黄磷尾气综合利用系统的制作方法

本发明涉及黄磷尾气余热资源回收利用领域，尤其涉及一种黄磷尾气的净化及燃烧回收系统。

背景技术：

磷酸是重要的磷化工原料，是世界上产量较大的化工产品之一，它广泛应用于化肥工业及其它部门。我国是世界上主要的黄磷生产国，近年来我国黄磷产量基本保持在每年80万～100万吨，相应地产生副产黄磷尾气20亿～25亿m3。黄磷的生产主要是将磷矿石、硅石、焦碳加入到电炉中，物料在电炉中熔融并发生磷的还原等多种化学反应后产生磷蒸汽和电炉渣等。炉气进入四个串联的冷凝塔内喷水回收炉气中的磷。回收的磷进入精制槽内经加热、保温、漂洗、沉降后，粗磷分离成泥磷和成品黄磷，成品黄磷装入成品槽再用虹吸去包装。从冷却塔出来的磷炉尾气经尾气总水封分配，部分送至原料烘干。其余尾气点火放空，而黄磷尾气中富含一氧化碳，含量为87％～92％，造成能源的浪费。

后来也出现了将黄磷尾气用于烧锅炉产蒸汽的装置，但由于黄磷尾气中还含有硫化氢、白磷、磷化氢、二氧化硫等高腐蚀的杂质及少量水分。co可作为燃料用，但是由于这些高腐蚀性杂质的存在，当利用黄磷尾气作为锅炉燃气，常导致锅炉部件材料腐蚀失效，设备寿命大大缩短。另外，目前同行业的磷炉尾气锅炉都需要动力输入和引出，输入的是真空泵，引出的是引风机，设备需要大量的资金投入和频繁的修理，按单台1万吨/年黄磷电炉计算，每小时单台耗电264度。

例如，中国专利“用于提高黄磷尾气综合利用率的系统和方法，201410346322.1”。公开了一种用于提高黄磷尾气综合利用率的系统和方法，涉及黄磷尾气回收利用领域，该系统包括尾气净化装置、尾气燃烧装置、蒸汽利用装置和废液回收装置，尾气净化装置与尾气燃烧装置连接，尾气燃烧装置与蒸汽利用装置、废液回收装置连接；尾气净化装置包括除尘装置和除酸装置，尾气燃烧装置包括燃烧机、锅炉、余热回收装置、引风机和烟囱；除尘装置、除酸装置、燃烧机、锅炉、余热回收装置、引风机和烟囱顺次连接；锅炉的外侧设置有出汽阀，出汽阀包括主输汽口和支输汽口，锅炉的内部设置有若干采用稀土制成的蓄热砖，若干蓄热砖摆放成蜂窝状；本发明比较环保，能够提高黄磷尾气的经济价值，提高黄磷尾气的利用率。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种无需动力输入和引出，不使用真空泵和引风机，减少了设备，减少尾气对设备的腐蚀的黄磷尾气综合利用系统，大大降低了安全隐患。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：黄磷尾气综合利用系统，包括依次连通的卧式黄磷炉10、洗涤塔、收磷槽20、缓冲气柜30、增氧助燃装置40、富氧风机50、立式燃烧室1、蒸汽发生器60和放空管70。

所述洗涤塔的位置高于卧式黄磷炉10，缓冲气柜30的位置高于收磷槽20，立式燃烧室1的位置高于缓冲气柜30和富氧风机50，蒸汽发生器60位于立式燃烧室1的上部，增氧助燃装置40位于立式燃烧室1的底部。

所述洗涤塔包括依次连接的第一碱洗塔21、第二碱洗塔22、第三碱洗塔23、第四水洗塔24和第五水洗塔25；第一碱洗塔21的进气口与卧式黄磷炉10尾气出口相连接，黄磷炉尾气在洗涤塔之间由前一个塔的出气口进入下一个塔的进气口，在塔内形成上、下回路，以增大洗涤面积。

