一种蒸磷锅炉的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种蒸磷锅炉，属于电炉法黄磷生产中的磷回收处理【技术领域】，包括蒸磷锅、搅拌及螺旋出渣装置、火炉、热水锅和热水槽，采用本发明所述的蒸磷锅炉安全可靠、效率高、成本低，对黄磷生产磷资源的回收利用效果好，蒸磷后产生的灰渣可用作农作物的肥料，达到物尽其用彻底消除污染的目的。此种蒸磷锅炉的发明，提高了作业人员安全性，大大改善作业人员的操作环境，提高了工作效率，提高了磷资源和水资源的利用率，具有很好的经济效率、环境效率和社会效率。
【专利说明】一种蒸磷锅炉
【技术领域】
[0001]本发明属于电炉法黄磷生产中的磷回收处理【技术领域】，尤其涉及一种蒸磷锅炉。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，黄磷行业生产过程中产生的泥磷，一是用于生产70%酸，再生产六偏磷酸钠等钠盐，二是直接回收黄磷。在目前六偏磷酸钠等钠盐市场供大于求的情况下，生产70%酸相对于直接回收黄磷不仅成本较高，销售的运输成本也较高。由于近年来磷酸盐市场一直处于疲软状态，同时磷精细化工产品开发较早和较成熟的湖北和江苏等地厂家对磷酸盐市场形成的长期垄断，造成了贵州和云南等地的厂家市场占有率较小，甚至没有了市场，所以贵州和云南的黄磷生产厂家主要以直接回收黄磷为主。目前回收黄磷常用主要方法一是过滤，二是蒸发，但由于目前使用的过滤技术在滤渣中的残磷含量在10~15%左右，仍然较高，远远未达到经济排放和环保排放要求，必须进行二次回收处理，而目前二次处理泥磷的主要方法还是用蒸馏法。
[0003]蒸馏法常用的有三种装置形式，一是固定锅高温蒸发，二是水平转鼓式转锅高温蒸发，三是螺旋筒式高温蒸发。20世纪70年代，我国南京化工设计院和南通磷肥厂等共同开发了连续蒸磷技术，即螺旋筒式高温蒸发技术，并用于工业生产装置，取得了较好效果。但是，由于螺旋筒体要用耐高温耐腐蚀的高级合金钢，造价相对较大，同时每套装置处理泥磷能力仅50~60kg/h，生产能力难以放大，操作控制复杂，只适应泥磷处理量不大的小黄磷装置使用。20世纪90年代以前，我国中小型黄磷企业较多采用固定锅蒸磷回收黄磷，由于此方法物料在锅内处于静止状态，同时需要冷却降温后打开人孔盖、人工出渣、人工进料和人工封闭人孔，所以生产效率低，同时操作安全性低且劳动强度大，到了 20世纪90年代才发展为水平转鼓式转锅高温蒸发法回收黄磷，一直到现在。但由于水平转鼓式转锅蒸磷虽然生产效率相对较高，但与固定锅同样需要冷却降温后打开人孔盖、人工出渣、人工进料和人工封闭人孔，所以劳动强度仍然较重，仍然存在较大的安全隐患，其主要原因:一是由于水平转鼓式转锅的加料口和出渣口及人孔均同为人孔，且设置在侧立面的平板封头上，进料和出渣必须由人工操作完成。二是操作危险性较高，进一步原因是:人工进料时，由于人孔处于敞开状态，泥磷暴露在空气中脱水即可自燃产生大量P205烟雾，所以一是造成操作人员烧伤，二是操作人员吸入P205烟雾会危害操作人员健康；人工出渣时，由于打开人孔时水平转鼓式转锅内仍会殘留高温单质磷蒸气，突遇空气发生爆燃导致烧伤操作人员。三是水平转鼓式转锅的水平中心管在旋转时与导气管发生相对运动界面处的填料密封，因受转锅重力的作用容易发生损坏而导致磷蒸气发生泄漏燃烧伤人。四是水平转鼓式转锅的水平中心管是由钢管制成，兼有导气功能，加入的泥磷量控制不当就会进入中心管导致中心管堵塞而不能导气，而另一个不利因素是中心管随转锅同时旋转，不利于加装冲洗水管，所以会造成中心管疏通困难，甚至造成中心管堵塞，从而会造成转锅压力增大进而造成安全事故。
