于1300℃的Ⅰ段烟气，

随着第一燃烧器中的燃烧温度越高，在提升蒸汽品质的同时Ⅰ段烟气中的NOx含量越大，Ⅰ段

烟气与流经第二换热装置的冷却水或蒸汽换热后，温度降至1000℃以下并进入第二燃烧

器，第二燃烧器用于含硫废液的燃烧，含硫废液中的铵盐分解生成NH3，NH3未能全部燃烧，Ⅰ

段烟气中的NOx在第二燃烧器中被残余的NH3经选择性非催化还原成N2，在保证NOx不超标的

同时降低了NH3含量，得到SO2高含量的Ⅱ段烟气，Ⅱ段烟气经第一换热装置冷却至400℃以

下用于制酸工段；另一方面，Ⅰ段烟气和Ⅱ段烟气分别经过第二换热装置和第一换热装置冷

却，冷却水依次经过第一换热装置和第二换热装置并与Ⅱ段烟气和Ⅰ段烟气进行热量交换，

冷却水经过第一换热装置换热后，冷却水蒸发不完全，Ⅰ段烟气的温度高于1300℃，从第一

换热装置出来后的冷却水继续与Ⅰ段烟气进行换热，可以得到高品质的蒸汽，可用于发电工

段。

[0012] 本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：[0013] 1)本实用新型中通过采用两段式燃烧耦合两段式换热，可以提高第一燃烧器中粗硫磺燃烧时的温度，进而可以提高所产生的蒸汽的品质，继而提高发电效率；

[0014] 2)本实用新型中含硫废液中的铵盐热分解产生的残余的NH3，可以与粗硫磺燃烧产生的NOx气体反应生成N2，在保证NOx不超标的同时降低了NH3含量，避免NH3在制酸过程中

的烟气清洗装置内和烟气中的SO3结合形成硫铵盐，降低生成酸产率的同时导致堵塞风险，

干扰制酸过程。

[0015] 3)本实用新型中系统结构简单，将极大地促进粗硫磺、含硫废液焚烧制硫酸技术的普及，可极大的对危险废物进行资源化利用，具有较高的经济效益。

附图说明[0016] 图1为本实用新型脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统的流程示意图。[0017] 1、2?第一上料管道；3?第一燃烧器；4?第一烟气管道；5?第二换热装置；6?第二烟气管道；7、8、9?第二上料管道；10?第二燃烧器；11?第三烟气管道；12?第一换热装置；13?制

酸单元；14?给水管道；15?蒸汽管道；16?蒸汽输出总管。

具体实施方式[0018] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的

实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下

所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。附图中，为清晰可见，可能放大

了某部分的尺寸及相对尺寸。

[0019] 在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以

是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或

两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通的技术人员而言，可以具体情况理解上述术

语在本实用新型中的具体含义。

[0020] 在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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

实用新型的限制。

[0021] 此外，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分。[0022] 如说明书附图1所示，本实用新型提供了一种脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热系统，包括用于粗硫磺燃烧的第一燃烧器3，用于含硫废液燃烧的第二燃烧器10，以及

第一换热装置12和第二换热装置5，所述第一燃烧器3内产生的Ⅰ段烟气通过所述第二换热

装置5后进入所述第二燃烧器10内，所述第二燃烧器10内产生的Ⅱ段烟气通过所述第一换

热装置12后用于制酸；所述第一换热装置12和所述第二换热装置5内依次流经冷却水。

[0023] 细化实施方式，脱硫废液经分离工艺后得到粗硫磺和含硫废液，粗硫磺中含有煤粉、焦油、萘等杂质，含硫废液中主要包括硫氰酸铵和硫代硫酸铵，粗硫磺在第一燃烧器3内

富氧空气气氛中燃烧后产生富含SO2的Ⅰ段烟气，第一燃烧器3的燃烧温度为1300℃以上，从

第一燃烧器3中排出的Ⅰ段烟气的温度在1300℃以上，具体的，第一燃烧器3上还设置有分别

供富氧空气和液态的粗硫磺进入的第一上料管道1/2(图1中，1代表富氧空气，2代表粗硫

磺)，Ⅰ段烟气经过第二换热装置5降温至1000℃以下后进入第二燃烧器10内，第一燃烧器3

的烟气出口与第二换热装置5通过第一烟气管道4连接，第二换热装置5与第二燃烧器10的

烟气入口通过第二烟气管道6连接。

[0024] 第二燃烧器10中的燃烧温度为900～1200℃，具有一定温度的Ⅰ段烟气进入第二燃烧器10内，无需消耗过多的热量进行加热，可减少能耗，为了促进含硫废液的燃烧，第二燃