第一碱洗塔21、第二碱洗塔22、第三碱洗塔23的底部排放口处设有收磷槽20；第四、第五水洗塔的出水口与水洗沉淀池的进水口相连接，水洗沉淀池的出水口依次与换热器和水洗塔的进水口相连接，以形成喷淋水循环回路；并在第四水洗塔24和第五水洗塔25的底部排气口处设有缓冲气柜30，用于调节洗涤后、燃烧前尾气的压力。

所述立式燃烧室1包括炉体、炉膛101、燃烧器102、燃气进口103和烟气出口104，炉膛101底部设有燃气进口103，燃气进口103上安装有燃烧器102，炉膛上部先与炉膛101形成10°-30°的向内夹角的内倾斜面105，使出口变窄，再设有向反方向延伸至炉体边缘的外倾斜面106，使出口变宽，形成具有适当的向上抽力的烟气出口104；立式燃烧室1的上部设有利用热量的蒸汽发生器60，蒸汽发生器60顶部设有烟囱70。

所述增氧助燃装置40设于立式燃烧室1的底部，包括富氧风机50、风道51、截止阀52以及螺旋进风机构4，增氧助燃装置40连接缓冲气柜30，并通过风道51与富氧风机50的出风口连接，风道51上设有截止阀52，风道51连接螺旋进风机构4。

所述螺旋进风机构4为双层筒状构件，包括燃烧炉连接法兰401、尾气管连接法兰402、内管403以及外管404，外管404的直径大于内管403。所述燃烧炉连接法兰401设置在外管404管壁上，位于螺旋进风机构4的中间位置，将整个螺旋进风机构4分为两部分，上部分伸入燃烧炉，下部分位于燃烧炉外。所述外管404伸入燃烧炉的部分是敞口结构，位于燃烧炉外的部分，其端部是密封结构，与所述内管403管壁密封连接，在燃烧炉连接法兰401与密封端部之间的外管404管壁上设置有进风口405，该进风口405与风道2相连。所述内管403伸入燃烧炉部分的长度与外管404一致，二者是同心圆结构，处于燃烧炉外的部分，其长度大于外管404，且端部设置尾气管连接法兰402，与外管404的密封端部之间预留有尾气管连接法兰402的安装位置，尾气管连接法兰402与尾气管6连接，形成燃气进气道406。所述外管404和内管403之间的圆环形成助燃风进风道407，外管404和内管403伸入燃烧炉部分的端部、即圆环部分均匀设置由旋风板408组成的螺旋送风头，单个旋风板408为长方形结构，其宽与内管403和外管404的间距一致，两条长边分别倾斜一定角度后连接在外管404内壁以及内管403外壁上，若干块旋风板408依次间隔排列后，在外管404和内管403的端部形成具有若干倾斜风道的螺旋送风头。所述旋风板408与外管404内壁和内管403外壁的连接为可活动连接，旋风板408沿设置在外管404和内管403上的轴转动，调整其倾斜的角度，进而实现对助燃风风向的调整，避免尾气中含磷颗粒在没有燃烧完全的情况下受助燃风机产生的定向风力、风速的作用做定向运动，黏附在换热管壁上继续燃烧，使保护管壁的氧化膜被破坏，进而受到腐蚀。

所述蒸汽发生器60设于立式燃烧室1的上部，包括顶层水箱、底层水箱以及发生器保护装置。所述顶层水箱包括上内筒602和上外筒603，上内筒602和上外筒603之间设置多根联通管604连通，上外筒603外侧设置有出水管。所述底层水箱包括下内筒606和下外筒607，下内筒606和下外筒607之间设置多根联通管604连通，下外筒607外侧设置有进水管。所述上内筒602和下内筒606形状尺寸均一致，二者之间设置有竖直方向分布的内换液管609，内换液管609分为两层，分别连接在上内筒602和下内筒606的内侧和外侧，内、外两侧内换液管609分别沿上内筒602和下内筒606的圆心弧形分布，形成两个筒状的同心圆结构，内换液管609之间设置有允许气流通过的间隙。所述上外筒603和下外筒607形状尺寸均一致，二者之间设置有竖直方向分布的外换液管610，外换液管610设置一层，分别连接在上外筒603和下外筒607的管壁正中位置，形成一个圆筒结构，外换液管610之间设置有允许气流通过的间隙。

