专利名称：一种高温烟气中硫回收和余热利用方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，特别是工业烟气处理技术领域，主要涉及一种高温烟 气中含有气态硫单质的硫冷凝回收及烟气余热利用的方法和装置。
背景技术：
目前，环境污染和治理受到世界各国的广泛关注。在大气污染中，燃料燃烧以及工 业排放的是污染的主要来源。含的烟气不仅严重污染环境，破坏生态，而且直接影响 产品质量，腐蚀生产设备。所以，对含硫烟气进行脱硫处理，净化烟气，降低烟气中的排 放量，是有利于企业有利于环境保护的措施。目前，工业生产使用的燃料主要有煤、重油、轻 柴油、天然气等，其中的有机硫化物和可燃硫化物在燃烧过程中会产生大量含SO2的烟气。 在陶瓷工业原料中含有较多的含硫物质，如狗&、Fh(SO4) 3、CaS04、Na2SO4等，在陶瓷坯体烧 成过程，经过一系列氧化还原反应，也会生成SA气体，并随高温烟气由烟道、烟囱排放到大 气。在其他工业生产中，如水泥、火力发电也会产生大量SO2烟气。在烟道处加装脱硫设备， 对尾部烟气进行脱硫处理，净化烟气，降低烟气中的SA排放量，是目前控制SA最有效和应 用最广的一项技术。目前，国内外处理二氧化硫烟气的方法有许多，如氨法、钙法、钠法、铝法、氧化法、 吸附法、催化法及电子束法等。氨法是烟气脱硫方法中较传统的工艺，该法采用液氨或氨水 作为吸收剂，吸收效率高、脱硫彻底。钙法是采用石灰水或石灰乳洗涤含二氧化硫的烟气， 技术成熟，生产成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、装置运行周期短。钠法是使用碳酸钠或 氢氧化钠等碱性物质吸收含二氧化硫的烟气，具有吸收能力大、吸收速率快、脱硫效率高、 设备简单、操作方便等优势，但最大的问题是原料钠碱较贵，生产成本高。上述工艺普遍存 在以下几个共同的问题①脱硫设备的工程投资较大；②脱硫过程中的副产物难利用；③ 高额的环保运行费用使生产企业不堪重负。现在工业上常用的“克劳斯”工艺及尚在研究阶段的微波活性炭脱硫等，均是将 SO2还原为单质硫后加以回收，这些技术可将SO2污染控制和硫资源回收利用相结合，是一 种资源化烟气脱硫新理念，其基本的指导思想是将烟气中污染环境的二氧化硫收集起来作 为资源加以回收利用，同时确保这个收集资源化的过程不再产生二次污染，系统运行可靠， 烟气的各项指标达到国家排放标准，副产品的收益与运行费用相抵或略有盈余，使企业的 烟气脱硫工作由被动变主动，从而实现环境、社会和经济效益的统一，是适合我国国情的一 种烟气脱硫技术，在烟气脱硫领域具有较大的潜力。在对还原后的产物气态单质硫的处理中，均涉及到硫的冷凝回收的工艺方法， 而出于纯粹的硫回收的目的，很多方法采用过热水蒸气对气态单质硫进行冷凝后回收， 如专利申请号200710017416. 4中，用水蒸气将克劳斯反应器中的气态硫冷凝器降温至 125-130°C后，气态硫冷凝为雾滴，然后经液硫捕集网分离，分离出的液硫通过管路输送给 第二液硫锁斗继而送入液硫池。但该方法如用于高温烟气中单质硫的回收，将极大浪费高 温烟气中的热能，无法实现高温烟气的余热利用，不适用于陶瓷厂等常压下高温烟气的脱硫处理。
发明内容
