一种封闭式防堵塞泥磷回收系统的制作方法

1.本发明涉及泥磷回收技术领域，具体涉及一种封闭式防堵塞泥磷回收系统。


背景技术：

2.泥磷是黄磷生产过程中形成的一种磷与杂质混合在一起的副产物，主要成分包括5～40%的磷，1～5%的固体杂质，20～80%的水，其中的磷被具有高吸附能力的固体微粒所包裹，并与水一起形成一种乳胶体，在较高的温度下，由于磷和水的偶极分子相互包裹作用，通过水化膜对硅、铁钙等胶体物质及粉尘的水化作用后，在磷的表面形成一层溶剂化膜保护层，阻止黄磷微粒的相互接触凝聚，使磷与其他杂质难以分离，造成泥磷中磷的回收困难，但泥磷中含有一些剧毒的磷化物，不进行妥善处理就会对环境造成严重污染。
3.目前对泥磷的回收主要采取传统的干蒸提取回收的方法，其工艺流程为：将一定量的泥磷放置蒸磷锅内，之后封闭进料口并旋转蒸磷锅，通过锅体外部加热，使锅内的元素磷升华，升华的磷蒸气进入受磷槽经冷却从气态生成固态回收，再经精制成磷成品；在实际生产中，为了防止气体泄漏，同时方便冷却水的流动，多数黄磷企业的受磷槽是建设在地面以下的大型钢筋混凝土池，但上述方法存在一些安全隐患：首先，在对泥磷蒸汽进行冷却时，磷蒸汽通过管道进入存有冷却水的受磷槽的过程中，随着外界温度的下降，导致磷蒸汽出现凝结，磷蒸汽的颗粒不断变大，变得很容易凝结，在接触到受磷槽中的冷却水后，更是快速凝结成液态，甚至固态；而磷蒸汽管道在流通磷蒸汽的同时也会有其他加热泥磷产生的杂质通过，这些杂质会附着在管壁上，形成高低不平的阻挡物，在这些阻挡物的背风面不能直接接触到管道中气流的地方，会形成若干个大小不一的温度突变区域，也就是在管道内壁上存在若干个低温点，在磷蒸汽流经的时候，会在这些低温点凝结成固态，并逐步堆积，使管道内径变小，造成管道和磷锅内压力不断上升；其次，受磷槽内的冷却水温度分布不均匀，或者受磷槽内温度过低，极易出现收集在槽内的黄磷凝结成固态的情况，如果固态黄磷集结在正对磷蒸汽管道入口的位置处，就会不断堆积，甚至出现堆积的固态黄磷将磷蒸汽管道口堵塞的情况，其结果也会造成管道和磷锅内的压力不断上升，甚至出现过有的黄磷厂家因为磷蒸汽管道堵塞导致的设备爆炸的生产事故。
4.还有，现有的泥磷回收设备，在对受磷槽中的黄磷进行精炼时，都是通过泵将黄磷及冷却水一起抽至精炼设备中，由于受磷槽位于地面之下且是密封结构，在此过程中，受磷槽内部的实际工况较为复杂，特别是冷却水的水位以及黄磷的液位，以及冷却水水位与进气管道和洗气塔底部的位置关系，这些情况需要实时掌握及进行控制，从而限制了受磷槽中黄磷的快速转移，对于生产效率造成了负面影响。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供一种封闭式防堵塞泥磷回收系统，主要通过对泥磷回收系统的磷蒸汽输送及冷却回收机构进行优化设计，保证泥磷回收过程避免出现管道堵
塞，同时防止回收过程出现泄漏，并且简化了回收的黄磷在输送至精炼工序的过程，实现安全清洁高效生产。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种封闭式防堵塞泥磷回收系统，包括并联设置的1-3个泥磷回收单元，其中，每个泥磷回收单元又包括1-3个并联的泥磷加热机构和一个磷蒸汽输送及回收机构，并且所有泥磷回收单元共用一个泥磷供料机构、燃气供应机构、磷单质输送及暂存机构以及黄磷精炼机构。
