利用黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的方法及装置

本发明涉及黄磷电炉生产原料制备处理及黄磷尾气余热利用，具体涉及一种利用黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的装置及方法。

背景技术：

1、目前，电炉法制磷是国内外制磷的主要工艺。电炉法制磷过程中会产生以co为主要成分的黄磷尾气，传统工艺是将黄磷尾气燃烧后排入大气，造成能源浪费和环境污染。随着我国环保政策的日益严格及“双碳”目标的确立，黄磷尾气燃烧排放的方法已经无法满足国家对电炉法制磷节能减排的最新要求。

2、电炉法制磷的生产企业为了保障生产的顺利进行，目前采取的黄磷尾气利用方法主要有燃烧发电和干燥炉料。黄磷尾气燃烧发电需要配套燃气锅炉、蒸汽轮机和发电机组、配套厂房、设备及专业人员，对于黄磷生产企业，尤其是中小型黄磷生产企业来说，投资高、运维复杂、收益无法覆盖成本，经济可行性差。用来干燥物料所需烟气温度仅为105℃左右，黄磷尾气co含量大于85％，能源被高质低用。

3、也曾有人尝试在电炉厂房混料仓内设置燃烧器，将黄磷尾气直接在混料仓内燃烧提高温度加热入炉料，从而降低电炉电耗，实现黄磷尾气的节能利用。但该方法易使入炉料中的碳质还原剂和上窜的可燃气被点燃，造成碳损失和安全等隐患。

4、综上，黄磷尾气的高效利用一直是电炉法制磷难以解决的技术难题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的方法，解决了现有制磷技术中的黄磷尾气的高效利用的问题，实现了黄磷生产入炉料的热装配置，达到节能降耗的效果。

2、本发明利用黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的方法如下：

3、(1)将黄磷尾气与助燃空气风机提供的助燃空气按照一定比例预混后形成混合气后，然后通入煤气燃烧室；

4、(2)黄磷尾气与助燃空气的混合气在煤气燃烧室内燃烧形成中高温烟气后经烟气管道流出；

5、(3)控温混风风机将空气鼓入烟气管道与中高温烟气混合，将中高温烟气的温度稳定在200-600℃内；

6、(4)温度稳定的中高温烟气经烟气管道进入加热保温料仓中，由磷矿、碳质还原剂、硅石兑配成的混合入炉料由布料车从加热保温料仓的进料口加入加热保温料仓，混合入炉料在加热保温料仓中自上而下运动，被自下而上中高温烟气加热至150-550℃，中高温烟气与混合入炉料完成气-固换热后，温度降低，成为常温烟气；

7、(5)常温烟气经位于加热保温料仓上部的集尘罩，由除尘风机引出送入布袋除尘器除尘后由烟囱排放；加热至指定温度的炉料从加热保温料仓进入黄磷电炉。

8、其中，黄磷尾气与助燃空气在进入煤气燃烧室前要进行预混合，实现黄磷尾气的充分燃烧；煤气燃烧室用来完成黄磷尾气与助燃空气的燃烧反应并产生中高温温度烟气，中高温烟气与混合炉料在加热保温料仓中完成气-固换热，实现黄磷尾气燃烧热的利用。

9、黄磷尾气与助燃空气的混合比例是根据中高温烟气温度设定值决定，中高温烟气温度设定值是根据混合炉料中碳质还原剂的种类决定，碳质还原剂包括但不限于焦炭、烟煤、无烟煤等，中高温烟气温度设定值的范围是200-600℃。

10、煤气燃烧室内燃烧形成的中高温烟气的温度与中高温烟气温度设定值存的偏差，要通过控温混风风机将空气鼓入烟气管道与中高温烟气混合进行调整校正。

11、本发明另一目的是提供完成上述方法的装置，该装置包括助燃空气风机、黄磷尾气管、煤气燃烧室、控温混风风机、加热保温料仓、布料车、集尘罩、下料管、除尘风机、布袋除尘器、烟囱；助燃空气风机、黄磷尾气管通过管道与煤气燃烧室连接，煤气燃烧室通过烟气管道与加热保温料仓连接，控温混风风机设置在烟气管道上并靠近加热保温料仓；集尘罩设置在加热保温料仓上方并与加热保温料仓上部密封连接，布料车设置在加热保温料仓上方并位于集尘罩内，用于将入炉料均匀的加入加热保温料仓中；集尘罩通过除尘风机、管道与布袋除尘器连接，布袋除尘器与烟囱连接，加热保温料仓底部通过下料管与黄磷电炉连通。

12、其中加热保温料仓既是贮存混合入炉料的容器，也是中高温烟气与混合入炉料进行直接换热的换热器，用来实现热量从中高温烟气向混合入炉料的传输。

13、所述加热保温料仓包括仓体、锥斗、布风机构，仓体顶部开有进料口，2个以上的锥斗固定在仓体底部，每个锥斗一侧安装有一个布风机构，布风机构包括主风管、支管组、温度传感器，支管组包括2个以上锥斗中部支管、1个锥斗底部支管，锥斗中部支管安装在主风管上并位于锥斗中部且与主风管连通，锥斗底部支管安装在主风管上并位于锥斗底部且与主风管连通，主风管一端开口为中高温烟气入口，另一端封闭，温度传感器设置在高温烟气入口处，锥斗底部开有出料口。

