专利名称：高温蓄热气化炉窑的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高温蓄热气化炉窑，特别是一种直接用燃料加热低品位的磷矿，生产黄磷的立式高温蓄热气化炉窑，属黄磷生产设备技术领域。
背景技术：
黄磷(又称白磷)是磷元素的同素异形体之一，为无色至淡黄色的蜡状固体。黄磷主要用于制造肥料，还用于制造磷酸、烟火、火柴、杀虫剂和洗涤剂等，在人类生活中具有重要和广泛用途。黄磷生产原理是将原料(磷矿石、焦碳和硅石)混合配料烘干后进入料仓，通过下料管再进入电炉；磷矿石在电炉内1350°C -1450°C高温条件下进行还原反应，五氧化二磷中的磷还原成单质磷，收集还原后的磷蒸气，得到高品质黄磷。生产一吨大约产生黄磷尾气3500-5000m3/ 吨。迄今为止，生产黄磷的常用方法是电极熔炼法(则电炉法)。但是，黄磷生产是一种高耗能产品，生产过程中要耗费大量的电，每生产一吨黄磷至少要消耗13600度 16000度/吨左右，污染相当严重，排放的废水废渣有害气体，严重制约了黄磷产业的发展。所以，目前黄磷生产几乎都是在电力比较廉价的地区生产，如美国田纳西州和中国云南等水电丰富的地区。此外，采用电炉法生产黄磷需要品位较高的磷矿石为原料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷和不足，发明一种使用燃气或者煤为热源，直接使用磷矿生产黄磷的高温蓄热气化炉窑。本发明高温蓄热气化炉窑克服电炉法生产需要大量电能，节约能源，并能直接使用低品位的磷矿资源，其生产成本低，质量好，所排出的余渣固体可用做生产蓄水砖、滤料、混凝土骨料等原料，综合使用率高。本发明结构是高温蓄热气化炉窑整体呈立式结构，其特征在于每个高温蓄热气化炉窑的中部是蓄热隔离还原反应室，底部是混凝土基座(1)，上部是混凝土浇筑顶盖，其中蓄热隔离室还原反应室由两个相互隔离的密封体构成，一个是硅质物料料管(3)密封体，另一个是燃烧通道密封体，燃烧通道围绕包裹在硅质物料料管(3)外壁上，硅质物料料管(3)顶部接进料口(9)，硅质物料料管(3)中部或者上部接有导磷管(11)，硅质物料料管(3)下部装有冷却料仓(18)，冷却料仓(18)的底部装有机械排渣机(10)，燃烧通道为由数块固体蓄热材料(5)构成的蜂窝状或通道式管道，燃烧通道下开有燃料进料口(4)，燃烧通道内装有燃气喷嘴，燃烧通道上部接烟气管(16)，燃烧通道外侧依序砌筑有高铝或硅质耐火砖(17)、陶瓷保温棉(6)和保温砖(7)。混凝土浇筑顶盖(8)套装有一个气液交换水箱(12)，气液交换水箱(12)上部装有烟气管(16)，气液交换水箱(12)上部装有喷淋管(15)，气液交换水箱(12)侧部装有热水出口(13)。高温蓄热气化炉窑底部混凝土基座(I)与隔热耐火浇筑料(17)之间装有冷却循环水箱(2)。进料口(9)为钢质料仓。工作原理将配制好的黄磷矿原料通过提升装置倒入钢质料仓的进料口(9)内，黄磷矿原料在自身重力作用下缓慢下移，渐渐被压入中部的蓄热隔离还原反应室，下降压入过程的黄磷矿原料对整个硅质物料料管(3)进口起到密封作用，既能防止气化后五氧化二磷漏出，又能隔离空气，让硅质物料料管(3)中部位置保持缺氧状态，让黄磷矿原料充分完成还原反应，还原反应完的黄磷矿渣继续渐渐下降，进入硅质物料料管(3)下部的冷却料仓(18)，最后从底部用机械排渣机(10)铲除。