立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置及其组成的发电系统制造方法及图纸

一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置及其组成的发电系统，该浓硫酸冷却器具有阳极保护系统；所述浓硫酸冷却器的筒体和其内安装的换热管束均垂直于水平面放置，而多根阴极和筒体及换热管束相垂直，即水平设置，且该阴极外套有绝缘套管。本实用新型专利技术通过重新设计阴极布置方式，将阳极保护浓硫酸冷却器改为立式结构，实现了工质在管程的蒸发方式，提高了余热品质，拓展了余热用途，避免了HRS系统出现的问题，为硫酸行业节能减排工作提供了新思路。首次将阳极保护技术与低温位余热回收相结合，通过低沸点工质回收阳极保护浓硫酸冷却器中的低温位余热。

【技术实现步骤摘要】
立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置及其组成的发电系统
本技术涉及浓硫酸设备
，具体涉及一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置及其组成的发电系统。
技术介绍
硫酸的原料主要为硫磺、硫铁矿以及冶炼厂的冶炼烟气。生产过程主要包括含硫原料燃烧、二氧化硫氧化及三氧化硫吸收三个主要过程，其理论反应热分别约占总反应热的56%、19%和25%。大部分硫酸装置对含硫原料的燃烧和二氧化硫的氧化产生的高、中温位热能尽可能地进行了回收利用，目前只有三氧化硫吸收过程中的低温位热能没有被合理利用。三氧化硫吸收过程主要集中在硫酸干吸工段，除自然散热损失、产品酸和放空尾气带走少量热量以外，多数硫酸厂都是利用32℃的循环冷却水将热量移走，循环水出口温度一般为40℃。这部分废热由于温度低，受多种条件制约，通常不能再次被回收使用，而被直接排放到环境中，对环境造成了一定程度的热污染。国内少数硫酸厂根据厂区工艺需求，将锅炉给水、生活用水和工业用水等工艺物料的温度提升至80-90℃左右，通过阳极保护浓硫酸冷却器仅实现了工艺物料加热、冬季采暖，目前尚未应用于低温位余热发电。或者引进美国孟山都公司HRS工艺，通过提高循环酸温度使HRS锅炉得到高位能的蒸汽，以HRS热回收塔取代传统工艺的吸收塔，HRS锅炉取代传统工艺的吸收塔酸冷却器，余热回收率可达75%以上，但HRS技术在实际工程的应用中存在着较多的问题：①HRS工艺条件苛刻，对材料耐腐蚀性能要求高；②由于硫铁矿、冶炼气的烟气浓度不稳定，HRS工艺主要集中在硫磺制酸；③利用水作为余热回收的载体，局限了HRS工艺在工业领域内的应用范围；④HRS工艺的前期投资较大，除吸收塔和锅炉外，稀释器、管道、分酸器等均需采用特殊合金制造，增加了成本投入。
技术实现思路
本技术提供一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置及其组成的发电系统，解决硫酸干吸工段低温位余热难回收的问题，使硫酸生产用电自给，还可向外界输出一定的热能或电力。本技术所采用的技术方案为：一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置，该浓硫酸冷却器具有阳极保护系统；所述浓硫酸冷却器的筒体和其内安装的换热管束均垂直于水平面放置，而多根阴极和筒体及换热管束相垂直，即水平设置，且该阴极外套有绝缘套管。进一步的：所述多根阴极贯穿筒体后在筒体外部并联连接。所述多根阴极通过阴极支撑支撑后平行交错设置于筒体内。所述筒体顶端的管箱为大容积管箱。所述阳极保护系统中的阳极由含铬镍合金制成，该铬镍合金是：Cr%=19-30、Ni%=5-50和0.5≤（Cr+Si）/（Ni+Mo）≤3或Cr%=19-30、Ni%=5-50和0.54≤Cr/（Ni+Mo）≤2.9。一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置组成的发电系统，所述立式浓硫酸冷却器通过大容积管箱和发电机组、冷凝器及工质泵依次连接成闭环形成发电系统。本技术针对硫酸生产干吸工段低温余热的特点，开发出一种基于立式阳极保护浓硫酸冷却器的低温位余热发电技术，通过重新设计阴极布置方式，将阳极保护浓硫酸冷却器改为立式结构，实现了工质在管程的蒸发方式，提高了余热品质，拓展了余热用途，避免了HRS系统出现的问题，为硫酸行业节能减排工作提供了新思路。首次将阳极保护技术与低温位余热回收相结合，通过低沸点工质回收阳极保护浓硫酸冷却器中的低温位余热。