催化裂化煙氣處理裝置的制作方法

本實用新型總體上涉及一種石化設備，尤其涉及石化煉油催化裂化設備的煙氣處理裝置。

背景技術：

根據石油化工催化裂化工藝煙氣中CO的含量可以將催化劑再生過程分為完全再生和不完全再生兩種型式。目前國內不完全再生型式有較為廣泛的應用，尤其是處理量較大的催化裂化設備。催化劑不完全再生型式中催化劑再生產生的煙氣(以下稱為“再生煙氣”)中含有 3％-9％的CO。再生煙氣中的CO，是一種有毒氣體，不允許過量排放。因此，再生煙氣要經過包括CO鍋爐的煙氣處理裝置的處理。同時CO 鍋爐排出的煙氣含有大量的硫化物、氮氧化物等有害氣體，為了避免煙氣污染環境，達到國家有關標準，通常會在CO鍋爐后增加脫硫脫硝系統來處理煙氣。

煙氣處理裝置的任務首要是將再生煙氣中的CO氣體完全燃燒，使之達到環保排放標準，同時回收余熱，降低裝置能耗。CO的燃點較高，在640℃左右，所以目前國內煉油化工催化裂化設備的煙氣處理裝置中，CO鍋爐的爐膛溫度一般在800-1100℃左右。催化劑再生裝置出來的煙氣一般溫度在550-650℃，該煙氣直接進入CO鍋爐焚燒，為了升溫到800～1100℃的焚燒溫度，需要提供大量的燃料氣。現有技術中，從催化裂化再生器出來含有3％-9％CO的煙氣進入CO鍋爐，由燃料氣流量控制爐膛溫度為800～1100℃；用鼓風機供給CO鍋爐燃燒所需要的助燃空氣；煙氣中的CO在爐膛內高溫條件下，以及充足過剩的氧氣條件下反應生成CO2，同時釋放出大量熱量。焚燒后的煙氣經鍋爐產汽單元冷卻至200℃左右，送入脫硫裝置進行脫硫處理。

現有技術中，由于考慮空間位置、煙氣露點腐蝕及煙氣中含有催化劑固體顆粒易堵塞換熱器等原因，煙氣處理裝置不設置空氣預熱器，助燃空氣以常溫進入CO鍋爐。

技術實現要素：

本實用新型的發明人發現現有的煙氣處理裝置中存在以下問題：

1)CO鍋爐出口煙氣溫度一般在200℃左右，溫度較高，高溫煙氣直接進入脫硫裝置造成了煙氣能量的浪費；同時脫硫裝置工藝要求煙氣溫度在60-80℃之間，所以需要對煙氣進行降溫；對于濕法脫硫裝置而言，需要噴淋大量水對煙氣進行降溫，導致脫硫裝置水耗、能耗均較高；

2)助燃空氣未經預熱，空氣以常溫進入CO鍋爐焚燒，為保證爐膛高達800-1100℃的焚燒溫度，需要加入大量的燃料；同時需要增加相應的助燃空氣，因此煙氣量增加很多，導致CO鍋爐的煙氣阻力增加，從而使得再生煙氣不能全部進入CO鍋爐燃燒及煙機背壓過高，影響煙機做功和系統余熱回收效率。

有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種至少能部分解決上述問題的用于處理催化裂化工藝中催化劑再生產生的再生煙氣的煙氣處理裝置。

根據本實用新型實施例，提供了一種煙氣處理裝置，用于處理催化裂化工藝中催化劑再生產生的再生煙氣。該煙氣處理裝置包括：CO 鍋爐，其包括爐膛、設置在爐膛底部的燃燒器、設置在爐膛下游的煙道、以及與煙道結合的產汽單元，所述燃燒器接收燃料和助燃空氣進入其中并燃燒，所述爐膛接收再生煙氣和助燃空氣進入其中并焚燒，再生煙氣燃燒產生的焚燒煙氣經由所述產汽單元從煙道被排出；和煙氣脫硫裝置，其接收來自所述CO鍋爐的焚燒煙氣并對其進行脫硫處理，其中，所述煙氣處理裝置還包括設置在所述CO鍋爐的產汽單元和所述煙氣脫硫裝置之間的空氣預熱器，用于回收焚燒煙氣的余熱來預熱助燃空氣，并且所述煙氣處理裝置構造為將所述空氣預熱器預熱的助燃空氣送往燃燒器和爐膛。