所述发生器保护装置设置在蒸汽发生装置60的底部，包括与顶层水箱和底层水箱形状及尺寸一致的、由内圆环611和外圆环612构成的同心圆环构件，内圆环611和外圆环之间设置连接管613连接，在外圆环和内圆环611各自的外侧，分别设置有碳钢钢板围成的保护罩，其中内保护罩614的直径与内圆环611的外径一致，外保护罩615的直径与外圆环的外径一致，内保护罩614的侧壁上设置容纳联通管604穿过的开槽616。发生器保护装置安装在下层水箱下端，内圆环611和外圆环分别竖直设置在下内筒606和下外筒607下方，所述内保护罩614穿入内换液管609和外换液管610形成的圆筒结构之间，外保护罩615设置在外换液管610外侧。

所述内保护罩614和外保护罩615的高度一致，均为顶层水箱、底层水箱距离的1/5-1/4。

发生器保护装置与下层水箱的相距位置以内圆环611和外圆环将燃烧炉火焰遮挡分离、且火焰不会重新复合的距离为宜。

发生器保护装置的内圆环611和外圆环之间为联通结构，并且其与下层水箱之间设置有管道连接，内部通入循环水预热，其与下层水箱之间的管道上设置有截止装置，便于更换发生器保护装置是不影响顶层水箱、底层水箱内的循环水。

有益效果：①本发明采用合理的布局，尾气在整个回收利用系统内自由流动，无需动力输入和引出，不使用真空泵和引风机，减少了设备，减少尾气对设备的腐蚀的黄磷尾气综合利用系统，大大降低了安全隐患。

②本发明采用了单独的绝热燃烧炉，在其内不布置受热面，炉膛上部先与炉膛101形成10°-30°的向内夹角的内倾斜面105，使出口变窄，再设有向反方向延伸至炉体边缘的外倾斜面106，使出口变宽，形成具有适当的向上抽力的烟气出口104，如风机在抽。使燃烧后的烟气及时对蒸汽发生装置进行加热，提高了黄磷尾气及其携带物的燃尽率，减少产生垢下金属腐蚀，提高了锅炉寿命。

③本发明黄磷尾气专用蒸汽发生装置针对燃烧黄磷炉烟气的余热回收锅炉，采用特殊材质，增加了内桶结构，且内、外桶相通，增加了受热面积，能尽可能把热量置换出来，充分利用热量，用能低，产汽足，与同行相比产汽量高出2-3倍，安全性能高，使用寿命长。

④本发明在下层水箱下方增设了一个发生器保护装置，使磷炉尾气火焰和烟气不直接接触下层水箱，而是接触水箱保护器，燃烧产生的热风通过保护罩13和外保护罩14形成的筒型空间引导向上，对下层水箱进行加热，并穿过换液管之间的空隙向上传输，对顶层水箱进行加热，由于水箱保护器是单独安装，且结构简单，易于制造，成本较低，更换方便。

⑤助燃风通过本发明所述的增氧助燃装置后，成螺旋发散状，不会形成风墙，有利于将黄磷尾气打散，与尾气的融合度高，增大了换热面积，使燃烧更加充分，产生的热量充足。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明立式燃烧炉结构示意图。

图3为本发明所述螺旋进风机构结构示意图。

图4为本发明所述带保护器的蒸汽发生器结构示意图。

图5是本发明所述发生器保护装置设置的剖切结构示意图。

图中：卧式黄磷炉10，收磷槽20，缓冲气柜30，增氧助燃装置40，螺旋进风机构4，燃烧炉连接法兰401，尾气管连接法兰402，内管403，外管404，进风口405，燃气进气道406，助燃风进风道407，旋风板408，富氧风机50，风道51，截止阀52，立式燃烧室1，炉膛101，燃烧器102，燃气进口103，烟气出口104，蒸汽发生器60，放空管70，第一碱洗塔21，第二碱洗塔22，第三碱洗塔23，第四水洗塔24，第五水洗塔25，上内筒602，上外筒603，联通管604，出水管，下内筒606，下外筒607，进水管，内换液管609，外换液管610，内圆环611，外圆环612，连接管613，内保护罩614，外保护罩615，开槽616。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

