用于硫燃烧的方法和设备技术

在硫与空气燃烧制备二氧化硫期间，使硫于燃烧炉第一部分中在亚化学计量条件下燃烧。将在第一部分中形成的二氧化硫以及未燃烧的硫提供给与该第一部分邻接的该炉的第二部分中，在此它们可与空气进行后燃。这用于制备含二氧化硫而无氮氧化物的气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于硫与含氧气体、特别是空气燃烧制备二氧化硫的方法，其中向炉中提提供硫和助燃空气以及其中在亚化学计量条件下在炉的第一部分中使硫挥发并随后将硫氧化，以及涉及实施本方法的设备。
技术介绍
二氧化硫主要用于制备硫酸或者液态三氧化硫以及通常通过煅烧/冶炼含硫矿石或者通过元素硫的燃烧而制备。通常利用大气中的空气实施燃烧，但也可使用富含氧气的空气乃至纯氧。然而就成本而言，通常不宜用纯氧燃烧硫。目前，硫自身几乎只以液态形式被应用以及通常以液态提供提供和临时性存储。向温度为140-150℃的燃烧炉中提供液态硫，此时液态硫的粘稠度低至足以用于经由喷口注入。为了优化该燃烧，在炉中将液态硫雾化以及使其与助燃空气完全地混合。硫燃烧要求相等摩尔量的硫和氧。用包含20.95体积％O2的环境空气与硫按化学计量燃烧，理论上可以获得最高含20.5体积％SO2的SO2气体。为了确保硫的完全燃烧，通常提供过量空气。避免未燃烧的硫(其冷凝以及沉淀在设备较冷部分)产生的问题。超化学计量的燃烧例如Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1994年，第A25卷，第574f页所描述。在水平设置的圆筒炉中实施燃烧，该圆筒炉具有耐火炉衬和在它的端面包括一个设置于中央的燃烧器系统。使液态硫雾化然后将其与助燃空气混合以及依靠所要求的二氧化硫浓度在温度为600-1,600℃时进行燃烧。在硫燃烧炉之后，在将该气体提供给硫酸接触设备之前，提供废热锅炉。该接触设备的转换器通常使用10-12体积％的二氧化硫初浓度，必须可能借助于另外的设备调整该初浓度。-->EP 0 762 990 B1也描述了硫的超化学计量燃烧。在燃烧温度高于1,100℃时，即使由于二氧化硫浓度较高较少游离氧可用于生成氮氧化物，但氮氧化物(NOx)的生成也大大增加。但是超过18体积％二氧化硫浓度，由于缺乏氧气，NOx的形成再次下降。因此，在常规硫燃烧系统中，随着燃烧温度的上升所生成的氮氧化物限制了燃烧气体的预加热。这削弱了设备的经济性。就产生具有高二氧化硫浓度且极低NOx含量的气体而言，例如DE1 948 754建议使用二阶段设备，其中先在亚化学计量的条件下(氧亏)燃烧元素硫。一旦穿过换热器，然后所生成的包含二氧化硫和硫的气体与含氧气体在另外的设备中在约1000℃时发生后燃。而就设备结构而言，此多级设备相当复杂而因此价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是用简单方法制备具有高二氧化硫浓度的气体以及同时大幅减少氮氧化物(NOx)的生成。利用本专利技术基本实现了这个目的，因为在上述方法中将在炉第一部分中形成的二氧化硫以及未燃烧的硫送至与炉第一部分邻接的第二部分中而后在炉第二部分的出口或者在废热锅炉(热量回收系统)的入口与含氧气体、尤其是空气发生后燃。因此，与DE 1 948 754相似，首先实施亚化学计量的硫燃烧，然后在第二室的出口或者废热锅炉的入口内进行后燃。然而根据本专利技术，此第二室直接设置于硫燃烧炉的第一燃烧室之后。因此，可以省去在DE 1 948 754中为使气体温度降低而插入的换热器。然而尽管如此，生成的氮氧化物却减到最少，这是由于废热锅炉中的快速冷却，高温下的保留时间不足够用于大量氮氧化物的生成。在炉第一部分中，由于缺乏氧气而排除了NOx的生成。借助于废热锅炉中气体即时的快速冷却使这在第二部分中实现。由于认为特别重要的是在炉第一部分中的亚化学计量的燃烧中气体与硫充分地混合，以便氧气可以完全地消耗掉以及不形成氮氧化物，根据本专利技术优选的方式，所述将助燃空气沿切向引入炉。这促进在炉-->室中的湍流且由此将气体完全混合。然后气流沿其轴向螺旋地穿过炉。根据本专利技术，可以将含氧气体相同方向旋转引入炉的第一和第二部分。然而也可以将气体以相对方向旋转引入炉第二室。便利地，采用通到第二炉室的助燃空气供料管道开设在炉壁上，该炉壁与通入第一炉室的供料管道相对。根据本专利技术，通过控制所提供空气和/或硫的数量调节在炉第一和第二部分所获得的二氧化硫浓度。优选所选的体积流量可使在炉第一部分中获得的二氧化硫浓度为约20-21体积％，优选约20.5体积％。二氧化硫浓度超过18体积％时，由于游离氧含量低使氮氧化物的生成迅速减少，同时氮氧化物的生成几乎不受保留时间的影响。根据本专利技术，依靠含氧气体向炉第二部分中提供了足够的氧以使在燃烧结束时所获得的二氧化硫浓度为6-95％，优选9-35体积％，以及特别约为12-18体积％。