为利用余热能量，可在冷却料仓(18)外再套装一个冷却循环水箱(2 )，将反应后的黄磷矿渣冷却。燃烧通道是一个为气化炉窑中的硅质物料料管(3 )提供足够热源的密封体。可燃气体从燃烧通道下部进气口(4)送入在燃烧通道内，燃烧过程产生大量热能，通过硅质物料料管(3)管壁间接传热到蓄热隔离还原反应室中，黄磷矿原料在隔离空气、反应室温度13500C -1450°C情况下，发生还原反应，产生大量五氧化二磷气体及一氧化碳气体，所产生五氧化二磷气体及一氧化碳气体逆行穿过上层黄磷原料而上移动，最终通过硅质物料料管
(3)上部安装的导磷管(11)进入磷回收系统，冷却五氧化二磷气体后，即可得到黄磷产品。可燃气体在燃烧通道内充分燃烧同时，也将预先放置在燃料通道内的蜂窝式蓄热材料一并加热，由于燃烧通道内放置有固体蓄热体，从而保证包裹的硅质物料料管(3 )蓄热隔离还原反应室内温度更加均衡、可靠，稳定，保证黄磷矿原料在加热隔离反应室内充分还原。本装置通过保温及隔热方式，保证了蓄热隔离还原反应室的气化温度维持保持在13500C -1450°c范围，在使低品位的黄磷原料矿矿粉资源能得到有效利用，实现连续生产。本发明优点I、该设备主要以发生炉煤气为热源，由此，节约了宝贵且紧张的电能；2、它能使用低品位的矿粉资源；3、物料在相对密封的反应室中还原反应，所产的废气极少，极大的提高了产品的质量，对环境无污染；4、由于是固体出渣，反应完后的物料本身就是优质的水泥原料和滤料，高性能的蓄水材料。
图I为本发明一个高温蓄热气化炉窑的结构示意图。图2为图I所示炉窑的A-A方向剖视图。图3为图I所示炉窑的B-B方向剖视图。图4为图I所示炉窑的C-C方向剖视图。图中1一混凝土支座；2—冷却循环水箱；3—娃质物料料管；4一燃料进口 ；5—固体畜热材料；6—为保温棉；7—保温砖；8—混凝土烧筑顶盖；9一进料口 ；10—机械出禮:机；11一导磷管；12—气液交换水箱；13—热水出口 ； 14一气液交换管；15—喷淋管；16—
4烟气管；17—隔热耐火浇筑料；18—冷却料仓。
具体实施例方式本发明高温蓄热气化炉窑整体呈立式框架式炉窑结构，可能将数个个高温蓄热气化炉窑并列放置，组成一个框架式炉窑。如图2所示，就是8个高温蓄热气化炉窑构成。本发明气化法高温蓄热气化炉是砌筑在混凝土基座I上，混凝土基座上方设有冷却循环水箱2，冷却料仓18的底部有机械出渣机10。冷却循环水箱2的顶部浇一层隔热材料，中部设有硅质物料料管3，硅质物料管3下方冷却料仓18，硅质物料管中部或中上设有导磷管4，硅质物料管3上部与钢质料仓进料口 9相接，硅质物料管3周边为燃烧通道，燃烧通道内装有固体蓄热材料5，固体蓄热材料可为蜂窝式或通道式。可燃气体从燃料进品4进入燃烧通道，在燃烧通道内充分燃烧，在加热硅质物料管3的同时也加热了固体蓄热材料5，从而使整个炉膛内温度更加均衡，从而极大的保证了还原反应温度需要，为保证燃烧始终在高温均衡下工作，在燃烧通道外侧依次砌筑了高铝或硅质耐火砖17或陶瓷保温棉6，保温砖7，使其热量不向外辐射，节约能源。为了进一步利用热源，在钢筋混凝土基座I上部装一个冷却循环水箱2，目的是让从燃烧通道顶部烟气管16烟气出口排出的带有烟气余热的热源充分利用，在烟气管16出口外套有一个气液交换水箱12，气液交换水箱上部装有气液交换管14，气液交换管14内装喷淋管15，当清水从喷淋管15喷出，清水从上到下自然下落过程与从下而上的运动高温烟气碰撞，吸收烟气中的余热和灰尘，得到高温热水，落入气液交换水箱12内，通过热水出口13送入过滤池过滤后，此时清洁的热水即可用于黄磷的回收喷淋水，改变了电炉生产黄磷必须得配蒸汽锅炉的历史，极大的节约了能源成本。