7.所述泥磷供料机构包括泥磷泵以及泥磷管道，所述泥磷管道与每个泥磷回收单元中泥磷加热机构以可拆装管道形式连接，并将泥磷输送至泥磷加热机构中；经过洗气处理的黄磷电炉尾气以及配套的助燃风装置和点火装置组成燃气供应机构对于泥磷加热机构中的泥磷转锅进行外部加热，泥磷加热机构还包括半封闭式的尾气燃烧炉，尾气燃烧炉连接至废气处理系统；所述磷蒸汽输送及回收机构包括磷蒸汽管道、复合受磷槽、三级洗涤塔；复合受磷槽上端口的高度与泥磷转锅出口的高度齐平，通过蒸汽管道将泥磷转锅的磷蒸汽出口与复合受磷槽水平相连，蒸汽管道的另一端伸入复合受磷槽的内部并没入其中的冷凝水水位之下；所述三级洗涤塔包括顶部相连通的第一洗涤塔和第二洗涤塔，以及并列设置在复合受磷槽上的第三洗涤塔，第二洗涤塔的出口没入冷却水中，且第一洗涤塔和第二洗涤塔的下端开口之间设置隔断，该隔断的下沿同样没入冷却水中，防止气体直接在二者的下端开口相互流动；另外，第三洗涤塔上端的出气管道与所述尾气燃烧炉的废气管道汇合以后连接至综合洗涤塔，洗涤塔与风机相连，将废气送至脱白系统。
8.所述复合受磷槽上分别连通有导水管和导磷管；其中导水管设置在复合受磷槽的上半部分，其上安装截止阀，将引入三级洗涤塔中对磷蒸汽进行冷却之后的水导出至沉淀池中，最终送至水处理系统，另外，导水管的溢水口高度高于所述磷蒸汽管道在复合受磷槽中的下端口，以及三级洗涤塔中需要没入水面之下的塔身下口，冷却水从洗涤塔中落下，水位超过溢水口便被导走，水位与溢水口齐平就停止导水，保持复合受磷槽中冷却水能够随时没过磷蒸汽管道和第二洗涤塔的下端口；所述导磷管设置在复合受磷槽的下半部分，其上安装球阀，通过重力以及直接从冷却水池中引来的冷却水将沉积在底部的液态黄磷转移至暂存槽中，达到预定储量后送至黄磷精制系统。
9.所述复合受磷槽的主体部分和三级洗涤塔的塔身均为中空双层结构，内部充满稳定的高温维持介质，维持复合受磷槽的内层和三级洗涤塔内层的温度稳定，避免因散热而使二者的内层温度降低，导致在三级冷凝塔内部流动气体中含有的磷蒸汽粘附在塔壁上凝固，以及复合受磷槽中聚集的液态黄磷变成不能流动的固体形态。
10.另外，磷蒸汽管道将泥磷转锅中产生的黄磷蒸汽导入复合受磷槽中，并通过回收冷凝塔的气路设置，通过引入的冷凝水对磷蒸汽进行冷凝回收，使其沉积在复合受磷槽的底部，在这个过程中，磷蒸汽管道作为导入原料气体的唯一管道，其畅通程度直接关系到泥磷转锅中的压力平衡以及后续回收效率的高低；所述磷蒸汽管道的进气端总管与泥磷转锅的出气管相连接，然后分为“u”字型结构的两条分管，每条分管起始端和进入复合受磷槽之前的末端处分别设置有阻断阀门，并且在两个阻断阀门之间的分管管体前后两端分别设置高温高压蒸汽冲洗的进汽管和出汽管，所述两条分管上的阻断阀门统一与控制机构相连。
11.优选的，每个泥磷回收单元包括两个泥磷加热机构以及一个磷蒸汽输送及回收机构，每个泥磷回收单元共用一个泥磷供料机构、燃气供应机构、磷单质输送及暂存机构以及
黄磷精炼机构。
12.优选的，所述充满复合受磷槽主体和三级洗涤塔的塔身内外层之间中空结构的温度维持介质是60-80℃的水，或者是与内外层非接触的电加热装置。
13.优选的，所述充满磷蒸汽管道内外层之间中空结构的高温维持介质是100-300℃的过热蒸汽，或者是与内外层非接触的电加热装置。
14.上述泥磷回收系统的回收工艺，包括以下步骤：一、泥磷加热
①
将泥磷池中的泥磷除去部分水份后抽送至泥磷转锅中；
②
经过洗气处理的黄磷电炉尾气以及配套的助燃风装置和点火装置组成燃气供应机构对泥磷转锅进行加热，加热温度350
