一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的方法及设备与流程

[0001]
本发明属于黄磷尾气燃烧技术领域，具体涉及一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的方法及设备。


背景技术：

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电炉法生产黄磷时将磷矿石、硅石、焦炭按配料比混合，在电炉内，使磷矿石中的磷元素被还原成单质磷，焦炭在此反应过程中被氧化为一氧化碳。反应产生的一氧化碳裹带着气态的单质磷、石灰及少量水蒸气一起从电炉中逸出，经喷淋冷却塔用喷淋水洗涤降温，使气相的单质磷冷凝为液态并与大部分粉尘一起，随喷淋水进入磷回收系统。其余气体经喷淋冷却塔出来形成黄磷尾气。尾气的组分中co占总量的85—90％，其余为水蒸气和氟、硫、磷、砷等几种腐蚀性物质，每生产一吨黄磷产品要副产尾气2300—2800nm，其热值约为10000—11290kj/nm。一家年产黄磷6000吨的企业，每年要向大气排放尾气约1500万nm，是一个大污染源。现有的尾气利用方法主要是将尾气用于矿粉烧结、矿石烘干和热交换器(无压热水炉)几种方式，但这几种尾气利用方式尾气的利用率都比较低，大部分尾气依然经烟囱顶部点燃放散。
[0003]
后来也出现了将黄磷尾气用于烧锅炉产蒸汽以及热能发电机的装置，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，设备寿命大大缩短的情况发生。在燃料的燃烧过程中还会产生氮氧化物，大气中的nox溶于水后会生成为硝酸雨，酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失，如：腐蚀建筑物和工业设备；破坏露天的文物古迹；损坏植物叶面，导致森林死亡；破坏土壤成分，使农作物减产甚至死亡；饮用酸化物造成的地下水，对人体有害。nox经太阳紫外线照射与汽车尾气中的碳氢化合物同时存在时，能生成一种浅蓝色的有毒物质硝基化合物会形成光化学烟雾。城市光化学烟雾是指含有碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物的城市大气，由于阳光辐射发生化学反应所产生的生成物与反应物的特殊混合雾。光化学烟雾对人体有很大的刺激性和毒害作用，光化学烟雾可导致成千上万人受害或死亡，还可使植物褪掉绿色、改变颜色，造成叶伤、叶落、花落和，直到减产或绝收。此外，还可使家畜发病率增高，使橡胶制品龟裂老化、腐蚀金属、损坏各种器物、材料和建筑物等。发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：
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1.现有的防腐蚀的锅炉的解决方案较为复杂，成本较高。
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2.现有的同时高温锅炉内部产生的氮氧化物也是污染源，随着环保要求的提高，需要对燃烧产生的氮氧化物进行处理。