[0004] 基于以上原因，为了达到安全可靠、节能环保、节约水资源、高效处理泥磷和回收黄磷，同时减轻操作人员的劳动强度，简化操作程序和改善操作环境，提高磷的综合利用率，研究出一种安全高效处理泥磷的装置迫在眉睫。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种蒸磷锅炉，通过该装置对泥磷进行分离处理后，大大提高黄磷的回收率、利用率和节约磷资源产生的经济效益，同时可大大减少黄磷生产中泥磷储量增大和储存带来的环境压力，以及传统泥磷处理装置带来的生产效率低、操作不安全危险性大和环境污染压力大的问题，也克服为了大量消耗泥磷，采用泥磷制酸带来的成本增加和销售等各方面压力。
[0006]本发明通过以下技术方案得以实现。
[0007]本发明提供的一种蒸磷锅炉；包括蒸磷锅、搅拌及螺旋出渣装置和火炉，其中:
[0008]所述的蒸磷锅包括锅筒、出渣管、填料箱、中心出气管、磷蒸汽出口和人孔，所述的锅筒上部为平板封头，中部为直筒体，下部为锥形封头；所述的出渣管安装在锅筒的底部中心；所述的中心出气管连接在锅筒的平板封头中心，中心出气管的顶端连接填料箱，中心出气管的侧面设有磷蒸汽出口 ；所述的人孔设置在锅筒的平板封头上；
[0009]所述的搅拌及螺旋出渣装置包括驱动器、主动链轮、传动链、从动链轮、轴承箱、机架、搅拌轴、搅拌器和出渣螺旋，其中主动链轮连接在驱动器转动轴上，轴承箱安装在机架的上部，机架通过法兰连接在蒸磷锅的填料箱上，搅拌轴从上到下依次穿过轴承箱、机架、填料箱和中心出气管的中心，搅拌轴的上端连接从动链轮，搅拌轴的下端连接出渣螺旋；搅拌器通过法兰连接在出渣螺旋上，所述的搅拌器放在锅筒内，主动链轮和从动链轮通过传动链连接；
[0010]所述的火炉在蒸磷锅的底部。
[0011]进一步的，所述的火炉包括炉壳及耐热砼内衬、炉腔、CO风管和CO旋风燃烧器，所述的炉壳及耐热砼内衬是钢板制成和高温耐热砼浇筑而成，炉壳及耐热砼内衬与蒸磷锅之间形成炉腔；所述的CO旋风燃烧器呈圆筒型，中心是中空部，CO旋风燃烧器由旋风导流壳与中心导流筒组成，CO旋风燃烧器的切向进口与CO风管连通，并且所述的蒸磷锅的出渣管穿过CO旋风燃烧器中心的中空部。
[0012]进一步的，该蒸磷锅炉还包括热水锅，所述的热水锅安装在火炉的炉腔的出烟口处，热水锅包括进水口、热水锅腔体、烟?和出水口，进水口、烟?和出水口分别有左右连个，进水口、出水口分别连接在热水锅腔体上下两端，烟囱穿过热水锅腔体并与火炉的炉腔连接。
[0013]进一步的，该蒸磷锅炉还包括热水槽，所述的热水槽包括，热水槽a、热水槽b和管道泵，热水槽a的出水口通过管道与热水锅的两个进水口连通，热水槽a的中部进水口通过接管与热水槽b的上部出水口相连通，热水槽a的顶部进水口通过管道与软水管网连通，热水槽a的顶部另一个进水口通过管道与各夹套设备相连通，所述的热水槽b的中部进水口通过管道分别与热水锅顶部的两个出水口连通，热水槽b的下部出水口通过管道与管道泵相连通，管道泵的出水口分别与各夹套设备连通。
[0014]进一步的，为了使蒸磷锅的加热速率更加均匀，同时保证蒸磷锅内部的温度相对恒定，所述的储能筋板均匀分布在锅筒的锥形封头和锅筒的直筒体的外部。
[0015]进一步的，为了增加CO旋风燃烧器喷出的火焰能够更多地接触储能筋板，使CO旋风燃烧器释放的能量被蒸磷锅吸收的更多，所述的蒸磷锅还包括火焰导流罩，火焰导流罩固定在储能筋板上。
