本实用新型涉及黄磷尾气处理领域，具体涉及一种黄磷电炉尾气抽气系统。
背景技术：
黄磷的生产主要是电炉法，将磷矿石、硅石和焦碳按一定比例和一定粒度混合后加入电炉，利用电热产生的1200°的高温，使磷矿石熔化分解产生P2O5，再与焦碳发生氧化-还原反应得到单质磷的蒸气，最后经过冷却、分离工艺得到成品。在此过程中，黄磷电炉必须保持电炉内密封并在微正压状态下生产。在黄磷生产的过程中，会产生大量的尾气，在实际生产中黄磷电炉产生的黄磷尾气主要用于热源或者作为碳一化工的原料气使用，但仍有剩余尾气直接以火炬的形式燃空排放，难以全部有效利用。主要原因在于：黄磷电炉自身在冶炼时，由于炉况原因及生产中的定期除渣因素，导致炉内所产的尾气量不断变化波动，炉压很不稳定，用阀门手工操作或一般抽气装置抽送黄磷尾气时，极易造成黄磷电炉负压运行，使外界的空气进入炉内产生爆炸，造成重大安全事故，为了确保安全生产，黄磷生产企业对尾气利用时，与所产的尾气总量相比，尾气的抽取量较少，导致尾气富余量很大，并将这部分多余尾气点火排直接排放，部分黄磷生产企业由于抽气安全问题影响，甚至对尾气直接不予利用，全部点火排放，这就造成了热能的白白浪费，同时尾气中含有大量的粉尘和酸性气体，燃烧排放又严重污染了环境。
中国专利CN201320027350.8通过在尾气总水封处设置一压力变送器，监测尾气压力并实时控制尾气风机功率，达到防止抽气速率与电炉所产尾气量不匹配，造成电炉内负压的效果。但该装置仅为初步设想，在实际应用中存在以下问题：
1、该装置的压力变送器设置于尾气水封处，其测量的压力与仍不够准确，其反馈数值与需调整到的抽气压力数值之间存在相应时间差，在电炉所产尾气量变化较大如电炉出渣时尾气量骤减、或电炉突然停机时无法进行有效处理，无法实现尾气抽气系统连续工作，满足不了生产需求，使该设想方案存在相应安全风险。
2、该装置预设了尾气气压标准值，其对抽气压力的控制仅靠气压测量值与气压标准值比较来实现，没有动态修正及缓冲保护机制，其控制的时效性、精确度、安全稳定性都不能满足实际需求。
3、该装置仅对尾气抽送部分进行了改良，但无法实现对全部产生尾气的抽取处理，其抽取的剩余尾气仍需放空排放或燃烧为火炬，造成热能浪费和环保问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种黄磷电炉尾气抽气系统，达到实时调整黄磷电炉抽气速率与电炉所产尾气量匹配功能的同时，实现尾气的全量抽取，有效利用抽取尾气的热能或化学能的效果。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种黄磷电炉尾气抽气系统，其与黄磷电炉导气管出口相连，包括压力变送器、炉压传感器、尾气净化装置、缓冲罐、变频风机和煤气柜，所述黄磷电炉的导气管出口、尾气净化装置、缓冲罐、变频风机和煤气柜顺次使用尾气管道连通；所述炉压传感器设于所述尾气净化装置进口处的所述尾气管道上，用于实时监测所述尾气管道与所述尾气净化装置进口连接处的气压；所述缓冲罐用于收集冗余气体以及在管路气压不足时补充供应气体，所述缓冲罐设于所述变频风机和所述尾气净化装置之间的所述尾气管道上；所述压力变送器设于所述尾气管道与所述黄磷电炉的导气管的出口连接处，用于测量所述尾气管道与所述黄磷电炉的导气管出口连接处的气压；所述变频风机与所述压力变送器信号连接，所述变频风机的转速根据所述压力变送器测量的压力值实时调整。