烧器10上还设置有分别供补充空气、补燃煤气及含硫废液进入的第二上料管道7/8/9(图1

中，7代表脱硫废液，8代表补充空气，9代表补燃煤气)，补燃煤气的使用量依据含硫废液中

盐含量而定，煤气的使用量与含硫废液中盐浓度成反比，当含硫废液中的盐含量可使含硫

废液充分燃烧时，则可以不使用煤气；第二燃烧器10内的含硫废液中的铵盐分解生成NH3，

NH3未能全部燃烧，存在部分残余，粗硫磺在高温下产生的Ⅰ段烟气中含有少量NOx，在第二燃

烧器10中，Ⅰ段烟气中的NOx可以和NH3反应生成N2，降低Ⅱ段烟气中NOx以及NH3的含量，得到

富含SO2的Ⅱ段烟气，经第三烟气管道11进入第一换热装置12中降温至400℃以下后进入制

酸单元13，用于制备硫酸。

[0025] 作为实施方式之一，为了得到高品质的蒸汽，第一换热装置12和第二换热装置5沿进水方向依次设置，具体的，所述第一换热装置12还连接有给水管道14，所述第一换热装置

12和第二换热装置5之间通过蒸汽管道15连接，所述第二换热装置5还设置有蒸汽输出总管

16，经过第一换热装置12加热后的冷却水进入第二换热装置5内继续进行加热，得到高品质

的蒸汽，送至发电工段，可提高发电效率。

[0026] 作为实施方式之一，所述第一燃烧器3和第二燃烧器10为焚烧炉。[0027] 细化实施方式，所述第一燃烧器3、第二燃烧器10、第一换热装置12和第二换热装置5集成在一个壳体内，整合成一个集成设备，具体的，第一燃烧器3和第二燃烧器10在壳体

内沿烟气流向前后分布，第一换热装置12和第二换热装置5在壳体内沿烟气流逆向分布，集

成设备可以减少安装占地需求，也方便对设备进行集中维修和管理；当然，所述第一燃烧器

3、第二燃烧器10、第一换热装置12和第二换热装置5也可以单独设置，各装置之间通过管道

连接。

[0028] 进一步细化实施方式，为了保证系统运行的安全性，在第一燃烧器3、第二燃烧器10、第一换热装置12、第二换热装置5以及各管道上设置有温度检测仪及压力检测仪，可以

对各设备以及管道的运行进行实时监测，保证系统正常运行，也可以方便后期进行维修；在

各第一上料管道1/2和第二上料管道7/8/9上设置有流量调节阀，可以调控上料速度以及上

料量；在烟气尾部以及第一燃烧器3、第二燃烧器10中分别设置气体成分分析仪，分别用于

检测烟气尾部以及第一燃烧器3、第二燃烧器10中的NOx、NH3、SO2或颗粒物含量，便于对第一

燃烧器和第二燃烧器进行调控，确保Ⅱ段烟气中NOx、NH3在正常范围内。

[0029] 进一步地，本实用新型还提供了一种脱硫废液的两段式燃烧耦合两段式换热工艺，采用上述的系统，通过以下实施例进行详细说明。

[0030] 实施例1[0031] 粗硫磺以液态形式雾化喷入第一燃烧器3，30％氧含量的富氧空气同步通入第一燃烧器3，雾化的液态粗硫磺燃烧产生温度高于1300℃的Ⅰ段烟气；Ⅰ段烟气进入第二换热装

置5内降温，在此Ⅰ段烟气温度降至1000℃以下，随后进入第二燃烧器10；盐含量为w.50％的

脱硫废液雾化喷入第二燃烧器10，补燃煤气和补充空气同步通入第二燃烧器10，通过调节

补燃煤气量和补充空气量将Ⅱ段烟气温度控制在900～1200℃，第二燃烧器10中出来的Ⅱ

段烟气进入第一换热装置12，在此Ⅱ段烟气温度冷却至400℃以下，冷却后的Ⅱ段烟气去制

酸工段；冷却水经给水管道14在第一换热装置12与Ⅱ段烟气进行换热后进入第二换热装置

5与Ⅰ段烟气进行换热，最终形成高品质蒸汽经蒸汽输出总管16，去发电工段。

[0032] 实施例2[0033] 粗硫磺以液态形式雾化喷入第一燃烧器3，50％氧含量的富氧空气同步通入第一燃烧器3，雾化的液态粗硫磺燃烧产生温度高于1500℃的Ⅰ段烟气；Ⅰ段烟气进入第二换热装

置5内降温，在此Ⅰ段烟气温度降至1000℃以下，随后进入第二燃烧器10；盐含量为w.75％的

脱硫废液雾化喷入第二燃烧器10，补燃煤气和补充空气同步通入第二燃烧器10，通过调节

补燃煤气量和补充空气量将Ⅱ段烟气温度控制在900～1200℃，第二燃烧器10中出来的Ⅱ

段烟气进入第一换热装置12，在此Ⅱ段烟气温度冷却至400℃以下，冷却后的Ⅱ段烟气去制

酸工段；冷却水经给水管道14在第一换热装置12与Ⅱ段烟气进行换热后进入第二换热装置

5与Ⅰ段烟气进行换热，最终形成高品质蒸汽经蒸汽输出总管16，去发电工段。

[0034] 本技术领域的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离本实用新型的精神和范围。尽管已描述了本实用新型的实施例，应理解本实用新型不应

限制为此实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型精神和范

围之内作出变化和修改。