一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉
技术领域
本实用新型属于化工环保技术领域，具体涉及一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉。
背景技术
我国的各类化工装置，如涉及到磺化、烷基化、水合水解、净化及脱水等工艺，每年都会副产大量废硫酸，其中很大一部分废硫酸中含有大量有机杂质和无机盐类，采用传统的方法极难处理，给企业带来极大的环保压力。
目前，处理这类废硫酸最彻底、最环保的工艺就是废硫酸裂解再生工艺。废硫酸裂解再生工艺中，裂解炉排出的烟气温度高达1100℃。由于烟气中含有大量的水分和灰分，烟气在进入后续工序前一般都采用火管余热锅炉对烟气进行降温并回收利用烟气的高位热能，产生中压蒸汽。但是废硫酸再生装置的设计负荷通常为50-110％，开车初期一般只有30％-50％的操作负荷。目前常规的火管锅炉为列管式，运行时换热面积无法调整，开车初期或装置低负荷运行时，由于工艺烟气的流量低于设计流量，会导致余热锅炉出口烟气温度偏低，后续的金属管道、设备容易产生露点腐蚀。
目前废酸再生装置进行工艺，例如CN205746752U公开的一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，设计时通常是在余热锅炉的进出口管道上设置跨线(旁路)，对余热锅炉出口的烟气温度进行调。由于烟气温度高达1100℃，该旁路管道通常为304不锈钢且内衬150mm以上的耐火浇注料，导致管径增大；管道上的调节阀一般选用耐高温蝶阀，价格昂贵；并且由于短路管道的跨线较长，自重较大，沿途还要设置管架支撑。该工艺配置占地面积大，建造费用高，操作也不方便。
实用新型内容
本实用新型针对现有的废硫酸裂解再生工艺通常在余热锅炉进出口管道设置跨线，对余热锅炉出口烟气温度进行调节，旁路管道一般采用不锈钢且内衬耐高温浇注料的形式，调节阀采用耐1100℃高温烟气的耐高温蝶阀，占地面积大，建造费用高，操作也不方便的技术问题，提供一种新的用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，该余热锅炉通过采用中心管对烟气进行短路调节，省去了旁路管道和蝶阀，且该锅炉使用寿命长，建造费用低，操作方便，节省占地面积。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、顶部、侧面”通常是指参考附图所示的上、下、左、右、顶部、侧面；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，“依次”、“前端”、“入口”、“出口”、“尾部”是指沿流体(烟气)的流动方向的依次、前端、入口、出口、尾部。
在本实用新型中，“中心管的截面积”是指中心管的管道截面积。
在本实用新型中，“换热管的总截面积”是指若干换热管的管道截面积之和。
本实用新型提供了一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，如图1所示，包括依次连通的前烟箱1、锅炉本体和后烟箱5，其中，锅炉本体内部设置若干换热管7，且锅炉本体的内部中心设置中心管9，中心管9的出口设置调节阀10，换热管7的入口和中心管9的入口与前烟箱1连通，换热管7的出口和中心管9的出口与后烟箱5连通。
根据本实用新型的一些实施方式，中心管9的截面积与换热管7的总截面积的比值为0.1-0.3。例如0.1、0.15、0.2、0.25、0.3，以及它们之间的任意值。例如，在锅炉本体内部设置50根换热管，且换热管的管径均为DN50的情况下，中心管的管径为DN100-DN200。
根据本实用新型的优选实施方式，中心管的数量为一根。
根据本实用新型的一些实施方式，中心管的材质为耐高温材质，优选为20号钢(20#钢)、合金钢、不锈钢和碳化硅中的一种或多种。
根据本实用新型的一些实施方式，换热管的材质为耐高温材质，优选为20号钢(20#钢)、合金钢、不锈钢和碳化硅中的一种或多种。在具体的实施中，换热管的材质可以与中心管的材质相同或不同，优选的情况下，两者材质相同。
根据本实用新型的一些实施方式，所述调节阀10为锥形调节阀。优选地，所述调节阀10包括锥形阀芯13和执行机构14，其中，锥形阀芯13与中心管9的出口对应，如图1所示。
根据本实用新型的一些实施方式，所述锥形阀芯13的材质为耐高温不锈钢或合金钢，进一步优选地，所述锥形阀芯13的材质为310S不锈钢或ALLOY20合金钢。
根据本实用新型的一些实施方式，所示执行机构14可以为手动执行机构或气动执行机构。具体地，手动执行机构可以为手动调节；气动执行机构可以为气动调节。
根据本实用新型的一些实施方式，前烟箱1的前端设置烟气进口2。
根据本实用新型的一些实施方式，后烟箱5的顶部或侧面设置烟气出口6。
根据本实用新型的一些实施方式，后烟箱5设置若干清灰管8，且清灰管8与换热管7一一对应。由于换热管的管径较小，且余热锅炉在运行过程中需要长期使用，容易出现积灰而堵塞换热管的问题，因此需要设置与换热管一一对应的清灰管。而由于中心管的管径相对较大，而且在开车初期或处于低负荷运行相对较短的时期使用，中心管内的积灰情况并不严重，因此，与中心管9对应的清灰管8可以根据实际工况进行设置，例如设置1个或多个。