在上述方案的基础上，所述缓冲罐通过尾气管道和变频风机的进气口相连，所述的煤气柜通过尾气管道和变频风机的出口相连，变频风机进口两端连接有至少两个连通管，所述至少两个连通管与所述尾气管道构成循环管路通道，所述至少两个连通管上均设有用于控制管道内气体流量的调节阀。
在上述方案的基础上，所述连通管一端与所述缓冲罐相连，另一端与所述变频风机出口的尾气管道相连。
在上述方案的基础上，所述炉压传感器与所述连通管上的调节阀信号连接。
在上述方案的基础上，所述尾气净化装置包括顺次相连的安全水封、洗气装置、汽水分离装置和隔离水封，所述的安全水封设于所述的尾气管道与所述的洗气装置之间，所述洗气装置包括顺次相连的水洗装置和碱洗装置，所述洗气装置设于所述安全水封和所述汽水分离装置之间的管路上，所述的隔离水封设于所述的汽水分离装置与所述缓冲罐之间。
在上述方案的基础上，所述黄磷电炉上还设有一控制器，所述控制器用于监测所述黄磷电炉工作电流信号，以及在所述黄磷电炉工作电流信号中断时控制所述变频风机停机。
在上述方案的基础上，所述尾气净化装置处还设有一放空管道，所述放空管道与所述尾气净化装置出气口相连。
在上述方案的基础上，所述变频风机和所述煤气柜间的尾气管道上还设有放空管道。
本实用新型还提供一种基于如上所述的黄磷电炉尾气抽气系统的黄磷尾气抽气方法，包括以下步骤：
S1、使用所述压力变送器测量所述尾气管道与所述黄磷电炉导气管出口连接处的气压，并将气压信号传输至所述变频风机；
S2、所述变频风机根据接收的气压信号实时调整工作功率，保持所述黄磷电炉导气管出口连接处的气压为微正压下对尾气进行抽取；
S3、所述变频风机将抽取的黄磷尾气通过尾气净化装置后，传入所述煤气柜储存，并根据用户需求分别传输至各尾气用户。
在上述方案的基础上，在所述变频风机进口两端设置至少两个连通管，所述至少两个连通管与所述尾气管路构成循环管路通道，在所述至少两个连通管上均设置用于控制管道内气体流量的调节阀；在所述尾气管道与尾气净化装置的进口连接处设置有炉压传感器，用于实时监测所述尾气管道与所述尾气净化装置进口连接处的气压，并通过运算对调节阀发出实时控制信号，所述的炉压传感器与所述连通管上的调节阀之间信号连接；所述调节阀基于所述炉压传感器的控制信号进行动态开闭，将冗余的气体通过所述的连通管导入到所述的缓冲罐中，所述的缓冲罐用于收集冗余气体，并将收集后的冗余气体作为回流的补充气体再输入到变频风机中，对尾气管道气压变化进行平衡调整。
在上述方案的基础上，所述调节阀控制管道内流量的具体步骤为：炉压传感器测量炉压信号p，并实时计算与预设值p0之间的炉压信号的变化量Δp(Δp＝p-p0)；所述连通管上的调节阀接收所述炉压传感器的控制信号p，当Δp<0时，所述变频风机进出口两端的连通管上的调节阀开启；当Δp≥Δp0时，调节阀关闭。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型的黄磷电炉尾气抽气系统使用变频电机取代了现有设备中的压力变送器-变频器-电机系统，实现了黄磷电炉抽气速率与尾气生成速度匹配功能的更精确调整，相关设置区别均消除了黄磷电炉抽气速率调整过程中反馈数值与需调整到的抽气压力数值之间相应时间差的影响，提高了风机对抽气控制的实时响应速度。
(2)本实用新型的黄磷电炉尾气抽气系统通过在尾气输送管道上设置炉压传感器，实时监测尾气压力的变化，对监测反馈的管道压力数值与调整到的抽气压力数值之间存在相应时间差造成的尾气管道气压变化进行实时运算，给出控制信号，调节阀基于炉压传感器的控制信号进行实时的动态开闭调整，并通过连通管将从变频风机出来的冗余气体导入到缓冲罐中，形成回流，用于弥补因管路气压不足时尾气差量，达到平衡尾气抽送压力的目的，实现了尾气抽气系统的连续性，确保因炉况波动造成的气压不稳、尾气量骤减等情况下系统的稳定连续运行，满足生产需求，继而实现尾气抽送的安全有效调节。