±
20℃，单锅的加热时间视泥磷中的磷含量确定；泥磷中的黄磷加热变成磷蒸气，并通过磷蒸汽管道进入复合受磷槽，加热后的泥磷剩余定期通过设置在转锅下方的密封排水沟汇集至沉淀池；黄磷电炉尾气燃烧后产生的废气汇入废气总管。
15.二、磷蒸汽冷凝回收
①
磷蒸汽进入复合受磷槽中，磷蒸汽管道的出口朝下没入冷却水中，磷蒸汽被冷却水冷凝形成单质磷沉积到复合受磷槽底部，同时由于复合受磷槽中空夹层中的温度维持介质持续恒定保温，所述单质磷始终保持为可流动的形态；
②
磷蒸汽经过复合受磷槽中冷却水冷凝回收后，剩余的含磷气体从下至上进入到安装在复合受磷槽上方且与之连通的第一洗涤塔中，经过从洗涤储水池中引来的清水自上而下的雾化喷淋洗涤，部分剩余的黄磷落入复合受磷槽中聚集；洗涤后的含磷气体从第一洗涤塔上部的连通管道进入第二洗涤塔内部上方，在持续气压的作用下从上向下继续流动，同时从洗涤储水池引来的清水继续雾化喷淋，对其进行二次洗涤；
③
从第二洗涤塔通入复合受磷槽冷却水中的含磷气体再次经过冷却水的洗涤和冷凝后，继续沿第三洗涤塔的塔身自下向上流动，第三次受到洗涤储水池中清水自上而下的雾化喷淋洗涤，之后从第三洗涤塔上部的排气管汇入废气总管中；
④
汇集了黄磷电炉尾气燃烧废气和经过多次冷凝洗涤的含磷气体尾气的废气总管连通到综合洗涤塔下部，经过清水的喷淋洗涤，从综合洗涤塔顶部通入管式换热器，之后进行一系列脱白处理；洗涤产生的水则导入沉淀池，沉淀后进入水处理系统。
16.三、单质磷和冷却水的收集
①
磷蒸汽中的磷冷却回收聚集在复合受磷槽的底部，收集到一定量时，通过设置在复合受磷槽侧壁的导磷管依靠重力以及直接从冷却水池中引来的冷却水将沉积在底部的液态黄磷转移至暂存槽中，达到预定储量后送至黄磷精制系统；
②
复合受磷槽中接受的冷却水达到一定量后，通过设置在复合受磷槽上半部的导水管引至沉淀池中，并进行处理后循环使用。
17.四、磷蒸汽管道的定期清理所述磷蒸汽管道中的两条分管实现交替开关，一条分管的阻断阀门打开，管道中正常输送磷蒸汽至复合受磷槽；同时另一条分管的阻断阀门关闭，通过进汽管通过高温高压蒸汽，对该封闭的磷蒸汽管道内壁附着的杂质和黄磷进行清除，混合物从出汽管导出，引入至综合洗涤塔；杂质清除完成后，关闭进汽管和出汽管，等待轮换。
18.有益效果：
①
本发明在泥磷回收过程中各关键节点均设置了配套系统设备，提高了生产的安全性和效率，并且生产环境也得到了较大提升。
19.②
本发明对于常规泥磷回收设备和工艺过程中容易出现黄磷沉积和堵塞的部位，针对性的设置了加热保温结构，首先是将三级洗涤塔和复合受磷槽上均设置中空的双层结构，内部充满稳定的高温维持介质，使二者的内壁保持稳定的较高温度，避免磷蒸汽因外壁变冷而粘附在上面，最终导致堵塞；另外，将磷蒸汽管道设置为具有两条分管的形式，两条分管循环使用，并在分管上设置保温结构和高温高压蒸汽冲洗机构，分管停止使用时将粘附在磷蒸汽管道内壁上的杂质颗粒清除，防止杂质颗粒附着形成低温点以及黄磷在低温点凝结成固态，堆积造成管道堵塞。
20.③
本发明针对泥磷转锅加热工序，采用了密封燃烧加热机构，配合烟气收集处理装置，确保不会出现烟气外泄，同时能最大限度地将泥磷中的磷逸出，并且泥磷残渣能够顺畅排出，降低了对环境的影响。
附图说明
21.图1 是本技术所述泥磷回收系统的工艺流程图。
22.图2是本技术所述泥磷回收系统的设备布置俯视图。
23.图3是磷蒸汽管道与复合受磷槽的连接示意图。