如图1-5所示，黄磷尾气综合利用系统，包括依次连通的卧式黄磷炉10、洗涤塔、收磷槽20、缓冲气柜30、增氧助燃装置40、富氧风机50、立式燃烧室1、蒸汽发生器60和放空管70。

所述洗涤塔的位置高于卧式黄磷炉10，缓冲气柜30的位置高于收磷槽20，立式燃烧室1的位置高于缓冲气柜30和富氧风机50，蒸汽发生器60位于立式燃烧室1的上部，增氧助燃装置40位于立式燃烧室1的底部。

所述洗涤塔包括依次连接的第一碱洗塔21、第二碱洗塔22、第三碱洗塔23、第四水洗塔24和第五水洗塔25；第一碱洗塔21的进气口与卧式黄磷炉10尾气出口相连接，黄磷炉尾气在洗涤塔之间由前一个塔的出气口进入下一个塔的进气口，在塔内形成上、下回路。

第一碱洗塔21、第二碱洗塔22、第三碱洗塔23的底部排放口处设有收磷槽20；第四、第五水洗塔的出水口与水洗沉淀池的进水口相连接，水洗沉淀池的出水口依次与换热器和水洗塔的进水口相连接，以形成喷淋水循环回路；并在第四水洗塔24和第五水洗塔25的底部排气口处设有缓冲气柜30，用于调节洗涤后、燃烧前尾气的压力。

所述立式燃烧室1包括炉体、炉膛101、燃烧器102、燃气进口103和烟气出口104，炉膛101底部设有燃气进口103，燃气进口103上安装有燃烧器102，炉膛上部先与炉膛101形成10°-30°的向内夹角的内倾斜面105，使出口变窄，再设有向反方向延伸至炉体边缘的外倾斜面106，使出口变宽，形成具有适当的向上抽力的烟气出口104；立式燃烧室1的上部设有利用热量的蒸汽发生器60，蒸汽发生器60顶部设有烟囱70。

所述增氧助燃装置40设于立式燃烧室1的底部，包括富氧风机50、风道51、截止阀52以及螺旋进风机构4，增氧助燃装置40连接缓冲气柜30，并通过风道51与富氧风机50的出风口连接，风道51上设有截止阀52，风道51连接螺旋进风机构4。

所述螺旋进风机构4为双层筒状构件，包括燃烧炉连接法兰401、尾气管连接法兰402、内管403以及外管404，外管404的直径大于内管403；所述燃烧炉连接法兰401设置在外管404管壁上，位于螺旋进风机构4的中间位置，将整个螺旋进风机构4分为两部分，上部分伸入燃烧炉，下部分位于燃烧炉外；所述外管404伸入燃烧炉的部分是敞口结构，位于燃烧炉外的部分，其端部是密封结构，与所述内管403管壁密封连接，在燃烧炉连接法兰401与密封端部之间的外管404管壁上设置有进风口405，该进风口405与风道2相连；所述内管403伸入燃烧炉部分的长度与外管404一致，二者是同心圆结构，处于燃烧炉外的部分，其长度大于外管404，且端部设置尾气管连接法兰402，与外管404的密封端部之间预留有尾气管连接法兰402的安装位置，尾气管连接法兰402与尾气管6连接，形成燃气进气道406；所述外管404和内管403之间的圆环形成助燃风进风道407，外管404和内管403伸入燃烧炉部分的端部、即圆环部分均匀设置由旋风板408组成的螺旋送风头，单个旋风板408为长方形结构，其宽与内管403和外管404的间距一致，两条长边分别倾斜一定角度后连接在外管404内壁以及内管403外壁上，若干块旋风板408依次间隔排列后，在外管404和内管403的端部形成具有若干倾斜风道的螺旋送风头；所述旋风板408与外管404内壁和内管403外壁的连接为可活动连接，旋风板408沿设置在外管404和内管403上的轴转动。调整其倾斜的角度，进而实现对助燃风风向的调整，避免尾气中含磷颗粒在没有燃烧完全的情况下受助燃风机产生的定向风力、风速的作用做定向运动，黏附在换热管壁上继续燃烧，使保护管壁的氧化膜被破坏，进而受到腐蚀。