根据本实用新型的一些实施方式，锅炉本体上部设置汽包11。
根据本实用新型的一些实施方式，前烟箱1的侧面设置人孔3。
根据本实用新型的一些实施方式，前烟箱1的下部设置下灰口4。
根据本实用新型的一些实施方式，后烟箱5的侧面设置人孔3。
根据本实用新型的一些实施方式，后烟箱5的下部设置下灰口4。
根据本实用新型的一些实施方式，锅炉本体下部设置鞍座12。优选地，锅炉本体下部设置2-3个鞍座，尾部为固定鞍座，其它为滑动鞍座。
根据本实用新型的一些实施方式，本实用新型的余热锅炉还包括壳体，壳体内部包括依次连通的前烟箱1、锅炉本体和后烟箱5。壳体内侧设置有耐酸隔热衬里，壳体外侧设置有外保温层，其中，隔热耐酸衬里的组成为结合剂和骨料。所述结合剂选自硅酸盐、铝酸盐和磷酸盐中的一种或多种；所述骨料选自多孔熟料、空心球、漂珠、硅藻土、珍珠岩、蛭石和陶粒中的一种或多种。所述多孔熟料选自硅质、粘土质、高铝质、莫来石质和刚玉质中的一种或多种；所述空心球选自氧化铝质、莫来石质、铝铬质、铬质和锆质中的一种或几种。锅炉本体的壳体内侧焊接有抓钉，用于固定壳体内侧的隔热耐酸衬里，壳体的材质为碳钢或合金钢。外保温层采用复合硅酸盐纤维毡、陶瓷纤维毡或岩棉保温材料。
根据本实用新型的一些实施方式，清灰管与换热管同心，清灰管一端与换热管和中心管相通，另一端设置有方便拆卸的密封结构。其中，密封结构的形式采用螺纹、法兰、卡套，清灰管的材质选用碳钢或合金钢。
本实用新型在中心管的出口设置锥形调节阀，装置正常运行时，调节阀处于关闭状态，当装置开车初期或低负荷运行，余热锅炉出口烟气温度偏低时，通过调节锥形阀芯的开度，调节中心管通过的高温烟气量，进而提高余热锅炉出口的烟气温度，避免了后续管道和设备的露点腐蚀。中心管采用锅炉换热管相同或不同材质，执行机构设置在余热锅炉尾部，在锅炉的操作平台就可以实现阀门的调节，本实用新型的最大的特点在于装置使用寿命长，建造费用低，操作方便，节省占地面积。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施方式的用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉的剖视图。
附图标记说明
1、前烟箱2、烟气进口3、人孔
4、下灰口5、后烟箱6、烟气出口
7、换热管8、清灰管9、中心管
10、调节阀 11、汽包 12、鞍座
13、锥形阀芯 14、执行机构
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加容易理解，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
【实施例1】
一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，如图1所示，包括依次连通的前烟箱、锅炉本体和后烟箱，其中，前烟箱的前端设置烟气进口，侧面设置人孔，下部设置下灰口；锅炉本体内部设置50根换热管，换热管的材质为20号钢，每个换热管的管径均为DN50，换热管的截面积之和为0.1m2，且锅炉本体的内部中心设置中心管，中心管的管径为DN150，截面积为0.018m2，中心管的材质为20号钢，中心管的出口设置锥形调节阀，锥形调节阀包括锥形阀芯和执行机构，其中，锥形阀芯与中心管的出口对应，锥形阀芯的材质为310S不锈钢，执行机构为手动调节(手动执行机构)，锅炉本体上部设置汽包，锅炉本体下部设置2个鞍座，尾部鞍座为固定鞍座，前部鞍座为滑动鞍座；后烟箱的顶部设置烟气出口，后烟箱设置若干清灰管，且清灰管与换热管一一对应。后烟箱的侧面设置人孔，下部设置下灰口；换热管的入口和中心管的入口与前烟箱连通，换热管的出口和中心管的出口与后烟箱连通。
在装置开车初期(操作负荷为总操作负荷的30％)时，将废硫酸裂解再生装置产生的烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管和中心管进行换热，通过调节中心管出口的调节阀的开度，使得烟气从后烟箱排出余热锅炉时的温度为320℃，避免了后续管道和设备的露点腐蚀，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。烟气量逐渐增加，装置操作负荷逐渐增加，在装置正常运行时(操作负荷为总操作负荷的50％-110％)，关闭调节阀(调节阀处于关闭状态)，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管进行换热，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。装置可正常运行5年以上。
【实施例2】