24.图4是复合受磷槽的内部及连接示意图。
25.图中：泥磷转锅（1）、尾气燃烧炉（2）、磷蒸汽管道（3）、总管（301）、分管（302）、阻断阀门（303）、进汽管（304）、出汽管（305）、复合受磷槽（4）、导水管（401）、导磷管（402）、泥磷管道（5）、隔断（6）、第一洗涤塔（7）、第二洗涤塔（8）、第三洗涤塔（9）、综合洗涤塔（10）、风机（11）、沉淀池（12）、暂存槽（13）。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
27.如图1-4所示，本实施例所述的一种封闭式防堵塞泥磷回收系统，包括并联设置的两个泥磷回收单元，每个泥磷回收单元设有两个泥磷转锅（1）和半封闭式的尾气燃烧炉（2），以及一套磷蒸汽管道（3）、复合受磷槽（4）和三级洗涤塔组成的磷蒸汽输送及回收机构；并且两个泥磷回收单元共用一个泥磷供料机构、燃气供应机构、磷单质输送及暂存机构以及黄磷精炼机构。
28.所述泥磷供料机构包括泥磷泵以及泥磷管道（5），所述泥磷管道（5）与每个泥磷回收单元中泥磷加热机构以可拆装管道形式连接，并将泥磷输送至泥磷加热机构中。
29.燃气供应机构将经过洗气处理的黄磷电炉尾气结合配套的助燃风装置和点火装置对泥磷转锅（1）进行外部加热，并连接至废气处理系统。
30.所述磷蒸汽输送及回收机构中的复合受磷槽（4）上端口的高度与泥磷转锅（1）出口的高度齐平，通过磷蒸汽管道（3）将泥磷转锅（1）的磷蒸汽出口与复合受磷槽（4）水平相连，磷蒸汽管道（3）的另一端伸入复合受磷槽（4）的内部并没入其中的冷凝水水位之下；所述三级洗涤塔包括顶部相连通的第一洗涤塔（7）和第二洗涤塔（8），以及并列设置在复合受
磷槽（4）上的第三洗涤塔（9），第二洗涤塔（8）的出口没入冷却水中，且第一洗涤塔（7）和第二洗涤塔（8）的下端开口之间设置隔断（6），该隔断（6）的下沿同样没入冷却水中，防止气体直接在二者的下端开口相互流动；另外，第三洗涤塔（9）上端的出气管道与所述尾气燃烧炉（2）的废气管道汇合以后连接至综合洗涤塔（10），综合洗涤塔（10）与风机（11）相连，将废气送至脱白系统。
31.所述复合受磷槽（4）上分别连通有导水管（401）和导磷管（402），导水管（401）设置在复合受磷槽（4）的上半部分，其上安装截止阀，将引入三级洗涤塔中对磷蒸汽进行冷却之后的水导出至沉淀池（12）中，最终送至水处理系统，其中，导水管（401）的溢水口高度高于所述蒸汽管道（6）在复合受磷槽（4）中的下端口，以及三级洗涤塔中需要没入水面之下的塔身下口，冷却水从冷凝回收塔中落下，水位超过溢水口便被导走，水位与溢水口齐平就停止导水，防止出现水位低于溢水口，确保复合受磷槽（4）中冷却水能够随时没过上述端口；所述导磷管（402）设置在复合受磷槽（4）的下半部分，其上安装球阀，通过重力以及直接从冷却水池中引来的冷却水将沉积在底部的液态黄磷转移至暂存槽（13）中，达到预定储量后送至黄磷精制系统。
32.所述复合受磷槽（4）的主体部分和三级洗涤塔的塔身均为中空双层结构，内部充满70℃的热水，维持复合受磷槽（4）的内层和三级洗涤塔内层的温度稳定，避免因散热而使二者的内层温度降低，导致在三级冷凝塔内部流动气体中含有的磷蒸汽粘附在塔壁上凝固，以及复合受磷槽（4）中聚集的液态黄磷变成不能流动的固体形态。