在一個實施例中，所述空氣預熱器設置為緊鄰所述煙氣脫硫裝置的入口，并且所述空氣預熱器具有煙氣流道和空氣流道，所述煙氣流道具有與CO鍋爐的煙道的出口連通的煙氣入口和與煙氣脫硫裝置的入口連通的煙氣出口，所述空氣流道具有接收助燃空氣的空氣入口和與燃燒器和爐膛中的至少一者連通的空氣出口。

所述煙氣脫硫裝置可以包括脫硫塔。此時，優選所述空氣預熱器的煙氣流道的延伸方向與脫硫塔的軸線方向成銳角。更優選，所述銳角在30-60°的范圍內。

在另一實施例中，所述空氣預熱器為內置式空氣預熱器，并且包括：空氣入口總集箱，其設置有空氣入口；空氣出口總集箱，其設置有空氣出口；和若干個換熱單元，它們彼此并排地布置且并聯地連接在空氣入口總集箱和空氣出口總集箱之間，每個換熱單元具有扁平形狀并且包括換熱管束，換熱管束包括空氣入口管箱、空氣出口管箱和連接在空氣入口管箱與空氣出口管箱之間的若干個扁平換熱管，該若干個扁平換熱管沿其橫截面的長邊方向排成一列。

優選，所述扁平換熱管的橫截面的長寬比大于或等于10。

優選，所述空氣入口管箱和空氣出口管箱分別由扁平管構成，并且所述扁平管的橫截面的短邊方向與所述扁平換熱管的橫截面的短邊方向一致。

優選，所述空氣預熱器還包括定距板，該定距板穿設在所述若干個換熱單元之間，用于固定各換熱單元之間的距離。

所述空氣預熱器可以內置在所述煙氣脫硫裝置的入口處的煙道內。此時，所述空氣預熱器的空氣出口與燃燒器和爐膛中的至少一者連通；所述煙氣脫硫裝置的煙道與空氣預熱器之間的空間形成供焚燒煙氣流動通過的煙氣流道。

作為替代或補充，所述空氣預熱器可以內置在所述CO鍋爐的位于產汽單元下游的煙道中。此時，所述空氣預熱器的空氣出口與燃燒器和爐膛中的至少一者連通；所述CO鍋爐的煙道與空氣預熱器之間的空間形成供焚燒煙氣流動通過的煙氣流道。

所述位于產汽單元下游的煙道可以沿豎直方向延伸，并可以具有沿一水平方向開口的煙道出口。此時，優選所述空氣預熱器設置在正對煙道出口的位置處，并且所述空氣預熱器的換熱單元的扁平形狀平行于所述豎直方向和所述水平方向。

優選，所述煙道中設置有沿所述水平方向延伸的導軌，所述空氣預熱器設置有導輪并且通過該導輪可移動地架設在所述導軌上。

根據本實用新型實施例的煙氣處理裝置通過利用空氣預熱器回收 CO鍋爐焚燒后的煙氣余熱，預熱CO鍋爐的燃燒空氣，顯著減少燃料用量，提高爐效率。此外，能夠緩解脫硫裝置中的降溫工作，尤其對于濕法脫硫裝置而言，能夠大大地降低脫硫裝置的水耗能耗，實現節能減排。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為根據本實用新型實施例一的煙氣處理裝置的示意圖；

圖2示出了根據本實用新型實施例一的煙氣處理裝置的一個優選示例；

圖3為根據本實用新型實施例二的煙氣處理裝置的示意圖；

圖4為圖3所示煙氣處理裝置的一個示例的示意圖；

圖5A、圖5B示出了可用于圖4所示煙氣處理裝置的空氣預熱器的一個示例；

圖6示出了圖5A和圖5B所示空氣預熱器的一種變型。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。

圖1示意性地示出了根據本實用新型實施例一的煙氣處理裝置，其用于處理催化裂化工藝中催化劑再生產生的再生煙氣。如圖所示，該煙氣處理裝置包括：CO鍋爐10、設置在CO鍋爐下游的煙氣脫硫裝置20、和設置在CO鍋爐10和煙氣脫硫裝置20之間的空氣預熱器 30。