一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，包括依次连通的前烟箱、锅炉本体和后烟箱，其中，前烟箱的前端设置烟气进口，侧面设置人孔，下部设置下灰口；锅炉本体内部设置50根换热管，换热管的材质为20号钢，每个换热管的管径均为DN65，换热管的截面积之和为0.166m2，且锅炉本体的内部中心设置中心管，中心管的管径为DN200，截面积为0.031m2，中心管的材质为20号钢，中心管的出口设置锥形调节阀，锥形调节阀包括锥形阀芯和执行机构，其中，锥形阀芯与中心管的出口对应，锥形阀芯的材质为ALLOY20合金钢，执行机构为手动调节(手动执行机构)，锅炉本体上部设置汽包，锅炉本体下部设置2个鞍座，尾部鞍座为固定鞍座，前部鞍座为滑动鞍座；后烟箱的顶部设置烟气出口，后烟箱设置若干清灰管，且清灰管与换热管一一对应。后烟箱的侧面设置人孔，下部设置下灰口；换热管的入口和中心管的入口与前烟箱连通，换热管的出口和中心管的出口与后烟箱连通。
在装置开车初期(操作负荷为总操作负荷的40％)时，将废硫酸裂解再生装置产生的烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管和中心管进行换热，通过调节中心管出口的调节阀的开度，使得烟气从后烟箱排出余热锅炉时的温度为350℃，避免了后续管道和设备的露点腐蚀，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。烟气量逐渐增加，装置操作负荷逐渐增加，在装置正常运行时(操作负荷为总操作负荷的50％-110％)，关闭调节阀(调节阀处于关闭状态)，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管进行换热，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。装置可正常运行5年以上。
【实施例3】
一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，包括依次连通的前烟箱、锅炉本体和后烟箱，其中，前烟箱的前端设置烟气进口，侧面设置人孔，下部设置下灰口；锅炉本体内部设置60个换热管，换热管的材质为合金钢，每个换热管的管径均为DN50，换热管的截面积之和为0.12m2，且锅炉本体的内部中心设置中心管，中心管的管径为DN150，截面积为0.018m2，中心管的材质为合金钢，中心管的出口设置锥形调节阀，锥形调节阀包括锥形阀芯和执行机构，其中，锥形阀芯与中心管的出口对应，锥形阀芯的材质为310S不锈钢，执行机构为气动调节(气动执行机构)，锅炉本体上部设置汽包，锅炉本体下部设置2个鞍座，尾部鞍座为固定鞍座，前部鞍座为滑动鞍座；后烟箱的侧面设置烟气出口，后烟箱设置若干清灰管，且清灰管与换热管一一对应。后烟箱的侧面设置人孔，下部设置下灰口；换热管的入口和中心管的入口与前烟箱连通，换热管的出口和中心管的出口与后烟箱连通。
在装置开车初期(操作负荷为总操作负荷的45％)时，将废硫酸裂解再生装置产生的烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管和中心管进行换热，通过调节中心管出口的调节阀的开度，使得烟气从后烟箱排出余热锅炉时的温度为400℃，避免了后续管道和设备的露点腐蚀，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。烟气量逐渐增加，装置操作负荷逐渐增加，在装置正常运行时(操作负荷为总操作负荷的50％-110％)，关闭调节阀(调节阀处于关闭状态)，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管进行换热，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。装置可正常运行5年以上。
【实施例4】
一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，包括依次连通的前烟箱、锅炉本体和后烟箱，其中，前烟箱的前端设置烟气进口，侧面设置人孔，下部设置下灰口；锅炉本体内部设置60个换热管，换热管的材质为合金钢，每个换热管的管径均为DN65，换热管的截面积之和为0.2m2，且锅炉本体的内部中心设置中心管，中心管的管径为DN200，截面积为0.031m2，中心管的材质为合金钢，中心管的出口设置锥形调节阀，锥形调节阀包括锥形阀芯和执行机构，其中，锥形阀芯与中心管的出口对应，锥形阀芯的材质为310S不锈钢，执行机构为手动调节(手动执行机构)，锅炉本体上部设置汽包，锅炉本体下部设置2个鞍座，尾部鞍座为固定鞍座，前部鞍座为滑动鞍座；后烟箱的顶部设置烟气出口，后烟箱设置若干清灰管，且清灰管与换热管一一对应。后烟箱的侧面设置人孔，下部设置下灰口；换热管的入口和中心管的入口与前烟箱连通，换热管的出口和中心管的出口与后烟箱连通。
在装置处于低负荷运行(操作负荷为总操作负荷的30％)时，将废硫酸裂解再生装置产生的烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管和中心管进行换热，通过调节中心管出口的调节阀的开度，使得烟气从后烟箱排出余热锅炉时的温度为320℃，避免了后续管道和设备的露点腐蚀，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。烟气量逐渐增加，装置操作负荷逐渐增加，在装置正常运行时(操作负荷为总操作负荷的50％-110％)，关闭调节阀(调节阀处于关闭状态)，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管进行换热，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。装置可正常运行5年以上。