33.所述磷蒸汽管道（3）的总管（301）与泥磷转锅（1）的出气管相连接，然后分为“u”字型结构的两条分管（302），每条分管（302）起始端和进入复合受磷槽（4）之前的末端处分别设置有阻断阀门（303），并且在两个阻断阀门（303）之间的分管（302）管体前后两端分别设置高温高压蒸汽冲洗的进汽管（304）和出汽管（305），所述两条分管（302）上的阻断阀门（303）统一与控制机构相连；同时，所述磷蒸汽管道（3）的总管（301）和两条分管（302）均设置为中空双层结构，夹层中充满200℃的过热蒸汽。
34.上述泥磷回收系统按照以下步骤进行运行：
①
将泥磷池中的泥磷除去部分水份后抽送至泥磷转锅（1）中；
②
经过洗气处理的黄磷电炉尾气以及配套的助燃风装置和点火装置组成燃气供应机构对泥磷转锅（1）进行加热，加热温度350
±
20℃，单锅的加热时间视泥磷中的磷含量确定；泥磷中的黄磷加热变成磷蒸气，并通过磷蒸汽管道（3）进入复合受磷槽（4），加热后的泥磷剩余定期通过设置在转锅下方的密封排水沟进入沉淀池（12）；黄磷电炉尾气燃烧后产生的废气汇入废气总管。
35.③
磷蒸汽进入复合受磷槽（4）中，磷蒸汽管道（3）的出口朝下没入冷却水中，磷蒸汽被冷却水冷凝形成单质磷沉积到复合受磷槽（4）底部，同时由于冷却水保持较高的温度，所述单质磷保持为可流动的形态；
④
磷蒸汽经过复合受磷槽（4）中冷却水冷凝回收后，剩余的含磷气体从下至上进入到安装在复合受磷槽（4）上方且与之连通的第一洗涤塔（7）中，经过从洗涤储水池中引来的清水自上而下的雾化喷淋洗涤，部分剩余的黄磷落入复合受磷槽（4）中聚集；洗涤后的含磷气体从第一洗涤塔（7）上部的连通管道进入第二洗涤塔（8）内部上方，在持续气压的作用下从上向下继续流动，同时从洗涤储水池引来的清水继续雾化喷淋，对其进行二次洗涤；
⑤
从第二洗涤塔（8）通入复合受磷槽（4）冷却水中的含磷气体再次经过冷却水的洗涤和冷凝后，继续沿第三洗涤塔（9）的塔身自下向上流动，第三次受到洗涤储水池中清水自上而下的雾化喷淋洗涤，之后从第三洗涤塔（9）上部的排气管汇入废气总管中；
⑥
汇集了黄磷电炉尾气燃烧废气和经过多次冷凝洗涤的含磷气体尾气的废气总管连通到综合洗涤塔（10）下部，经过清水的喷淋洗涤，从综合洗涤塔（10）顶部通入管式换热器，之后进行一系列脱白处理；洗涤产生的水则导入沉淀池（12），沉淀后进入水处理系统。
36.⑦
磷蒸汽中的磷冷却回收聚集在复合受磷槽（4）的底部，收集到一定量时，通过设置在复合受磷槽（4）侧壁的导磷管（402）依靠重力以及直接从冷却水池中引来的冷却水将沉积在底部的液态黄磷转移至暂存槽（13）中，达到预定储量后送至黄磷精制系统；
⑧
复合受磷槽（4）中接受的冷却水达到一定量后，通过设置在复合受磷槽（4）上半部的导水管（401）引至沉淀池（12）中，并进行处理后循环使用。
37.⑨
磷蒸汽管道（3）的定期清理，所述磷蒸汽管道（3）的总管（301）和两条分管（302）均设置为中空双层结构，夹层中充满高温热水；另外，所述磷蒸汽管道（3）中的两条分管（302）实现交替开关，一条分管（302）的阻断阀门（303）打开，管道中正常输送磷蒸汽至复合受磷槽（4）；同时另一条分管（302）的阻断阀门（303）关闭，通过进汽管（304）通过高温高压蒸汽，对该封闭的磷蒸汽管道（3）内壁附着的杂质和黄磷进行清除，混合物从出汽管（305）导出，引入至综合洗涤塔（10）；杂质清除完成后，关闭进汽管（304）和出汽管（305），视正在工作的分管的工况进行切换。