CO鍋爐10包括爐膛12、設置在爐膛12底部的燃燒器11、設置在爐膛12下游的煙道13、以及與煙道13結合的產汽單元14。燃燒器 11具有接收燃料的燃料入口11a，供給給燃燒器11的燃料與助燃空氣在燃燒器11中混合后點燃，從而加熱爐膛12。來自催化劑再生裝置的含有CO的再生煙氣通過煙氣入口12a被送入CO鍋爐10的爐膛 12，并在爐膛12中與助燃空氣混合并焚燒。焚燒產生的焚燒煙氣進入煙道13，流經產汽單元14，產汽單元14中發生換熱并產生蒸汽，并且焚燒煙氣溫度降低。產汽單元14可以為過熱器、蒸發器、省煤器中的任一種或多種的組合。通常，產汽單元14使焚燒煙氣的溫度降低至 200℃左右。

CO鍋爐排出的焚燒煙氣中含有濃度較高的SO2、SO3、NOx及催化劑固體顆粒，隨著環保要求的提高，CO鍋爐出口煙氣須進行凈化處理后排放。煙氣脫硫裝置20即用于上述脫硫等目的。在根據本實用新型實施例的煙氣處理裝置中，煙氣脫硫裝置20可以為任意適合的脫硫裝置，例如可以為濕法脫硫裝置。在濕法脫硫裝置20中通過噴淋水來將焚燒煙氣的溫度降低至脫硫工藝所需的60-80℃之間。

根據本實施例，如圖1所示，在CO鍋爐10和煙氣脫硫裝置20 之間設置了空氣預熱器30。空氣預熱器30具有煙氣流道和空氣流道，煙氣流道具有與CO鍋爐的煙道的出口連通的煙氣入口和與煙氣脫硫裝置20的入口連通的煙氣出口，空氣流道具有接收助燃空氣的空氣入口31和與燃燒器和爐膛中的至少一者連通的空氣出口32。焚燒煙氣進入空氣預熱器30，與其內的空氣換熱，降溫后的煙氣進入煙氣脫硫裝置20。CO鍋爐燃燒需要的助燃空氣自空氣預熱器30的空氣入口31 進入，換熱后的空氣如圖所示進入燃燒器11。應該理解的是，盡管圖中示出了，助燃空氣在預熱之后被送入燃燒器11，但是根據CO鍋爐的不同構造，助燃空氣也可以被直接送入爐膛12，而本實用新型在此方面并不受限制。

根據本實施例，空氣預熱器30可以為管式空氣預熱器、板式空氣預熱器或板管式空氣預熱器。

空氣預熱器30的換熱元件的材質選用耐腐蝕、耐高溫、導熱優良的金屬或非金屬。優先選用抗煙氣露點腐蝕的合金(例如不銹鋼)或陶瓷、玻璃等材質。

根據本實施例的煙氣處理裝置，通過在CO鍋爐產汽單元煙氣出口至煙氣脫硫裝置之間增加空氣預熱器，回收利用了煙氣中的熱量，實現了節能減排。同時，通過預熱燃燒空氣，減少了CO鍋爐的燃料消耗，節約了能源。

而且，煙氣回收余熱降溫后進入煙氣脫硫裝置，可以明顯緩解煙氣脫硫裝置中的煙氣降溫工作。對于濕法脫硫裝置而言，可以明顯降低循環水量及水耗量，從而整體上降低脫硫系統運行費用，并減少霧霾污染。

圖2示出了根據本實用新型實施例一的煙氣處理裝置的一個優選示例。如圖2所示，該煙氣處理裝置中的空氣預熱器30A設置為緊鄰煙氣脫硫裝置20的入口。

空氣預熱器30A設置在煙氣脫硫裝置20的煙氣入口位置可以降低防腐管道的投資。具體而言，空氣預熱器30A對CO鍋爐10排出的焚燒煙氣進一步降溫，降溫之后的煙氣可能達到煙氣酸露點溫度，因此在空氣預熱器30A與煙氣脫硫裝置20之間需要采用防腐管道，而空氣預熱器煙氣入口前的管道，由于煙氣溫度高于露點，所以按常規管道設置。防腐管道相對于常規管道而言成本高。空氣預熱器30A 設置于煙氣脫硫裝置20煙氣入口處，有效減小了耐煙氣酸露點腐蝕管段的長度，降低了成本。