(3)本实用新型的黄磷电炉尾气抽气系统通过在黄磷电炉上还设有一控制器，控制器用于监测所述黄磷电炉工作电流信号，以及在黄磷电炉工作电流信号中断时控制变频风机停机。
(4)本实用新型的黄磷电炉尾气抽气系统可对抽取尾气进行回收处理，不仅通过水封、碱洗等步骤，确保安全输送的同时，降低尾气污染，同时由于保证了电炉尾气的全量安全连续稳定抽送，消灭了现有黄磷电炉尾气利用系统中存在的火炬排放，实现了黄磷尾气的集中回收和热能利用，有效利用抽取尾气的热能或化学能。
(5)本实用新型的黄磷电炉尾气抽气方法通过设置缓冲罐、内循环管路结构、放空管道以及多种意外情况的监测调整，可在出现电炉断电、风机停机、煤气柜收集满等多种意外时，抽气系统不会中断运行，保障尾气抽气系统连续生产与安全运行。
附图说明
图1为本实用新型实施例中黄磷电炉尾气抽气系统的装置连接示意框图；
图2为本实用新型实施例中尾气净化装置的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1所示，本实用新型实施例提供一种黄磷电炉尾气抽气系统，其与黄磷电炉导气管出口相连，包括压力变送器、炉压传感器、尾气净化装置、缓冲罐、变频风机和煤气柜，所述黄磷电炉的导气管出口、尾气净化装置、缓冲罐、变频风机和煤气柜顺次使用尾气管道连通；
所述缓冲罐用于收集冗余气体以及在管路气压不足时补充供应气体，所述缓冲罐设于所述变频风机和所述尾气净化装置之间的所述尾气管道上；
所述压力变送器设于所述尾气管道与所述黄磷电炉的导气管的出口连接处，用于测量所述尾气管道与所述黄磷电炉的导气管出口连接处的气压；
所述变频风机与所述压力变送器信号连接，所述变频风机的转速根据所述压力变送器测量的压力值实时调整。
还可包括设于所述黄磷电炉的导气管处的炉压传感器，连通管上的调节阀与所述炉压传感器信号连接。炉压传感器设于尾气净化装置进口处的所述尾气管道上，用于实时监测所述尾气管道与所述尾气净化装置进口连接处的气压，并通过运算对调节阀发出实时控制信号，炉压传感器与连通管上的调节阀之间信号连接。炉压传感器对监测反馈的管道压力数值与调整到的抽气压力数值之间存在相应时间差造成的尾气管道气压变化进行实时运算，给出控制信号，调节阀基于炉压传感器的控制信号进行实时的动态开闭调整，并通过连通管将从变频风机出来的冗余气体导入到缓冲罐中，形成回流，用于弥补因管路气压不足时尾气差量，以保障抽气系统管路中的持续气体供应；由于消除了黄磷电炉抽气速率调整过程中反馈数值与需调整到的抽气压力数值之间相应时间差的影响，实现了尾气抽气系统的连续性，确保因炉况波动造成的气压不稳、尾气量骤减等情况下系统的稳定运行。
缓冲罐通过尾气管道和变频风机的进气口相连，煤气柜通过尾气管道和变频风机的出口相连，变频风机进口两端连接有至少两个连通管，至少两个连通管与尾气管路构成循环管路通道，所有连通管上均设有用于控制管道内气体流量的调节阀。调节阀基于炉压传感器的控制信号进行实时的动态开闭调整，并通过连通管将从变频风机出来的冗余气体导入到缓冲罐中，形成回流，用于弥补因管路气压不足时尾气差量，以保障抽气系统管路中的持续气体供应。
进一步的，可将连通管一端与缓冲罐相连，另一端与变频风机出口的尾气管道相连。通过连通管和缓冲罐的直接连接，将缓冲罐变为前述循环管路通道的一部分，缓冲罐用于收集冗余气体以及在管路气压不足时补充供应气体，缓冲罐设于变频风机和尾气净化装置之间的尾气管道上；保障在电炉断电、风机停机、煤气柜收集满等多种意外时，通过缓冲罐提供气体的连续供应，保障尾气抽气系统稳定安全运行和黄磷电炉的平稳连续生产。