本技术适用于施加阳极保护的含铬镍合金材质的浓硫酸冷却器，对比现有浓硫酸冷却器具有更广应用范围，更优的环保性能，主要体现在：①在酸侧，可使用的硫酸浓度范围：93%～100%，可使用的温度范围：40℃～130℃，设备腐蚀率≤0.1毫米/年，浓硫酸冷却器使用寿命≥8年，相当或优于现有浓硫酸设备；②冷却器壳侧酸浓为93-100%，温度范围为40-130℃；管侧为循环水温度范围0-130℃，可用于冷却浓硫酸、物料加热、冬季采暖；③立式阳极保护浓硫酸冷却器阴极垂直筒体设置，改变了以往从管箱设置阴极的方式，避免了设备顶端更换阴极的弊端，结构紧凑、占地面积小，同样适用于现有以循环水冷却和有机工质冷却的阳极保护浓硫酸冷却器；④有机工质回收显热方面具有较高的效率，可以提高对不同温度范围的利用率，在管程使用具有低沸点、高蒸汽压力的有机工质代替普通循环水，回收温度范围在40-130℃浓硫酸的热量，直接将干吸工段低温位余热转化为电能，使能量从品质上升级，充分发挥资源利用的经济性，效益可观；⑤通过低温位工质循环系统的余热回收发电技术，利用余热加热某些“低沸点物质”，至少产生0.4Mpa的蒸汽，带动发电机组发电，提高了较低温度热源在工业领域内的利用率；⑥若实施干吸工段低沸点工质发电系统按照燃烧供热煤计算回收热值，相当于直接减排粉尘、氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫及碳氧化物。附图说明图1为本技术浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置实施例2的结构示意图；图2为本技术浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置实施例3的结构示意图；图中：1，阳极；2，阴极；3，控制参比电极；4，监测参比电极；5，筒体；6，管板；7，换热管束；8，工质出口；9，浓硫酸进口；10，浓硫酸出口；11，工质进口；12，排液管；13，排气管；14，阴极支撑；15，恒电位仪；图3为本技术发电系统示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本技术进一步说明。本技术所述立式浓硫酸冷却器适用于干吸工段低沸点工质发电系统中，为管壳式换热器，配置阳极保护系统，管程工质为脱盐水和有机工质，壳程介质为浓硫酸，脱盐水和有机工质与浓硫酸通过换热管束进行换热，达到浓硫酸低温位余热的利用。实施例1，参照图1，一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置，该立式浓硫酸冷却器具有阳极保护系统，浓硫酸冷却器的组成是：包括多根阴极2，且浓硫酸冷却器的换热管束7、管板6、筒体5作为阳极；筒体5的两端设有管箱，管箱上设有工质进出口、排气口，且管箱端部设有封头或平盖，且筒体5的进酸口侧绝缘密封设置控制参比电极3，在筒体5的出酸口侧绝缘密封设置监测参比电极4，恒电位仪15通过电线电缆与阳极、阴极2、控制参比电极3、监测参比电极4电连接而构成所述阳极保护系统；所述筒体5和其内安装的换热管束7均垂直于水平面放置，而多根阴极2和筒体5及换热管束7相垂直，即水平设置，且该阴极2外套有绝缘套管，绝缘套管上开有孔。所述浓硫酸冷却器的换热管束7的外表面、筒体5的内表面、管板6的内表面均为浓硫酸的接触面，共同构成阳极；为避免浓硫酸对接触面的强烈腐蚀，为浓硫酸冷却器增加阳极保护系统，恒电位仪输出的直流电由阳极经浓硫酸导通至阴极，阴极与阳极共同构成了电流回路，该阴极外配有开孔的绝缘套管，使得阴极不得与阳极接触，开孔使得电流分布尽量均匀；所述控制参比电极3和监测参比电极4的前端只与浓硫酸接触，而不得与换热管束或筒体接触，监测参比电极4可以根据设备内部监测情况设置为一支或多支，参比电极是用以读取相对于阳极表面的变化值。阴极为一根或多根并列连接的镍基合金、不锈钢、银、铅或镀铂的棒状金属电极，特性是在硫酸中具有优良的耐蚀性和优良的电流分散能力；参比电极常用一些惰性金属材料作为参比电极，如铂、银、金、铑、铱、钯、钨及这些金属的合金，其特性是在硫酸中具有优良的耐蚀性和电位恒定性；恒电位仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置，该浓硫酸冷却器具有阳极保护系统；其特征在于：所述浓硫酸冷却器的筒体（5）和其内安装的换热管束（7）均垂直于水平面放置，而多根阴极（2）和筒体（5）及换热管束（7）相垂直，即水平设置，且该阴极（2）外套有绝缘套管。

【技术特征摘要】
1.一种立式浓硫酸冷却器的低温位余热回收装置，该浓硫酸冷却器具有阳极保护系统；其特征在于：所述浓硫酸冷却器的筒体（5）和其内安装的换热管束（7）均垂直于水平面放置，而多根阴极（2）和筒体（5）及换热管束（7）相垂直，即水平设置，且该阴极（2）外套有绝缘套管。2.根据权利要求1所述的低温位余热回收装置，其特征在于：所述多根阴极（2）贯穿筒体（5）后在筒体（5）外部并联连接。3.根据权利要求1所述的低温位余热回收装置，其特征在于：所述多根阴极（2）通过阴极支...

【专利技术属性】
技术研发人员：田静，石德龙，陈曙彤，莫春萍，李应祖，郑建国，李治民，王万林，李文浩，左锐，王振华，
申请(专利权)人：天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：甘肃,62