[0016]本发明的有益效果在于:与现有技术相比，采用本发明所述的蒸磷锅炉安全可靠、效率高、成本低，对黄磷生产磷资源的回收利用效果好，I套I万吨/年黄磷装置采用水洗矿生产黄磷，每年产生含磷量28%~30%的泥磷约1500t~1700t，通过蒸磷锅炉处理后灰渣含P2O5可控制在I %以内，若按残留I %的P2O5含量计算，最低可回收黄磷405t，可产生直接经济价值607.5万元，蒸磷后产生的灰渣可用作农作物的肥料，达到物尽其用彻底消除污染的目的。同时，采用黄磷尾气燃烧做热源蒸磷，烧热水用于设备保温和满足蒸磷工艺用水，达到了节能减排的目的。此装置的发明，可大大改善黄磷生产作业人员的操作环境，提高工作效率，提高磷资源和水资源的利用效率，达到了节能减排的目的，具有很好的经济效率、环境效率和社会效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的结构示意图。
[0018]图2是本发明部件I的结构示意图。
[0019]图3是本发明部件2的结构示意图。
[0020]图4是本发明部件3的结构示意图。
[0021]图5是本发明部件4的结构示意图。
[0022]图6是本发明部件5的结构示意图。
[0023]图中:1-蒸磷锅，2-搅拌及螺旋出渣装置，3-火炉，4-热水锅，5-热水槽，11-锅筒，12-出渣管，13-填料箱，14-中心出气管，15-磷蒸汽出口，16-人孔，17-储能筋板，18-火焰导流罩，21-驱动器，22-主动链轮，23-传动链，24-从动链轮，25-轴承箱，26-机架，27-搅拌轴，28-搅拌器，29-出渣螺旋，31-炉壳及耐热砼内衬，32-炉腔，33-C0风管，34-C0旋风燃烧器，41-进水口，42-热水锅腔体，43-烟?，44-出水口，51-热水槽a，52-热水槽b，53-管道泵。
【具体实施方式】
[0024]下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0025]如图1所示的一种蒸磷锅炉，包括蒸磷锅1、搅拌及螺旋出渣装置2、火炉3、热水锅4和热水槽5，其中:
[0026]如图2所示，蒸磷锅I包括锅筒11、出渣管12、填料箱13、中心出气管14、磷蒸汽出口 15、人孔16、储能筋板17和火焰导流罩18，所述的锅筒11上部为平板封头，中部为直筒体，下部为锥形封头；所述的出渣管12安装在锅筒11的底部中心；出渣管12上端通过焊接与锅筒11的底部连接，下端通过法兰与出渣阀门相联接，所述的中心出气管14连接在锅筒11的平板封头中心,锅筒11、出渣管12和中心出气管14的中心轴线重合，中心出气管14的顶端连接填料箱13，中心出气管14的侧面设有磷蒸汽出口 15 ;所述的人孔16设置在锅筒11的平板封头上，人孔16的孔盖上连接有接管，接管的顶部法兰联接压力表并与压力表相连通，接管侧面设置有泥磷进口接管并安装进料控制阀；储能筋板17均匀布置在锅筒11的锥形封头和锅筒11的直筒体的外部，火焰导流罩18固定在储能筋板17上，与锅筒间形成火焰通道。
[0027]如图3所示,搅拌及螺旋出洛装置2包括驱动器21、主动链轮22、传动链23、从动链轮24、轴承箱25、机架26、搅拌轴27、搅拌器28和出渣螺旋29，其中主动链轮22连接在驱动器21转动轴上，轴承箱25安装在机架26的上部，机架26通过法兰连接在蒸磷锅I的中心出气管14上，搅拌轴27从上到下依次穿过轴承箱25、机架26、填料箱13和中心出气管14的中心孔，搅拌轴27的上端连接从动链轮24，搅拌轴27的下端连接出渣螺旋29 ;搅拌器28通过法兰连接在出渣螺旋29上，所述的搅拌器28放在在锅筒11内，主动链轮22和从动链轮24通过传动链23连接；
[0028]如图4所示，火炉3包括炉壳及耐热砼内衬31、炉腔32、CO风管33和CO旋风燃烧器34，所述的炉壳及耐热砼内衬31是钢板制成和高温耐热砼浇筑而成，用于固定蒸磷锅I和热水锅4，炉壳及耐热砼内衬31与蒸磷锅I之间形成炉腔32 ;所述的CO旋风燃烧器34呈圆筒型，中心是中空部，CO旋风燃烧器34由旋风导流壳与中心导流筒组成，CO旋风燃烧器34的切向进口与CO风管33连通，气流经切向进气口进入旋风导流壳后，在导流壳的作用下发生向下的螺旋运动，再通过中心筒向上导流做螺旋运动，在出口处燃烧火焰呈管状向上运动；并且所述的蒸磷锅I的出渣管12穿过CO旋风燃烧器34中心的中空部。CO旋风燃烧器34安装在支座上，支座固定在支撑钢梁上，支撑钢梁通过预埋螺栓固定在钢筋砼基础上。
