80万吨硫磺制酸过热器设计与制造(附件)
硫磺制酸在化工行业中占很大的比重，生产过程中要放出多余的废热随尾气排出，本次设计过热器回收热能。对过热器受热面进行改造，采用扩展受热面来增加换热面积，增强换热效果，从而达到降低排烟温度的效果，实现节能减排。换热管选用螺旋翅片管，受热面分为两段，通过进出口联箱连接。如此设置，可以防止个别换热管温度过高，导致管子破裂损坏。再对炉墙、外壳、集汽联箱、进出口盖板箱、喷水减温器设计和选取。关键词 硫磺制酸，余热回收，螺旋翅片管目 录
1 设计引言 1
1．1 国内外硫磺制酸过热器现状 1
1．2 硫磺制酸过热器的废热回收流程 2
1．3 硫磺制酸回收过热蒸汽的用途和社会意义 3
2 过热器总体方案设计 3
2．1 过热器受热面的结构与布置 4
2．2 过热器工作环境要求 6
3 设备具体结构参数设计 7
3．1 换热管结构与布置 7
3.1.1 换热管尺寸规格选取 7
3.1.2 换热管的布置 8
3．2 联箱尺寸规格选取 10
3．3 封头规格选取 10
3．4 筒体连接法兰的规格选取 12
3．5 支座的选取 14
3．6 吊耳的选取 15
3．7 安全阀的选取 16
3．8 压力表的选取 17
3．9 温度计的选取 17
3．10 工字钢和槽钢的选取 18
4 主要制造工艺 19
4．1 板料成形 19
4．2 焊接工艺 20
4.2.1 焊接工艺分类 20
4.2.2 常用焊接坡口与接头 21
5 主要检测手段 22
5．1 无损检测 22
5．2 水压测试 23
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 设计引言
硫酸是传统的无机基本化工原料，自18世纪中叶工业化生产以来，随着染料、炸药工业的兴起而迅速发展，现如今化肥 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.2.2 常用焊接坡口与接头 21
5 主要检测手段 22
5．1 无损检测 22
5．2 水压测试 23
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 设计引言
硫酸是传统的无机基本化工原料，自18世纪中叶工业化生产以来，随着染料、炸药工业的兴起而迅速发展，现如今化肥工业、石油工业、有色冶金、纺织和轻工业、国防工业及其它有关工业的发展而不衰。最近20年以来，随着国内外市场硫磺产量的大幅增长，价格持续下滑，以及政府部门对于环保的要求，大多硫铁矿制酸改造成了硫磺制酸，让我国的硫磺制酸项目得到了猛速推进。现如今我国硫磺制酸的产量很大，而且每年都在快速增加。而随着世界能源的日益紧张，如何合理利用能源成了一个企业面临的重大课题。
硫酸生产工艺过程均为放热反应，以硫磺制酸可产生高温热能，气体温度达850～1100℃。根据生产经验，每吨硫酸的高温余热可产生1.1～1.3t蒸汽。而在转化工段，主要是中温余热。每次转化完毕的转化气温度都要在350℃以上。利用这部分余热，据生产实践估算，每生产1t硫酸约可产生0.2t蒸汽。在两次转化工艺中，这部分中温余热已转移到酸吸收系统的低温余热中。低温余热的回收利用主要在干吸系统。以常规的硫磺制酸装置计算，目前生产每吨产品（折100％硫酸）可向外提供的能量为 2650～2980MJ，折标准煤90～100kg，回收这些热量生产蒸汽和电力，除满足硫磺制酸装置自身运行所需的蒸汽和电力外，还剩余许多可供其他部门使用。
硫磺制酸生产中的废热回收利用及节能设备是衡量硫酸生产现代化水平的一个非常重要指标。按我国的产业发展政策和相关设计规范，硫磺制酸系统废气余热要进行充分回收利用，可以采用蒸汽带动电机进行余热发电技术。在硫酸生产过程中将排出的中高温烟气的热能用于发电已成为硫酸系统设计中不可或缺的环节。同时各个生产企业也逐渐将加强硫酸废热利用作为降低生产成本，提高企业经济效益的重要举措。
1．1 国内外硫磺制酸过热器现状