本发明的目的在于填补现有技术空白，提供一种安全、高效、低成本的高温烟气中 硫回收及余热利用的方法。本发明还提供了高温烟气中硫回收方法的专用设备。本发明的烟气中硫回收及余热利用方法是将含单质硫的444°C以上温度烟气通过 专用设备，将含硫单质烟气温度降至硫沸点以下的高温段，气态单质硫在换热管外壁冷凝 成液态，顺着换热管外壁流至设备底部的集液漏斗，汇集至液硫出口管进行回收；脱硫后的 洁净烟气可进行余热再利用。所述含硫单质烟气温度降至硫沸点以下的高温段，优选350°C _430°C温度段。所述高温烟气中硫回收及余热利用方法的专用设备，设备包括壳体部分，烟气进 口和烟气出口，以及由冷却介质进口管、出口管、下集管、上集管、上支管、下支管和换热管 组成的一组或多组冷却介质通道，其特征在于在设备的底部有一个(或多个)集液漏斗。所述高温烟气中硫回收及余热利用方法的专用设备，其特征在于设备还包含一组 或一组以上的隔程板，隔程板将换热器分隔成若干个相通的腔室，烟气可走管外两个以上 壳程，以提高单质硫的凝结效率。所述的专用设备，其特征在于换热管呈竖直或倾斜一定角度排列，每根换热管下 端与对应的下支管连通，上端与对应的上支管连通，每根支管一端封闭，一端连通集管，每 组冷却介质通道的上集管连接有若干个上支管，下集管连接有若干个下支管，上下支管分 别水平排列于换热器的上下部，相邻各支管间隔一定距离，下集管前端连通冷却介质进口 管，上集管连通冷却介质出口管。所述高温烟气中硫回收及余热利用方法的专用设备，其特征在于所述设备设有 液硫捕集网。按照权利要求3所述烟气中硫回收方法的专用设备，其特征在于所述的换热管
是圆管、扁管。本发明的烟气中硫回收及余热利用的方法，其核心技术在于根据液态硫动力粘 度随温度变化的情况，在350°C -430°C温度段，液硫的粘度为0. 5-0. IPa · s，流动性好。气 态硫在这个温度段冷凝，可以保证烟气在冷凝出的液态硫单质具有良好流动性因而有利于 硫的收集，同时，高温烟气的热损失小，从而保证了烟气余热利用的最大化。本发明的优点在于该方法简单实用，成本低，在回收硫的同时不影响高温烟气的 余热利用。该专用设备结构简单、使用方便，能够满足本发明方法工艺要求。
图1是本发明专用设备立体结构示意图；图2是本发明专用设备俯视图；图3是本发明具体实施例工艺流程附图。附图标记说明1.换热器；2.集液漏斗；3.液硫出口管；4.烟气进口 ；5.烟气出 口 ；6.冷却介质进口管；7.冷却介质出口管；8.下集管；9.上集管；10.下支管；11.上支管；12.换热管；13.隔程板；14.液硫捕集网。
具体实施例方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式
，并结合其附图，对 本方案进行阐述。在陶瓷生产厂中，对于采用煤燃料、重油和柴油等含硫量较大的燃料的辊道窑可 加载本发明方法的专用设备，具体的实施方式为如图3工艺流程图所示，在辊道窑预热带 中设置气幕，将预热带分隔成高温段和低温段，将高温段约470°C的烟气抽吸进微波脱硫装 置，烟气中的在微波脱硫装置中与活性碳反应，生成单质硫。微波辅助活性碳与反 应后，含单质硫的烟气温度在470°C以上，超过硫的沸点444°C，单质硫在烟气中以气态存 在。将含气态单质硫的烟气通入本发明方法的专用设备，如图1、2所示。冷水从冷却介质 进口管(6)流入，经下集管(8)分流至与下集管连通的四根下支管(10)，在水压的作用下 流入密集排列的换热管(12)，然后再从各个换热管流入上支管(11)、上集管(9)，最后经冷 却介质出口管(7)排出。高温烟气从烟气进口(4)进入，经过两块隔程板(13)的作用改变 流动方向，最后流至烟气出口(5)，烟气在壳体(1)内的流向如图2所示。在专用设备内， 高温烟气通过通有冷水的换热管(1 降温，温度降到硫沸点以下，气态单质硫冷凝成液态 硫附着在各个换热管(1 外壁，然后沿着换热管(1 外壁流至下支管(10)外壁，富集一 定量后滴落至集液漏斗0)，最后汇集至液硫出口管(3)，液硫出口管C3)设有闭合闸门， 可以将收集液态硫磺的回收槽进行定期更换。