14、上述加热保温料仓还包括安装支撑，若干个安装支撑设置在仓体顶端外侧，加热保温料仓通过安装支撑固定在厂房装料层平台上。

15、所述仓体、锥斗、布风机构外部均设置有常规保温层，仓体、锥斗外壁上设有加强筋，仓体、锥斗、布风结构的材质根据中高温烟气温度设定值进行选择，均为耐受高温烟气温度的材料。

16、所述助燃空气风机与控温混风风机均为调频风机，可以通过调整风机频率的方式调整鼓风量。

17、其中，本发明方法的使用范围包括但不限于电炉法制磷，还适用于其他电炉冶炼固体矿物炉料的工艺，使用可燃气体燃烧后形成的中高温烟气或直接使用中高温烟气对料仓中的炉料进行加热后实现入炉料热装节能的方法，均在本发明的保护范围内。

18、本发明的优点是，解决了现有技术中的黄磷尾气的高效利用的问题，实现了黄磷生产入炉料的热装配置。

技术特征：

1.一种利用黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的利用黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的方法，其特征在于：碳质还原剂包括但不限于焦炭、烟煤、无烟煤。

3.完成权利要求1所述利用黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的方法的装置，其特征在于：包括助燃空气风机(1)、黄磷尾气管(2)、煤气燃烧室(3)、控温混风风机(4)、加热保温料仓(5)、布料车(6)、集尘罩(7)、下料管(8)、除尘风机(10)、布袋除尘器(11)、烟囱(12)；助燃空气风机(1)、黄磷尾气管(2)通过管道与煤气燃烧室(3)连接，煤气燃烧室(3)通过烟气管道与加热保温料仓(5)连接，控温混风风机(4)设置在烟气管道上并靠近加热保温料仓；集尘罩(7)设置在加热保温料仓(5)上方并与加热保温料仓上部密封连接，布料车(6)设置在加热保温料仓(5)上方并位于集尘罩内，用于将入炉料均匀的加入加热保温料仓(5)中；集尘罩(7)通过除尘风机(10)、管道与布袋除尘器(11)连接，布袋除尘器(11)与烟囱(12)连接，加热保温料仓(5)底部通过下料管(8)与黄磷电炉(9)连通。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：加热保温料仓(5)包括仓体(5-3)、锥斗(5-4)、布风机构(5-5)，仓体(5-3)顶部开有进料口(5-1)，2个以上的锥斗(5-4)固定在仓体(5-3)底部，每个锥斗(5-4)一侧安装有一个布风机构(5-5)，布风机构(5-5)包括主风管(5-5-2)、支管组、温度传感器(5-5-5)，支管组包括2个以上锥斗中部支管(5-5-3)、1个锥斗底部支管(5-5-4)，锥斗中部支管(5-5-3)安装在主风管(5-5-2)上并位于锥斗(5-4)中部且与主风管连通，锥斗底部支管(5-5-4)安装在主风管(5-5-2)上并位于锥斗(5-4)底部且与主风管连通，主风管(5-5-2)一端开口为中高温烟气入口(5-5-1)，另一端封闭，温度传感器(5-5-5)设置在中高温烟气入口(5-5-1)处，锥斗(5-4)底部开有出料口(5-6)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：加热保温料仓还包括安装支撑(5-2)，若干个安装支撑(5-2)设置在仓体(5-3)顶端外侧，加热保温料仓(5)通过安装支撑固定在厂房装料层平台上。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：助燃空气风机(1)、控温混风风机(4)均为调频风机。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：仓体、锥斗、布风机构外部均设置有保温层。

技术总结
本发明公开了一种利用黄磷尾气燃烧热加热黄磷电炉入炉料的方法和装置；首先黄磷尾气与助燃空气预混后，进入煤气燃烧室燃烧后形成中高温烟气流出；将空气鼓入烟气管道与中高温烟气混合调节温度后进入加热保温料仓，中高温烟气经烟气管道自下而上进入加热保温料仓中，将磷矿、碳质还原剂、硅石兑配的混合入炉料从进料口加入加热保温料仓中，混合入炉料自上而下运动，被自下而上中高温烟气加热，换热后中高温烟气降温，变成常温烟气，经集尘罩，由除尘风机引出送入布袋除尘器除尘后由烟囱排放；加热后的入炉料经下料管进入黄磷电炉；本发明解决了现有技术中的黄磷尾气的高效利用的问题，实现了黄磷生产入炉料的热装配置，达到节能降耗的效果。

技术研发人员：宁平,吴桐,孙志立,孙鑫,李凯,王飞,马懿星,赵劼
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15