过热器的功能是冷却工艺气体同时加热饱和蒸汽使之过热，即过热蒸汽。国内外硫酸厂都能充分回收含硫原料燃烧与二氧化硫转化过程产生的高中温位热能(420～1 000℃),产出4～6 MPa中压蒸汽。对于三氧化硫吸收过程产生的低温位热量(约占总热量30%)，20世纪80年代国外开发出几项低温位热能回收技术,其中最具成效的当推美国孟山都公司的HRS技术,利用吸收酸的热能,按每吨产品酸计可产0.3～1.0 MPa的低压蒸汽0.4～0.6 t,从而使硫酸装置热回收率提高到90%以上。
我国对硫酸生产的热回收技术也很重视,上世纪就已经开发出用于硫磺制酸的中压废热锅炉。目前我国硫磺制酸厂普遍已设置了废热锅炉(含过热器、省煤器),回收了高中温位热能。除了部分硫酸厂利用吸收酸的热能生产热水供工业和生活使用外,低温位热能的利用水平仍很低。除此之外，我国硫酸生产的热回收技术与国外相比还有一段差距，主要是余热回收系统的可靠性比较低，妨碍了热回收率的提高。由于硫酸生产设备处于高温和强腐蚀介质中，腐蚀性大小又受原料杂质、操作参数等诸多因素影响，而且国内硫磺制酸起步较迟，防腐蚀技术的研究相较国外也很滞后。以上的多方面原因导致了系统出现的腐蚀问题较多，影响了生产运行和热回收效率。
1．2 硫磺制酸过热器的废热回收流程
随着硫磺制酸装置的大型化，废热回收设备的设计和布置也有着新的要求和理念根据硫磺制酸装置规模的大小和热用户的要求，废热回收系统可以选用不同的流程和蒸汽参数。目前国内的大型硫磺制酸余热回收系统如图1-1所示。
图1-1 产过热蒸汽的废热回收系统
除氧后的锅炉给水经省煤器4A加热后，进入省煤器3B，出来后再进省煤器4C，省煤器4C出来后作为锅炉给水进入锅炉汽包; 锅炉给水在锅炉中被加热至沸腾，蒸发为饱和蒸汽，锅炉产出的饱和蒸汽依次进入高压过热器4A和高压过热器1B进行加热，成为过热蒸汽。锅炉所产低压饱和蒸汽扣除部分装置( 给水除氧、熔硫保温、蒸汽喷射) 用汽外全部进入低压过热器4A加热，成为低压过热蒸汽。低压过热器4A设在转化器四段出口高压过热器4A的后面。
1．3 硫磺制酸回收过热蒸汽的用途和社会意义
硫磺制酸生产中的废热回收利用及节能设备是衡量硫酸生产现代化水平的一个非常重要指标。按我国的产业发展政策和相关设计规范，硫磺制酸系统废气余热要进行充分回收利用，可以采用蒸汽带动电机进行余热发电技术。在硫酸生产过程中将排出的中高温烟气的热能用于发电已成为硫酸系统设计中不可或缺的环节。同时各生产企
1 设计引言 1
1．1 国内外硫磺制酸过热器现状 1
1．2 硫磺制酸过热器的废热回收流程 2
1．3 硫磺制酸回收过热蒸汽的用途和社会意义 3
2 过热器总体方案设计 3
2．1 过热器受热面的结构与布置 4
2．2 过热器工作环境要求 6
3 设备具体结构参数设计 7
3．1 换热管结构与布置 7
3.1.1 换热管尺寸规格选取 7
3.1.2 换热管的布置 8
3．2 联箱尺寸规格选取 10
3．3 封头规格选取 10
3．4 筒体连接法兰的规格选取 12
3．5 支座的选取 14
3．6 吊耳的选取 15
3．7 安全阀的选取 16
3．8 压力表的选取 17
3．9 温度计的选取 17
3．10 工字钢和槽钢的选取 18
4 主要制造工艺 19
4．1 板料成形 19
4．2 焊接工艺 20
4.2.1 焊接工艺分类 20
4.2.2 常用焊接坡口与接头 21
5 主要检测手段 22
5．1 无损检测 22
5．2 水压测试 23
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 设计引言
硫酸是传统的无机基本化工原料，自18世纪中叶工业化生产以来，随着染料、炸药工业的兴起而迅速发展，现如今化肥 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.2.2 常用焊接坡口与接头 21
5 主要检测手段 22
5．1 无损检测 22
5．2 水压测试 23
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 设计引言