烟气经过三个壳程后，到达烟气出口，此时烟 气中还存在部分未能附着在换热管外壁的硫雾滴。硫雾滴被放置在烟气出口处的液硫捕集 网(14)捕集后，流至设备底部的集液漏斗。从液硫捕集网流出的洁净烟气仍然保持着高温 (约350°C )，由引风机抽出到干燥窑进行余热利用(见图3)。上述实施例是对本发明做出的进一步说明，当然，本领域技术人员可以根据上述 本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，例如改用其它冷却介质、改变装置内壳程数 等，在不脱离本发明的精神下，都在本发明所要求保护范围。
权利要求
1.一种高温烟气中硫回收及余热利用方法，其特征在于将含单质硫的444°C以上温 度烟气通过专用设备，将含硫单质烟气温度降至硫沸点以下的高温段，气态单质硫在换热 管外壁冷凝成液态，顺着换热管外壁流至设备底部的集液漏斗，汇集至液硫出口管进行回 收；脱硫后的洁净烟气可进行余热再利用。
2.根据权利1所述高温烟气中硫回收及余热利用方法，其特征在于所述含硫单质烟 气温度降至硫沸点以下的高温段，优选350°C _430°C温度段。
3.—种权利要求1所述高温烟气中硫回收及余热利用方法的专用设备，设备包括壳体 (1)部分，烟气进口(4)和烟气出口(5)，以及由冷却介质进口管(6)、出口管(7)、下集管 (8)、上集管(9)、上支管(11)、下支管(10)和换热管(12)组成的一组或多组冷却介质通 道，其特征在于在设备的底部有一个(或多个)集液漏斗(2)。
4.根据权利要求3所述高温烟气中硫回收及余热利用方法的专用设备，其特征在于设 备还包含一组或一组以上的隔程板(13)，隔程板将换热器分隔成若干个相通的腔室，烟气 可走管外两个以上壳程。
5.根据权利要求3所述的专用设备，其特征在于换热管(12)呈竖直或倾斜一定角度 排列，每根换热管下端与对应的下支管(10)连通，上端与对应的上支管(11)连通，每根支 管一端封闭，一端连通集管，每组冷却介质通道的上集管(9)连接有若干个上支管(11)，下 集管(8)连接有若干个下支管(10)，上下支管分别水平排列于换热器的上下部，相邻各支 管(10)间隔一定距离，下集管(8)前端连通冷却介质进口管(6)，上集管(9)连通冷却介质 出口管(7)。
6.根据权利要求3所述高温烟气中硫回收及余热利用方法的专用设备，其特征在于 所述设备设有液硫捕集网(14)。
7.按照权利要求3所述烟气中硫回收方法的专用设备，其特征在于所述的换热管 (12)是圆管、扁管。
全文摘要
本发明涉及一种高温烟气中硫回收和余热利用的方法及装置，将444℃以上经还原反应后含单质硫的高温烟气通过该设备，含单质硫的高温烟气走换热管(片)外部，降温用的冷却介质走换热管(片)内部，烟气中的气态硫在换热管外壁冷凝成液态硫单质，液态硫单质顺着换热管外壁流至换热器底部的集液漏斗，汇集至硫出口管进行回收。脱硫后的高温烟气仍保持300℃以上高温，可作为洁净烟气再利用余热。该方法简单实用，成本低，硫回收效果明显，设备结构简单、使用方便，能够满足本发明方法工艺要求并达到节能环保的目的。
文档编号B01D53/86GK102120143SQ20101057094
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月27日 优先权日2010年11月27日
发明者周梅, 樊东彪, 欧阳雪琼, 王双喜, 肖祖峰, 黄国权 申请人:佛山市华南精密制造技术研究开发院, 广东科信达科技有限公司