在該示例中，煙氣脫硫裝置20包括脫硫塔，并且空氣預熱器30A 的煙氣流道的延伸方向與脫硫塔的軸線方向成銳角，優選在30-60°。通過這樣的設置，一方面可以有利于煙氣中的灰塵沉降，防止空氣預熱器積灰；另一方面，相比于將空氣預熱器30A設置為使得煙氣流道的延伸方向為豎直方向，有利于降低焚燒煙氣進入脫硫塔的風阻，從而降低風機的能耗。

應該理解，圖2所示煙氣處理裝置能夠實現以上參照圖1介紹的根據實施例一的煙氣處理裝置能夠實現的技術效果。

圖3為根據本實用新型實施例二的煙氣處理裝置的示意圖。根據實施例二的煙氣處理裝置與根據實施例一的煙氣處理裝置結構上基本相同，不同之處在于：根據實施例二的煙氣處理裝置中的空氣預熱器 30B為內置式空氣預熱器，并且被內置在CO鍋爐10的位于產汽單元 14下游的煙道13中。

空氣預熱器30B的空氣入口31接收助燃空氣；空氣出口32與燃燒器11和爐膛12中的至少一者連通，經過空氣預熱器30B被預熱的空氣進入燃燒器11和/或爐膛12中參與燃燒。CO鍋爐10的煙道13 與空氣預熱器30B之間的空間形成供焚燒煙氣流動通過的煙氣流道。

類似于根據實施例一的煙氣處理裝置，根據實施例二的煙氣處理裝置同樣也能利用CO鍋爐焚燒后的煙氣余熱，來預熱CO鍋爐的燃燒空氣，顯著減少燃料用量，提高爐效率；同時，緩解了脫硫裝置中的降溫工作，尤其是對于濕法脫硫裝置而言，大大降低了水耗能耗，實現節能減排。

此外，內置在CO鍋爐10煙道中的空氣預熱器30B有助于充分利用CO鍋爐10的空間，減少了CO鍋爐10與煙氣脫硫裝置20之間的管道的改造。另外，如上所述，由于直接利用煙道13與空氣預熱器 30B之間的空間作為煙氣流道，所以相比于外置的空氣預熱器而言，簡化了空氣預熱器的構造(省去了構造煙氣流道的結構部分，例如空氣預熱器外罩)。

盡管未示出，但是本領域技術人員根據上述說明應該理解，空氣預熱器30B也可以內置在煙氣脫硫裝置20的入口處，以替代內置在 CO鍋爐10的煙道出口處。這樣的煙氣處理裝置，可以實現與實施例一類似的技術效果，并且可以獲得內置式空氣預熱器有助于簡化空氣預熱器結構的技術優勢。此外，相比于內置在CO鍋爐煙道中，將空氣預熱器30B內置在脫硫裝置入口中將有利于減小由于煙氣進一步降溫而帶來的對管道的腐蝕影響。

圖4示出了圖3所示煙氣處理裝置的一個優選示例，其中采用內置在煙道13中的空氣預熱器100。如圖所示，CO鍋爐10的位于產汽單元14下游的煙道13沿豎直方向延伸，并具有沿一水平方向開口的煙道出口15。空氣預熱器100設置在正對煙道出口15的位置處。這有助于空氣預熱器100在煙道13中的安裝、拆卸和維護。

可選地，如圖4所示，可以在煙道13中設置沿所述水平方向延伸的導軌18，并且沿著該導軌18可移動地架設空氣預熱器100。

催化劑再生產生的再生煙氣進入CO鍋爐進行焚燒，焚燒后的煙氣經過鍋爐產汽單元換熱產生蒸汽，然后通過空氣預熱器管束外壁與管束內的冷空氣換熱。為提高換熱效果，在空氣預熱器管束上端可以設置煙氣導流裝置16。煙氣導流裝置16例如可以包括多個弧形板片，其主要作用為引導煙氣均勻進入空氣預熱器100的各個換熱單元，強化換熱效果。

空氣預熱器100的換熱單元對應的煙道13側壁上可以設置吹灰器19，用于清除空氣預熱器100的積灰。此外，煙道的底部可以設置排灰口17，并且為提高排灰效率，排灰口17的側面可以設置松動風口17a。