硫酸是传统的无机基本化工原料，自18世纪中叶工业化生产以来，随着染料、炸药工业的兴起而迅速发展，现如今化肥工业、石油工业、有色冶金、纺织和轻工业、国防工业及其它有关工业的发展而不衰。最近20年以来，随着国内外市场硫磺产量的大幅增长，价格持续下滑，以及政府部门对于环保的要求，大多硫铁矿制酸改造成了硫磺制酸，让我国的硫磺制酸项目得到了猛速推进。现如今我国硫磺制酸的产量很大，而且每年都在快速增加。而随着世界能源的日益紧张，如何合理利用能源成了一个企业面临的重大课题。
硫酸生产工艺过程均为放热反应，以硫磺制酸可产生高温热能，气体温度达850～1100℃。根据生产经验，每吨硫酸的高温余热可产生1.1～1.3t蒸汽。而在转化工段，主要是中温余热。每次转化完毕的转化气温度都要在350℃以上。利用这部分余热，据生产实践估算，每生产1t硫酸约可产生0.2t蒸汽。在两次转化工艺中，这部分中温余热已转移到酸吸收系统的低温余热中。低温余热的回收利用主要在干吸系统。以常规的硫磺制酸装置计算，目前生产每吨产品（折100％硫酸）可向外提供的能量为 2650～2980MJ，折标准煤90～100kg，回收这些热量生产蒸汽和电力，除满足硫磺制酸装置自身运行所需的蒸汽和电力外，还剩余许多可供其他部门使用。
硫磺制酸生产中的废热回收利用及节能设备是衡量硫酸生产现代化水平的一个非常重要指标。按我国的产业发展政策和相关设计规范，硫磺制酸系统废气余热要进行充分回收利用，可以采用蒸汽带动电机进行余热发电技术。在硫酸生产过程中将排出的中高温烟气的热能用于发电已成为硫酸系统设计中不可或缺的环节。同时各个生产企业也逐渐将加强硫酸废热利用作为降低生产成本，提高企业经济效益的重要举措。
1．1 国内外硫磺制酸过热器现状
过热器的功能是冷却工艺气体同时加热饱和蒸汽使之过热，即过热蒸汽。国内外硫酸厂都能充分回收含硫原料燃烧与二氧化硫转化过程产生的高中温位热能(420～1 000℃),产出4～6 MPa中压蒸汽。对于三氧化硫吸收过程产生的低温位热量(约占总热量30%)，20世纪80年代国外开发出几项低温位热能回收技术,其中最具成效的当推美国孟山都公司的HRS技术,利用吸收酸的热能,按每吨产品酸计可产0.3～1.0 MPa的低压蒸汽0.4～0.6 t,从而使硫酸装置热回收率提高到90%以上。
我国对硫酸生产的热回收技术也很重视,上世纪就已经开发出用于硫磺制酸的中压废热锅炉。目前我国硫磺制酸厂普遍已设置了废热锅炉(含过热器、省煤器),回收了高中温位热能。除了部分硫酸厂利用吸收酸的热能生产热水供工业和生活使用外,低温位热能的利用水平仍很低。除此之外，我国硫酸生产的热回收技术与国外相比还有一段差距，主要是余热回收系统的可靠性比较低，妨碍了热回收率的提高。由于硫酸生产设备处于高温和强腐蚀介质中，腐蚀性大小又受原料杂质、操作参数等诸多因素影响，而且国内硫磺制酸起步较迟，防腐蚀技术的研究相较国外也很滞后。以上的多方面原因导致了系统出现的腐蚀问题较多，影响了生产运行和热回收效率。
1．2 硫磺制酸过热器的废热回收流程
随着硫磺制酸装置的大型化，废热回收设备的设计和布置也有着新的要求和理念根据硫磺制酸装置规模的大小和热用户的要求，废热回收系统可以选用不同的流程和蒸汽参数。目前国内的大型硫磺制酸余热回收系统如图1-1所示。
图1-1 产过热蒸汽的废热回收系统
除氧后的锅炉给水经省煤器4A加热后，进入省煤器3B，出来后再进省煤器4C，省煤器4C出来后作为锅炉给水进入锅炉汽包; 锅炉给水在锅炉中被加热至沸腾，蒸发为饱和蒸汽，锅炉产出的饱和蒸汽依次进入高压过热器4A和高压过热器1B进行加热，成为过热蒸汽。锅炉所产低压饱和蒸汽扣除部分装置( 给水除氧、熔硫保温、蒸汽喷射) 用汽外全部进入低压过热器4A加热，成为低压过热蒸汽。低压过热器4A设在转化器四段出口高压过热器4A的后面。
1．3 硫磺制酸回收过热蒸汽的用途和社会意义
硫磺制酸生产中的废热回收利用及节能设备是衡量硫酸生产现代化水平的一个非常重要指标。按我国的产业发展政策和相关设计规范，硫磺制酸系统废气余热要进行充分回收利用，可以采用蒸汽带动电机进行余热发电技术。在硫酸生产过程中将排出的中高温烟气的热能用于发电已成为硫酸系统设计中不可或缺的环节。同时各生产企
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