如果调节12体积％的二氧化硫浓度，则可以直接将所获得的二氧化硫提供给硫酸装置的接触式锅炉。如果所选的硫酸浓度为18体积％，则保证所有硫被消耗尽，并且排除了在该设备后续部分中的沉积。由于实质上更高的废热锅炉入口温度(1,600℃而不是1,150℃)，热量回收系统要求较小的热交换面积，以便降低投资费用。在废热锅炉之后，通过输入空气降低SO2浓度，要调节的浓度取决于后续设备。在炉的第一部分中，优选在约1,000-1,800℃下实施硫的燃烧，而在炉的第二部分的出口或者废热锅炉入口的后燃在大约1,000-1,800℃下开始。在进入废热锅炉的入口实施所供气体的即时快速冷却。特别是要求二氧化硫浓度为12体积％时，在第二部分中后燃开始时的燃烧温度选择为约1,000℃，而采用18体积％的二氧化硫浓度，将在第二部分中后燃的起始燃烧温度设为约1,600℃。这些温度基于约为100℃的助燃空气入口温度。温度依据空气温度的变化而变化。在任何情况下，由于在炉第二室的出口中未燃烧硫(硫蒸气)的浓度低以及由于在炉第二室内保留时间短，可以选择燃烧温度以使废热锅炉中的即时冷却导致氮氧化物的形成减到最少。在低于1,000-->℃的冷却之前的保留时间不足以形成大量的NOx。在炉第二部分中的保留时间小于0.5s，优选小于0.3s。在废热锅炉中尽可能快地实施800℃以下，优选700℃以下，以及最优选600℃以下的冷却。直到温度达到约1,000℃时的保留时间小于1s，优选小于0.7s。为了促进硫与助燃气体的完全混合，优选将硫以液态形式引入炉第一部分以及进入炉时利用空气将其雾化。根据本专利技术，利用旋转式雾化器，超声波雾化器或者经过喷枪来提供硫来实施硫的雾化。在本专利技术开发中获得增强的湍流及由此在炉第一部分中气体更好的混合在于提供给炉第一部分的空气流是沿炉的轴向依次设置的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，该方法利用含氧气体、特别是空气燃烧硫，用于制备二氧化硫，其中向炉中提供硫和助燃空气以及其中硫蒸发而随后在炉的第一部分于亚化学计量条件下氧化，特征为将在第一部分中形成的二氧化硫以及未氧化的硫供给与该第一部分邻接的炉的第二部分以及在该炉第二部分的出口区域或者在下游废热锅炉入口与含氧气体、特别是空气发生后燃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2006-2-10 102006006460.71.一种方法，该方法利用含氧气体、特别是空气燃烧硫，用于制
备二氧化硫，其中向炉中提供硫和助燃空气以及其中硫蒸发而随后在
炉的第一部分于亚化学计量条件下氧化，特征为将在第一部分中形成
的二氧化硫以及未氧化的硫供给与该第一部分邻接的炉的第二部分以
及在该炉第二部分的出口区域或者在下游废热锅炉入口与含氧气体、
特别是空气发生后燃。
2.权利要求1所要求的方法，特征为将含氧气体沿切向引入炉的
第一和第二部分。
3.权利要求2所要求的方法，特征为将含氧气体平行地引入炉的
第一和第二部分。
4.权利要求2所要求的方法，特征为将含氧气体以相对方向引入
炉的第一和第二部分。
5.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为将含氧气体直接引
入废热锅炉入口。
6.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为通过控制空气和/
或硫的供给量来调节在炉第一和第二部分中所获得的二氧化硫浓度。
7.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为在炉第一部分中所
获得的二氧化硫浓度为约20-21体积％。
8.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为在炉第二部分中所
获得的二氧化硫浓度为6-95体积％，优选约9-35体积％。
9.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为在炉第一部分中的
燃烧在约1,000-1,800℃下实施。
10.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为在炉第二部分中的
燃烧在约1,000-1,800℃下实施。
11.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为向炉第一部分提供
液态硫以及当进入炉时借助于空气雾化该液态硫。
12.前述任一项权利要求所要求的方法，特征为提供给炉第一部分
的空气流在炉轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：KH道姆，WC劳瑟，W斯查尔克，
申请(专利权)人：奥图泰有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]