以下將結合圖5A、圖5B和圖6來介紹可用于圖4所示煙氣處理裝置的空氣預熱器100的結構。

圖5A示出了空氣預熱器100的正視圖，圖5B示意性地示出了沿圖5A所示空氣預熱器100的中間位置剖切得到的剖視圖。

如圖5A和5B所示，空氣預熱器100包括：空氣入口總集箱110a、空氣出口總集箱110b和彼此并排地布置且并聯地連接在空氣入口總集箱和空氣出口總集箱之間的若干個換熱單元120(見圖5B)。空氣入口總集箱110a設置有空氣入口111；空氣出口總集箱110b設置有空氣出口112。每個換熱單元120具有扁平形狀并且包括換熱管束130。換熱管束130包括空氣入口管箱131a、空氣出口管箱131b和連接在空氣入口管箱131a與空氣出口管箱131b之間的若干個扁平換熱管 132。如圖5B中更清楚地顯示的，每個換熱單元120中的該若干個扁平換熱管132沿其橫截面的長邊方向排成一列。

在優選示例中，扁平換熱管132的橫截面的長寬比大于或等于10。具有如此大長寬比的橫截面的換熱管132能有效提高換熱效率，并有利于進一步減小對煙氣的阻力。更優選地，扁平換熱管132為具有長寬比大于10的矩形截面的板管換熱管。

在該示例中，換熱管束130的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱 131b分別與空氣入口總集箱110a和空氣出口總集箱110b連接。該連接可以是焊接等不可拆卸式連接，也可以是例如通過承插式快接接頭或卡套結構實現的可拆卸式連接。

CO鍋爐10所需的助燃空氣通過空氣入口111進入空氣入口總集箱110a，空氣入口總集箱110a將空氣分配給連接在其上的各個換熱單元120的空氣入口管箱131a，從而空氣進入各換熱管132并與煙氣換熱。換熱后的空氣進入換熱單元120的空氣出口管箱131b，進一步進入空氣出口總集箱110b，由空氣出口112輸送至CO鍋爐10的燃燒器11和/或爐膛12，然后與燃料混合后進入CO鍋爐燃燒。

如圖5B所示，空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b分別由扁平管構成，并且該扁平管的橫截面的短邊方向設置為與扁平換熱管 132的橫截面的短邊方向一致。

返回參照圖4，優選空氣預熱器100的換熱單元120的扁平形狀 (平行于圖5A的紙面平面方向)平行于豎直方向和煙道出口15所朝向的水平方向。由于焚燒煙氣經過產汽單元14之后首先沿豎直方向從上向下流動，然后在到達煙道末端時偏轉方向沿煙道出口15所朝向的水平方向流動，所以使空氣預熱器100的換熱單元120具有扁平形狀，以及使得該扁平形狀平行于所述豎直方向和水平方向，都有利于減小設置空氣預熱器100所增加的煙氣阻力，從而有利于保持CO鍋爐的焚燒效率。

再次參照圖5B，空氣預熱器100還可以包括定距板150，該定距板150穿設在換熱單元120之間，用于固定各換熱單元120之間的距離。這樣有利于增強空氣預熱器100的結構穩定性，提高使用壽命。

此外，在圖5A和圖5B所示空氣預熱器100中，空氣入口總集箱110a和空氣出口總集箱110b可以分別設置有排凝口113和114，用于將空氣攜帶的由于冷凝所產生的水排出。

盡管圖5A和圖5B中示出，空氣預熱器100的每個換熱單元120 包括一個換熱管束130，但是本實用新型并不限于此。圖6示出了圖 5A和圖5B所示空氣預熱器100的一種變型，其中每個換熱單元120 可以包括兩個換熱管束130。

具體而言，如圖6所示，一個換熱單元120可以包括兩個換熱管束130，這兩個換熱管束130通過彼此相鄰的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b串聯連接，并且位于兩個換熱管束130的兩個末端的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b分別與空氣入口總集箱110a 和空氣出口總集箱110b連接。相鄰的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b可以通過焊接等方式不可拆卸地連接，也可以例如通過承插式快接接頭或卡套結構實現可拆卸式連接。

本領域技術人員應該理解，盡管以上參照圖6以一個換熱單元120 包括兩個換熱管束130為例進行說明，但是本實用新型并不限于換熱管束的具體數量，而是可以例如以圖6所示的換熱管束130為單元根據使用的需要來對換熱單元進行擴展，使之包括兩個以上的換熱管束。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。