[0029]如图5所示，热水锅4安装在火炉3的炉腔32的出烟口处，热水锅4包括进水口41、热水锅腔体42、烟囱43和出水口 44，进水口 41、烟囱43和出水口 44分别有左右连个，进水口 41、出水口 44分别连接在热水锅腔体42上下两端，烟園43穿过热水锅腔体42并与火炉3的炉腔32连通。
[0030]如图6所示，热水槽5包括，热水槽a51、热水槽b52和管道泵53，热水槽a51的出水口通过管道与热水锅4的两个进水口 41连通，热水槽a51的中部进水口通过接管与热水槽b52的上部出水口相连通，热水槽a51的顶部进水口通过管道与软水管网连通，热水槽a51的顶部另一个进水口通过管道与各夹套设备相连通，所述的热水槽b52的中部进水口通过管道分别与热水锅4顶部的两个出水口 44连通，热水槽b52的下部出水口通过管道与管道泵53相连通，管道泵53的出水口分别与各夹套设备连通。
[0031]钢筋砼基础的顶标高为1.500m、支承钢梁的安装底标高为1.500m、炉壳及耐火砼内衬30的安装底标高为1.650m、炉墙及炉底的砌筑底标高为1.664m,CO旋风燃烧器34的支座安装标高为1.650m、CO风管33的安装标高以与CO旋风燃烧器34的装配后的标高为准，所述的热水锅的安装底标高为3.190m，烟囱43的排放标高为15m，所述的蒸磷锅I的安装顶标高为4.080m，所述的搅拌和螺旋出渣装置2等的安装标高以与蒸磷锅I的装配标高为准，所述的热水槽a51、b52和管道泵53的安装底标高为4.380m。
[0032]本发明的蒸磷锅炉原理是:①蒸馏原理，是根据黄磷的物理性质沸点是280°C，在35°C以上与氧接触就能燃烧的化学性质采用隔绝空气加强热的方法进行分离；②搅拌原理，是根据泥磷是以胶体结构形式成型的，在蒸馏过程中通过搅拌打破胶体结构使磷从泥中快速分离CO旋风燃烧器的定形原理，是根据气体沿切线方向进入旋风导流壳后发生螺旋运动再沿中心导流筒呈管状流出燃烧使火焰呈管状分布。
[0033]本发明的工作过程主要分为两个环节进行操作，第一个是加料环节，操作步骤:
[0034]①检查出渣管12下部的出渣阀门是否关闭严密，同时用高温热水进行试漏检查，确认不发生泄漏后方可准备进料；
[0035]②启动驱动器21让搅拌及螺旋出渣装置2运转，注意搅拌器28运转即出渣螺旋29反转；
[0036]③打开人孔16的泥磷进料控制阀进料，直到进完2m3为止即可停止进料，而后用热水冲洗管道后方可关闭进料阀；
[0037]④打开磷蒸汽出口 15的冲洗水阀门对管道进行冲洗，并确认无堵塞后即可停止冲洗；
[0038]⑤确认热水槽a51的水位在正常水位即可，注意在运行中要随时监控水位；
[0039]⑥在火炉内放入点火火源，必须是明火，注意明火不能熄灭；
[0040]⑦慢慢打开CO风管33的控制阀门向CO旋风燃烧器34内注入CO燃料，如CO气体已点燃即操作完成。
[0041] 第二个是出渣环节，操作步骤:①从点火运行开始计算约3~4小时后即可出渣，判断的标准:一是压力表7表压为零，二是磷吸收系统放空管无黄烟；②打开出渣管12的阀门，随即启动驱动器21让出渣螺旋29运转即开始出渣，出渣完成后返回第一个操作环节。
【权利要求】
