一种新型60万吨/年丙烷脱氢工艺废热回收装置

技术领域

本发明属于废热回收领域，具体涉及一种新型60万吨/年丙烷脱氢工艺废热回收装置。

背景技术

低碳烯烃丙烯是重要的有机化工原料，广泛应用于化工、医药等各个行业，具有广阔的市场前景。目前制取丙烯的工艺主要包括：催化裂化炼油工艺、以乙烯裂解的副产品为原料转化生产低碳烯烃裂解工艺、以丙烷为原料脱氢制取丙烯工艺、以天然气为原料生产丙烯的甲醇制烯烃工艺，其中丙烷脱氢制丙烯是目前最常用的工艺技术，但现有的高温烟气废热能量回收无法有效的回收，如何将高温烟气废热能量有效的回收成为国内为化工企业亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型60万吨/年丙烷脱氢工艺废热回收装置，能够替代传统的废热回收装置和污染物脱除装置，提高废热回收效率和污染物脱除效率。

一种新型60万吨/年丙烷脱氢工艺废热回收装置，包括方圆过渡段；所述方圆过渡段与入口烟道连接，方圆过渡段后端外壳采用构架护板，入口烟道后端依次连接有过热器、喷射格栅、脱非装置、高温空气预热器、蒸发器、一级脱硝装置、二级脱硝装置和低温空气预热器；所述低温空气预热器与烟囱连接。

进一步地，所述方圆过渡段与入口烟道通过金属膨胀节连接。

进一步地，所述方圆过渡段采用外保温结构并且方圆过渡段入口为圆形，出口为大截面长方形。

进一步地，所述入口烟道采用内保温结构，保温层采用轻型保温结构，由内护板、派罗克、保温钉和外护板组成。

进一步地，所述入口烟道内设置有导流柱。

进一步地，所述脱非装置包括烟气喷射格栅和催化剂床层，可有效脱除烟气中污染物。

进一步地，所述一级脱硝装置包括一级喷氨格栅和一级脱硝催化剂床层，二级脱硝装置包括二级喷氨格栅和二级脱硝催化剂床层。

进一步地，所述高温空气预热器采用管式结构，由4个管箱组成，垂直烟气方向并列布置，每个高温空气预热器管箱烟气进出口以及高温空气进出口均设置有非金属膨胀节。

进一步地，所述脱非装置、一级脱硝装置和二级脱硝装置顶部均宇构架护板吊装连接。

进一步地，所述低温空气预热器和高温空气预热器均设置有预热器出入口。

本发明的有益效果在于：本发明改变了以往传统的高温烟气废热回收装置的结构，根据各阶段烟气温度设置不同的换热结构，在最大限度回收废热的同时最大程度节省金属耗量，使得废热回收装置更加高效节能。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的结构简图。

其中：1、方圆过渡段；2、金属膨胀节；3、入口烟道；4、导流柱；5、过热器；6、喷射格栅；7、脱非装置；8、构架护板；9、高温空气预热器；10、一级喷氨格栅；11、蒸发器；12、锅筒；13、一级脱硝催化剂床层；14、二级喷氨格栅；15、二级脱硝催化剂床层16、低温空气预热器；17、烟囱；18、非金属膨胀节；19、低温空气预热器空气入口；20、低温空气预热器空气出口；21、高温空气预热器空气入口；22、高温空气预热器空气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明可分为烟气流程、空气流程及汽水流程，各流程工作过程如下：

1.烟气流程

丙烷脱氢制丙烯工艺产生的高温烟气温度可达585℃，流量可达1100t/h，通过排气管道进入方圆过渡段1，在方圆过渡段1内进行一次扩容，烟气流速由150m/s降至50m/s，然后经过金属膨胀节2进入入口烟道3，在入口烟道3内进行二次扩容，烟气流速进一步降低，在入口烟道3出口烟速已降至15m/s。烟气流速降低后进入构架护板8，然后依次流经过热器5、喷射格栅6、脱非装置7、高温空气预热器9、一级喷氨格栅10、蒸发器11、一级脱硝催化剂床层13、二级喷氨格栅14、二级脱硝催化剂床层15、低温空气预热器16，烟气与各换热单元进行热量交换后，温度降至130℃左右，然后通过烟囱17排入大气。

为使高温烟气在入口烟道3内分布更加均匀，在入口烟道3内设置导流柱4，可以有效均匀流场，同时破除烟气在高速流动过程中产生的涡旋。

入口烟道3及构架护板8采用内保温结构，保温层采用轻型保温结构，由内护板、保温材料、保温钉及外护板组成。与传统的采用浇注结构的重型保温相比，可有效降低设备重量，延长设备使用周期。入口烟道3保温材料选用派罗块结构，该材料受热后迅速连接成整体，可以有效抵抗高速烟气冲刷，内护板采用双层内护板结构，贴近派罗块的第一层内护板采用厚度0.5mm、材质304的钢板，第二层内护板采用厚度2.5mm、材质304的钢板，双层内护板结构可进一步增强保温层抵抗烟气冲刷的能力。构架护板8保温材料选用硅酸铝干法针刺毯，内护板采用单层内护板结构，厚度2.5mm、材质304钢板，由于此处烟气流速较低，该结构可以完全可以满足使用要求。

脱非装置7采用喷射格栅6和脱非催化剂床层结构，高温烟气通过喷射格栅6可以起到均匀流场的左右，提高烟气通过催化剂床层脱除效率，并且脱非装置7可将烟气中非甲烷总烃由150mg/Nm3降至25mg/Nm3，满足环保排放要求。

由于烟气中NOx含量较高，本发明脱硝装置采用二级喷氨格栅和二级催化剂床层结构，该结构可以显著提高脱硝效率，在3％含氧量下，可将烟气中NOx由1900mg/Nm3降至50mg/Nm3，满足环保排放要求。

本发明中方圆过渡段1、入口烟道3和构架护板8均采用模块化结构，在工厂内完成模块组装，可以有效缩短安装周期。

2.空气流程

丙烷脱氢工艺中压缩机排气首先通过低温空气预热器入口19进入低温空气预热器16进行换热，换热后通过低温空气预热器出口20进入高温空气预热器9，在高温空气预热器9内进行二次加热后，再通过高温空气预热器出口22送入厂区高温空气管网。

低温空气预热器16处于烟气低温区，为提高换热效率，采用板式换热器结构，此种结构换热效率明显高于管式空气预热器，可有效减小设备占地面积。

高温空气预热器9处于烟气高温区，采用管式结构，可有效节约设备投资。为有效解决高温空气预热器9换热管及壳体膨胀问题，在高温空气预热器9烟气进出口及热空气进出口均设置非金属膨胀节18，从而保证高温空气预热器9安全稳定运行。

3汽水流程

厂区除盐水经除氧后补水至锅筒12，通过下降管进入蒸发器11进行换热，除氧水被加热成饱和水和饱和蒸汽，汽水混合物通过上升管进入锅筒12进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽进入过热器5继续进行加热，最终被加热成过热蒸汽送入厂区蒸汽管网。

过热器5、蒸发器11均采用立式管屏结构、换热管束采用螺旋翅片管结构，翅片厚度0.8mm，在保证换热效率的同时可有效减轻设备重量，翅片节距选取6mm，可有效减轻烟气中污染物在翅片间的积存，提高传热效果。传统换热管一般选择大直径换热管，如直径38mm、51mm，本发明换热管选取32mm，在保证换热效率的同时，可有效降低设备重量。

过热器5、蒸发器11采用模块化结构，在工厂内完成模块组装，可有效提高现场安装效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。