还可包括设于在所述黄磷电炉上还设有一控制器，所述控制器用于监测所述黄磷电炉工作电流信号，以及在所述黄磷电炉工作电流信号中断时控制所述变频风机停机。
这些设置使调节阀的开启关闭、变频风机工作状态调整等应急措施的响应更为及时准确，确保发生突发状态的及时响应。
尾气净化装置包括顺次相连的安全水封、洗气装置、汽水分离装置和阻气水封，所述洗气装置包括顺次相连的水洗装置和碱洗装置，所述洗气装置设于所述安全水封和所述汽水分离器之间的管路上，所述的阻气水封设于所述的汽水分离装置与所述的缓冲罐之间。
尾气净化装置处还可设置一放空管道，并使放空管道与尾气净化装置出气口相连。放空管道可在前述意外状态发生时开启，将多余气体通过所述放空管道放空处理，确保系统安全运行。同理还可在变频风机和煤气柜间的尾气管道上设置放空管道，将煤气柜满时冗余的尾气进行放空处理。
本实用新型黄磷电炉尾气抽气系统的工作原理如下：
在黄磷电炉尾气正常稳定排放时，本实用新型黄磷电炉尾气抽气系统使用压力变送器测量尾气管道与黄磷电炉导气管出口连接处的气压，并将气压信号传输至变频风机；变频风机根据接收的气压信号实时调整工作功率，保持所述黄磷电炉导气管出口连接处的气压为微正压；变频风机将抽取的黄磷尾气通过尾气净化装置后，传入煤气柜储存，并根据用户需求分别传输至各尾气用户。
在黄磷电炉尾气出气量不稳定，在可控范围内变化时，压力变送器将气压信号传输至变频风机，变频风机根据接收的气压信号实时调整工作功率，保持抽取气时变频风机的功率与电炉出气量相适配，同时缓冲罐通过炉压传感器的控制信号，对反馈数值与调整到的抽气压力数值之间存在相应时间差造成的尾气管道气压变化进行平衡调整，在管路气压过低时，通过开启调节阀，利用连通管将从变频风机出来的冗余气体导入到缓冲罐中，缓冲罐用于收集冗余气体，进入缓冲罐中的冗余气体作为回流的补充气体再输入到变频风机中，用于弥补管路气压不足时补充供应气体，以保障抽气系统管路中的持续气体供应，完成对尾气管道气压变化进行动态平衡调整，实现尾气的连续稳定输送。
使用本实用新型实施例中黄磷电炉尾气抽气系统的黄磷尾气抽气方法，包括以下步骤：
S1、使用所述压力变送器测量所述尾气管道与所述黄磷电炉导气管出口连接处的气压，并将气压信号传输至所述变频风机；
S2、所述变频风机根据接收的气压信号实时调整工作功率，保持所述黄磷电炉导气管出口连接处的气压为微正压；
S3、所述变频风机将抽取的黄磷尾气通过尾气净化装置后，传入所述煤气柜储存，并根据用户需求分别传输至各尾气用户。
进一步的，在设置了炉压传感器、构成循环管路通道的连通管以及炉压传感器、调节阀等部件的黄磷电炉尾气抽气系统中，调节阀基于所述炉压传感器的控制信号，实现动态开启，并将从变频风机出来的气体通过连通管导入缓冲罐中，形成冗余气体，缓冲罐通过对冗余气体的回收再作为补充供应气体通入变频风机，完成对尾气管道气压变化进行平衡调整。
调节阀控制管道内流量的具体步骤为：炉压传感器测量炉压信号p，并实时计算与预设值p0之间的炉压信号的变化量Δp(Δp＝p-p0)；所述连通管上的调节阀接收所述炉压传感器炉压信号p，当Δp<0时，所述变频风机进出口两端的连通管上的调节阀开启；当Δp≥Δp0时，调节阀关闭。
本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。