所述蒸汽发生器60设于立式燃烧室1的上部，包括顶层水箱、底层水箱以及发生器保护装置；所述顶层水箱包括上内筒602和上外筒603，上内筒602和上外筒603之间设置多根联通管604连通，上外筒603外侧设置有出水管；所述底层水箱包括下内筒606和下外筒607，下内筒606和下外筒607之间设置多根联通管604连通，下外筒607外侧设置有进水管；所述上内筒602和下内筒606形状尺寸均一致，二者之间设置有竖直方向分布的内换液管609，内换液管609分为两层，分别连接在上内筒602和下内筒606的内侧和外侧，内、外两侧内换液管609分别沿上内筒602和下内筒606的圆心弧形分布，形成两个筒状的同心圆结构，内换液管609之间设置有允许气流通过的间隙；所述上外筒603和下外筒607形状尺寸均一致，二者之间设置有竖直方向分布的外换液管610，外换液管610设置一层，分别连接在上外筒603和下外筒607的管壁正中位置，形成一个圆筒结构，外换液管610之间设置有允许气流通过的间隙。

实施例2

具体实施方式同实施例1，不同之处：所述发生器保护装置设置在蒸汽发生装置60的底部，包括与顶层水箱和底层水箱形状及尺寸一致的、由内圆环611和外圆环612构成的同心圆环构件，内圆环611和外圆环之间设置连接管613连接，在外圆环和内圆环611各自的外侧，分别设置有碳钢钢板围成的保护罩，其中内保护罩614的直径与内圆环611的外径一致，外保护罩615的直径与外圆环的外径一致，内保护罩614的侧壁上设置容纳联通管604穿过的开槽616；发生器保护装置安装在下层水箱下端，内圆环611和外圆环分别竖直设置在下内筒606和下外筒607下方，所述内保护罩614穿入内换液管609和外换液管610形成的圆筒结构之间，外保护罩615设置在外换液管610外侧。

所述内保护罩614和外保护罩615的高度一致，均为顶层水箱、底层水箱距离的1/4。

发生器保护装置与下层水箱的相距位置以内圆环611和外圆环将燃烧炉火焰遮挡分离、且火焰不会重新复合的距离为宜。

发生器保护装置的内圆环611和外圆环之间为联通结构，并且其与下层水箱之间设置有管道连接，内部通入循环水预热，其与下层水箱之间的管道上设置有截止装置，便于更换发生器保护装置是不影响顶层水箱、底层水箱内的循环水。

实施例3

具体实施方式同实施例2，不同之处：所述发生器保护装置设置在蒸汽发生装置60的底部，包括与顶层水箱和底层水箱形状及尺寸一致的、由内圆环611和外圆环612构成的同心圆环构件，内圆环611和外圆环之间设置连接管613连接，在外圆环和内圆环611各自的外侧，分别设置有碳钢钢板围成的保护罩，其中内保护罩614的直径与内圆环611的外径一致，外保护罩615的直径与外圆环的外径一致，内保护罩614的侧壁上设置容纳联通管604穿过的开槽616；发生器保护装置安装在下层水箱下端，内圆环611和外圆环分别竖直设置在下内筒606和下外筒607下方，所述内保护罩614穿入内换液管609和外换液管610形成的圆筒结构之间，外保护罩615设置在外换液管610外侧。

所述内保护罩614和外保护罩615的高度一致，均为顶层水箱、底层水箱距离的1/5。

发生器保护装置与下层水箱的相距位置以内圆环611和外圆环将燃烧炉火焰遮挡分离、且火焰不会重新复合的距离为宜。

发生器保护装置的内圆环611和外圆环之间为联通结构，并且其与下层水箱之间设置有管道连接，内部通入循环水预热，其与下层水箱之间的管道上设置有截止装置，便于更换发生器保护装置是不影响顶层水箱、底层水箱内的循环水。