每个高温蓄热气化炉窑的中部是蓄热隔离还原反应室3，底部是混凝土基座1，上部是混凝土浇筑顶盖8，其中蓄热隔离室还原反应室由两个相互隔离的密封体构成，一个是硅质物料料管3密封体，另一个是燃烧通道密封体，燃烧通道围绕并包裹在硅质物料料管3外壁上，为硅质物料料管3中部的蓄热隔离室还原反应室提供热量。硅质物料料管3顶部接进料口 9，硅质物料料管3中部或上部接有导磷管11，硅质物料料管3下部接冷却料仓18，接冷却料仓18底部设有机械排渣机10。燃烧通道为由数块固体蓄热材料5构成的蜂窝状或通道式，燃烧通道下开有燃料进料口 4，燃烧通道内装有燃气喷嘴，燃烧通道上部接烟气管16，燃烧通道外侧依序砌筑有高铝或硅质耐火砖17、陶瓷保温棉6和保温砖7。
权利要求
1.一种高温蓄热气化炉窑，整体为立式结构，其特征在于每个高温蓄热气化炉窑的中部是蓄热隔离还原反应室，底部是混凝土基座(1)，上部是混凝土浇筑顶盖(8)，其中蓄热隔离室还原反应室由两个相互隔离的密封体构成，一个是硅质物料料管(3)密封体，另一个是燃烧通道密封体，燃烧通道围绕包裹在硅质物料料管(3)外壁上， 硅质物料料管(3)顶部接进料口(9)，硅 质物料料管(3)中部或者中上部装有导磷管(11)，硅质物料料管(3)下部接有冷却料仓(18)，冷却料仓(18)的底部装有机械排渣机(10)， 燃烧通道为由数块固体蓄热材料(5)构成的蜂窝状或通道式管道，燃烧通道下开有燃料进料口(4)，燃烧通道内装有燃气喷嘴，燃烧通道上部接烟气管(16)，燃烧通道外侧依序砌筑有高铝或硅质耐火砖(17)、陶瓷保温棉(6)和保温砖(7)。
2.根据权利要求I所述的高温蓄热气化炉窑，其特征在于混凝土浇筑顶盖(8)套装有一个气液交换水箱(12)，气液交换水箱(12)上部装有烟气管(16)，气液交换水箱(12)上部装有喷淋管(15)，气液交换水箱(12)侧部装有热水出口(13)。
3.根据权利要求I所述的高温蓄热气化炉窑，其特征在于高温蓄热气化炉窑底部混凝土基座(I)与隔热耐火浇筑料(17)之间装有冷却循环水箱(2)。
4.根据权利要求I所述的高温蓄热气化炉窑，其特征在于进料口(9)为钢质料仓。
全文摘要
本发明涉及一种高温蓄热气化炉窑，特别是一种直接用燃料加热低品位的磷矿，生产黄磷的立式高温蓄热气化炉窑，属黄磷设备技术领域。本装置整体为立式结构，每个高温蓄热气化炉窑的中部是蓄热隔离还原反应室，底部是混凝土基座，上部是混凝土浇筑顶盖，其中蓄热隔离室还原反应室由两个相互隔离的密封体构成，一个是硅质物料料管密封体，另一个是燃烧通道密封体，燃烧通道围绕包裹在硅质物料料管外壁上，硅质物料料管顶部接进料口，硅质物料料管中部或上部接有导磷管，硅质物料料管下部接冷却料仓，接冷却料仓底部设有机械排渣机。本发明不使用电能，能直接使用低品位的磷矿资源，其生产黄磷成本低，质量好。
文档编号C01B25/027GK102923679SQ201210420689
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者张忠 申请人:刘玉姣