一种管式加热炉燃料气预热脱硫精制器技术领域
本发明属于管式加热炉技术领域，具体涉及一种高效节能的管式加热炉燃料气预热脱硫精制器。
背景技术
管式加热炉是石油化工企业中使用的工艺加热炉，在耐火材料包围的燃烧室内，燃料燃烧产生的热量将炉管内的介质加热到所需的温度，使之产生反应或达到后续工艺的要求。目前，管式加热炉多以炼厂气或天然气为燃料，以空气作为氧化剂，经燃气燃烧器在辐射室内形成火焰，依次加热辐射炉管和对流炉管内的介质。
为满足管式加热炉深度节能的需要，通常采用燃料气精脱硫方法。燃料气精脱硫可以从根本上降低露点温度，减少加热炉及余热回收系统的烟气酸露点腐蚀，降低排烟温度，提高热效率。同时燃料气脱硫还可减少随烟气排放到大气的硫化物，减轻对环境的污染，不失为解决加热炉露点腐蚀的优选方法。但增加燃料气精脱硫系统会有如下问题，在常温条件下燃料气精脱硫催化剂硫容小，需要的精脱硫催化剂量大，燃料气精脱硫罐体积大，占地面积大，投资高。
随着环境的进一步恶化，国家对节能、减排要求提出了更高的要求。管式加热炉是石油化工行业主要耗能、排污设备，企业对加热炉热效率提出更高的要求。提高加热炉热效率主要是利用其低温烟气余热，目前主要是靠助燃空气与低温烟气换热来回收部分烟气余热，因为助燃空气量小于烟气量，且比热较烟气小，单纯靠助燃空气降低加热炉排烟温度很难将其降低至100℃以下，这也成为制约加热炉热效率提高的主要问题之一。增加燃料气预热器使加热炉燃烧用燃料气与加热炉低温烟气换热，可以进一步降低加热炉烟气温度至100℃以下，将加热炉热效率提高至95%以上。同时由于燃料气预热后会使脱硫精制催化剂硫容提高，减少催化剂用量，减小催化剂脱硫精制罐体积，降低投资，减小占地面积。但该方法需要在加热炉余热回收系统中再增加1台燃料气预热器，不仅增加了建设投资，而且也增加余热回收系统占地面积，使系统更加复杂。为此，需要开发一种结构紧凑、能同时实现燃料气预热和脱硫精制的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于石油化工行业的管式加热炉燃料气预热脱硫精制器，可克服现有技术中燃料气预热和脱硫使系统复杂的不足，使燃料气预热、脱硫精制系统更紧凑、简单和高效。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种管式加热炉燃料气预热脱硫精制器，包括壳体、换热管箱、换热管和脱硫催化剂；所述壳体内装有若干换热管，所述换热管之间留有空隙；所述换热管与设置在壳体内部或外部的换热管箱连接；燃料气和烟气流经壳体内部并在换热管内外相互分隔，在所述燃料气流经的空间填装有脱硫催化剂。
作为一种优选，所述燃料气通入所述换热管内，所述烟气在换热管间的空隙中流动，所述脱硫催化剂填装在换热管内；燃料气通过换热管与烟气换热，并在换热管内与脱硫催化剂接触过程中将其中的H2S和/或其它含硫化合物脱除。
进一步优选地，所述换热管两端装有防止催化剂被燃料气带出的阻挡装置。
进一步优选地，所述脱硫催化剂填装在部分所述换热管内。
优选地，在上述燃料气通入换热管内的技术方案中，所述换热管外设置有加强传热用翅片或钉头。
作为另一种优选，所述烟气通入所述换热管内，所述燃料气在换热管间的空隙中流动，所述脱硫催化剂填装在换热管间的空隙中；烟气通过换热管与燃料气换热，燃料气在换热管外与脱硫催化剂接触过程中将其中的H2S和/或其它含硫化合物脱除。
进一步优选地，所述换热管内设置扰流结构，可强化传热效果。
优选地，所述壳体为方形、圆形或椭圆形。
优选地，所述燃料气为炼厂气、天然气、液化气、煤气、灵活焦化气、脱附气或炼厂低压废气。
与现有技术相比，本发明技术方案中燃料气与低温烟气换热过程中同时实现催化脱硫，其有益效果在于：将燃料气预热和脱硫精制过程一次完成，工艺流程完善且简单，简化和减少燃料气管线布置；取消了脱硫精制反应器，减少设备投资，降低成本；燃料气在本发明的预热脱硫精制器中增加了与催化剂的接触时间，提高了脱硫效果，且由于燃料气在催化剂间隙内流动，提高了湍流度，增加对流换热系数，提高换热效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的预热脱硫精制器的结构主视图；
图2为图1预热脱硫精制器的俯视图；
图3为本发明实施例2的预热脱硫精制器的结构主视图；
图4为图3预热脱硫精制器的俯视图。
其中：
1：壳体；2：换热管；3：脱硫催化剂；4：换热管箱。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。
本发明燃料气预热脱硫精制器主要包括：壳体1、换热管2、脱硫催化剂3和换热管箱4四个部分；
燃料气一般为炼厂气、天然气、液化气、煤气、灵活焦化气、脱附气或炼厂低压废气，含硫量一般为10~300μL/L，温度一般为10~60℃；
所述烟气由加热炉排出，温度一般为200~400℃。
实施例1
如图1和图2所示，来自燃料气管线的燃料气通过换热管箱4进入装有脱硫催化剂3的换热管2；烟气在壳体1和换热管外的空间中流动；管内燃料气与管外烟气换热而被加热到100~300℃，同时由于催化剂的作用，将其中的H2S和/或其它含硫化合物脱除至1～10μL/L；燃料气与烟气换热使得烟气余热进一步被回收利用，提高了加热炉热效率；燃料气被预热，温度升高，提高了脱硫催化剂硫容，同时可以改善燃烧，在保证完全燃烧前提下，降低过剩空气系数，减少排烟热损失，进一步提高加热炉热效率；燃料气中H2S等含硫化合物脱除后，燃烧产生的烟气中不含SO2，从根本上解决了余热回收系统中低温设备的露点腐蚀问题。
为了提高管外烟气的换热效率，也可以在换热管外增加加强传热用翅片或钉头。为了防止换热管内催化剂被燃料气带出，在换热管两端设有阻挡网。根据具体工况需要实施时也可以使一部分换热管装脱硫催化剂，一部分不装脱硫催化剂。
实施例2
如图3和图4所示，从加热炉来的烟气，通过换热管箱4进入换热管2；来自燃料气管线的燃料气进入壳体1，壳体1和换热管外的空间中装有脱硫催化剂3，燃料气在催化剂间隙内流动；管外燃料气与管内烟气换热而被加热到100~300℃，同时由于催化剂的作用，将其中的H2S和/或其它含硫化合物脱除至1～10μL/L；燃料气与烟气换热使得烟气余热进一步被回收利用，提高了加热炉热效率；燃料气被预热，温度升高，提高了脱硫催化剂硫容，同时可以改善燃烧，在保证完全燃烧前提下，降低过剩空气系数，减少排烟热损失，进一步提高加热炉热效率；燃料气中H2S等含硫化合物脱除后，燃烧产生的烟气中不含SO2，从根本上解决了余热回收系统中低温设备的露点腐蚀问题。
为了提高管内烟气的换热效率，也可以在换热管内增加设置可加强传热的扰流结构。
应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。