1.一种蒸磷锅炉，其特征在于:包括蒸磷锅(I)、搅拌及螺旋出渣装置(2)和火炉(3)，其中: 所述的蒸磷锅⑴包括锅筒(11)、出洛管(12)、填料箱(13)、中心出气管(14)、磷蒸汽出口(15)和人孔(16)，所述的锅筒(11)上部为平板封头，中部为直筒体，下部为锥形封头；所述的出渣管(12)安装在锅筒(11)的底部中心；所述的中心出气管(14)连接在锅筒(11)的平板封头中心，中心出气管(14)的顶端连接填料箱(13)，中心出气管(14)的侧面设有磷蒸汽出口(15);所述的人孔(16)设置在锅筒(11)的平板封头上； 所述的搅拌及螺旋出渣装置(2)包括驱动器(21)、主动链轮(22)、传动链(23)、从动链轮(24)、轴承箱(25)、机架(26)、搅拌轴(27)、搅拌器(28)和出渣螺旋(29)，其中主动链轮(22)连接在驱动器(21)转动轴上，轴承箱(25)安装在机架(26)的上部，机架(26)通过法兰连接在蒸磷锅(I)的中心出气管(14)上，搅拌轴(27)从上到下依次穿过轴承箱(25)、机架(26)、填料箱(13)和中心出气管(14)的中心，搅拌轴(27)的上端连接从动链轮(24)，搅拌轴(27)的下端连接出渣螺旋(29);搅拌器(28)通过法兰连接在出渣螺旋(29)上，所述的搅拌器(28)放在锅筒(11)内，主动链轮(22)和从动链轮(24)通过传动链(23)连接； 所述的火炉⑶在蒸磷锅⑴的底部。
2.如权利要求1所述的蒸磷锅炉，其特征在于:所述的火炉(3)包括炉壳及耐热砼内衬(31)、炉腔(32)、CO风管(33)和CO旋风燃烧器(34)，所述的炉壳及耐热砼内衬(31)是钢板制成和高温耐热砼浇筑而成，炉壳及耐热砼内衬(31)与蒸磷锅(I)之间形成炉腔(32);所述的CO旋风燃烧器(34)呈圆筒型，中心是中空部，CO旋风燃烧器(34)由旋风导流壳与中心导流筒组成，CO旋风燃烧器(34)的切向进口与CO风管(33)连通，并且所述的蒸磷锅(I)的出渣管(12)穿过CO旋风燃烧器(34)中心的中空部。
3.如权利要求1所述的蒸磷锅炉，其特征在于:该蒸磷锅炉还包括热水锅(4)，所述的热水锅(4)安装在火炉(3)的炉腔(32)的出烟口处，热水锅(4)包括进水口(41)、热水锅腔体(42)、烟囱(43)和出水口(44)，进水口(41)、烟囱(43)和出水口(44)分别有左右两个，进水口(41)、出水口(44)分别连接在热水锅腔体(42)上下两端，烟囱(43)穿过热水锅腔体(42)并与火炉(3)的炉腔(32)连接。
4.如权利要求1所述的蒸磷锅炉，其特征在于:该蒸磷锅炉还包括热水槽(5)，所述的热水槽(5)包括，热水槽a(51)、热水槽b(52)和管道泵(53)，热水槽a(51)的出水口通过管道与热水锅(4)的两个进水口(41)连通，热水槽a(51)的中部进水口通过接管与热水槽b(52)的上部出水口相连通，热水槽a(51)的顶部进水口通过管道与软水管网连通，热水槽a(51)的顶部另一个进水口通过管道与各夹套设备相连通，所述的热水槽b(52)的中部进水口通过管道分别与热水锅⑷顶部的两个出水口(44)连通，热水槽b (52)的下部出水口通过管道与管道泵(53)相连通，管道泵(53)的出水口分别与各夹套设备连通。
5.如权利要求1所述的蒸磷锅炉，其特征在于:所述的蒸磷锅(I)还包括储能筋板(17)，所述的储能筋板(17)均匀布置在锅筒(11)的锥形封头和锅筒(11)的直筒体的外表面。
6.如权利要求1所述的蒸磷锅炉，其特征在于:所述的蒸磷锅(I)还包括火焰导流罩(18)，火焰导流罩(18)固定在储能筋板(17)上。
【文档编号】C01B25/047GK104129766SQ201410347666
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】何海, 罗勇, 袁洪彦 申请人:贵阳中化开磷化肥有限公司