【实施例5】
一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，包括依次连通的前烟箱、锅炉本体和后烟箱，其中，前烟箱的前端设置烟气进口，侧面设置人孔，下部设置下灰口；锅炉本体内部设置40个换热管，换热管的材质为不锈钢，每个换热管的管径均为DN50，换热管的截面积之和为0.08m2，且锅炉本体的内部中心设置中心管，中心管的管径为DN100，截面积为0.008m2，中心管的材质为不锈钢，中心管的出口设置锥形调节阀，锥形调节阀包括锥形阀芯和执行机构，其中，锥形阀芯与中心管的出口对应，锥形阀芯的材质为ALLOY20合金钢，执行机构为手动调节(手动执行机构)，锅炉本体上部设置汽包，锅炉本体下部设置2个鞍座，尾部鞍座为固定鞍座，前部鞍座为滑动鞍座；后烟箱的侧面设置烟气出口，后烟箱设置若干清灰管，且清灰管与换热管一一对应。后烟箱的侧面设置人孔，下部设置下灰口；换热管的入口和中心管的入口与前烟箱连通，换热管的出口和中心管的出口与后烟箱连通。
在装置处于低负荷运行时(操作负荷为总操作负荷的40％)，将废硫酸裂解再生装置产生的烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管和中心管进行换热，通过调节中心管出口的调节阀的开度，使得烟气从后烟箱排出余热锅炉时的温度为350℃，避免了后续管道和设备的露点腐蚀，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。烟气量逐渐增加，装置操作负荷逐渐增加，在装置正常运行时(操作负荷为总操作负荷的50％-110％)，关闭调节阀(调节阀处于关闭状态)，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管进行换热，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。装置可正常运行5年以上。
【实施例6】
一种用于废硫酸裂解再生装置的余热锅炉，包括依次连通的前烟箱、锅炉本体和后烟箱，其中，前烟箱的前端设置烟气进口，侧面设置人孔，下部设置下灰口；锅炉本体内部设置40个换热管，换热管的材质为不锈钢，每个换热管的管径均为DN65，换热管的截面积之和为0.133m2，且锅炉本体的内部中心设置中心管，中心管的管径为DN150，截面积为0.018m2，中心管的材质为不锈钢，中心管的出口设置锥形调节阀，锥形调节阀包括锥形阀芯和执行机构，其中，锥形阀芯与中心管的出口对应，锥形阀芯的材质为ALLOY20合金钢，执行机构为气动调节(气动执行机构)，锅炉本体上部设置汽包，锅炉本体下部设置2个鞍座，尾部鞍座为固定鞍座，前部鞍座为滑动鞍座；后烟箱的侧面设置烟气出口，后烟箱设置若干清灰管，且清灰管与换热管一一对应。后烟箱的侧面设置人孔，下部设置下灰口；换热管的入口和中心管的入口与前烟箱连通，换热管的出口和中心管的出口与后烟箱连通。
在装置处于低负荷运行时(操作负荷为总操作负荷的45％)，将废硫酸裂解再生装置产生的烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管和中心管进行换热，通过调节中心管出口的调节阀的开度，使得烟气从后烟箱排出余热锅炉时的温度为400℃，避免了后续管道和设备的露点腐蚀，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。烟气量逐渐增加，装置操作负荷逐渐增加，在装置正常运行时(操作负荷为总操作负荷的50％-110％)，关闭调节阀(调节阀处于关闭状态)，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管进行换热，随后烟气从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。装置可正常运行5年以上。
【对比例1】
采用CN205746752U的装置，在装置开车初期(操作负荷为总操作负荷的30％)时，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管，随后从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。3天后，管道和设备的腐蚀穿孔，装置无法正常运行。
【对比例2】
采用CN205746752U的装置，在装置处于低负荷运行时(操作负荷为总操作负荷的40％)，烟气从前烟箱的烟气进口进入余热锅炉，并通入锅炉本体的换热管，随后从后烟箱的烟气出口排出余热锅炉。5天后，管道和设备的腐蚀穿孔，装置无法正常运行。
以上所述的仅是本实用新型的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本实用新型的保护范围。