技术实现要素：

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为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其可以通过
控制燃烧过程当中的氧含量减少氮氧化物的产生，尿素喷洒装置转化氮氧化物，极大程度上减少氮氧化物的排放，同时对于腐蚀性物质对于锅炉的腐蚀严重区域设置抗腐蚀板。
[0007]
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉。其包括锅炉、尾气净化装置、尿素喷洒装置，锅炉为两段式锅炉且分为第一燃烧室与第二燃烧室，第一燃烧室与第二燃烧室连接，第一燃烧室连接尾气进气管，尾气进气管另一端连接尾气净化装置，在第二燃烧室连接尿素喷洒装置。
[0008]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其进一步的优选技术方案是：所述尾气净化装置采用折流池与洗气塔。
[0009]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其进一步的优选技术方案是：所述进气管呈弧形多次弯曲。
[0010]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其进一步的优选技术方案是：所述进气管与第一燃烧室的连接处还连接有混流管，混流管上还连接有进气风机，在混流管内部设置有弧形叶片。
[0011]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其进一步的优选技术方案是：锅炉设置有控制端，控制端连接含氧量检测装置、给料机、进风口电磁阀。
[0012]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其进一步的优选技术方案是：在第一燃烧室的内部设置有防冲击板，防冲击板位于尾气进气管正对的炉壁上。
[0013]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其进一步的优选技术方案是：在第一燃烧室与第二燃烧室的连接管内部或在第二燃烧室靠近连接管的壁面上设置有含氧量监测装置。
[0014]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉，其进一步的优选技术方案是：所述尿素喷洒装置包括尿素储斗、给料机、尿素风机，尿素储斗连接给料机，给料机连接尿素风机，尿素风机连接在第二燃烧室的底部。
[0015]
一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的方法，将燃烧炉分为两段式，分别为第一段燃烧炉与第二段燃烧炉，第一燃烧室与第二燃烧室连接，控制第一段燃烧炉的过量空气系数＜1，减少氮氧化物的产生，燃烧过后的尾气进入第二燃烧炉进一步燃烧，第二燃烧炉内设置尿素喷淋装置，与尾气中生成的氮氧化物反应，最终生成无害的氮气。
[0016]
根据本发明所述的一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的方法，其进一步的优选技术方案是：在黄磷尾气进气口与进气管的汇集处设置混流管，第一燃烧炉内部的黄磷尾气完全利用进入第一燃烧炉内的空气中的氧气，减少氮气与氧气发生反应生成氮氧化物的氧气来源。
[0017]
相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
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1、设置耐腐蚀板抵挡较强的进风冲击面，只需更换耐腐蚀板即可保证正常使用
[0019]
2、锅炉设置为两段式结构，在第二燃烧室内接入尿素喷洒装置，有效减少氮氧化物的排放。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用
的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]
图1是本发明一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉的结构示意图。
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图2是本发明一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉连接洗气装置的结构示意图。
[0023]
图3是本发明一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉的混流管结构示意图。
[0024]
图中标记分别为：1.锅炉 101.第一燃烧室 102.第二燃烧室 103.含氧量监测装置 2.尾气进气管 201.电磁阀 202.进气风机 203.混流管 3.尿素喷洒装置 301.尿素储斗 302.尿素风机 303.给料机 4.自动排水水封 5.洗气装置 501.折流池 502.洗气塔。
具体实施方式
[0025]
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
[0026]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
[0027]
实施例1：
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如图1图2图3所示，一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的锅炉1，其包括锅炉1、洗气装置5、尿素喷洒装置3，锅炉1为两段式锅炉1且分为第一燃烧室101与第二燃烧室102，第一燃烧室101与第二燃烧室102连接，第一燃烧室101连接尾气进气管2，尾气进气管2另一端连接洗气装置5，在第二燃烧室102连接尿素喷洒装置3。
[0029]
所述洗气装置5采用折流池501与洗气塔502，即在进入锅炉1进行燃烧时黄磷尾气需要预先进行处理，将黄磷尾气中的含有硫化氢、白磷、磷化氢、二氧化硫等高腐蚀的杂质基本除去，减少对锅炉1燃烧室的腐蚀，在折流池与洗气塔之间设置自动排水水封4保证安全。
[0030]
所述进气管呈弧形多次弯曲，使得进入第一燃烧室101的黄磷尾气较为平缓，降低对炉壁的对冲，减少对炉壁的冲蚀，也是减轻含有剩余的腐蚀性物质的黄磷尾气直接集中对冲炉壁。
[0031]
所述进气管与第一燃烧室101的连接处还连接有混流管203，混流管203上还连接有进气风机202，所述混流管203内部设置有弧形叶片，黄磷尾气与进气风机202进入的气体进行混合，在充分混合后在再第一燃烧室101进行燃烧，同时混流管203实现对助燃风以及黄磷尾气风向的调整，避免进入第一燃烧室101的黄磷尾气与空气的混合气体的流速过快，强烈冲击炉壁，避免炉壁的氧化膜被破坏，从而避免炉壁以及氧化膜受到腐蚀。炉壁的氧化膜是炉壁防腐的通用手段。
[0032]
在第一燃烧室101的内部设置有防冲击板，防冲击板位于尾气进气管2正对的炉壁上，防冲击板可以长期经受进入第一燃烧炉内的黄磷尾气与空气的混合气体的冲击，进一步的减小对炉壁的冲击，且防冲击板是可以替换的，在较大燃烧速度的进气状态下也可以保证燃烧炉的长久稳定运行。
[0033]
在第一燃烧室101与第二燃烧室102的连接管内部或在第二燃烧室102靠近连接管的壁面上设置有含氧量监测装置103，在第一燃烧室101内部需要保证氧含量略低于燃烧需求，即过量空气系数a＜1，此时氧含量监测装置检测得到的氧含量数据应处于极低状态，在第二燃烧室102含有尿素的第二次进风会使得进过第一次燃烧的黄磷尾气进一步的燃烧，此时由于黄磷尾气内的一氧化碳的含量较低，燃烧时的温度不会过高，有利于在尿素分解后的氨气与氮氧化物进行反应，最终将氮氧化物转化为氮气。
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所述尿素喷洒装置3包括尿素储斗301、给料机303、尿素风机302，尿素储斗301连接给料机303，给料机303连接尿素风机302，尿素风机302连接第二燃烧室102，尿素储斗301储存尿素，同时给料机303控制尿素的排放速度，尿素风机302将新风与尿素一起送入第二燃烧室102，同时尿素在尿素风机302的作用下会分成雾状，更好的在第二燃烧室102内部与氮氧化物反应。
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所述尿素风机302连接在第二燃烧室102的底部，有利于尿素在第二燃烧室102内部运动，雾状的尿素尿素风机302的作用下向上端运动，在接触到上表面后又会向下流动，同时部分漂浮在第二燃烧室102内部的雾状尿素液滴也会在重力的作用下向下运动，实现充分接触，避免净化不完全。
[0036]
锅炉1设置有控制端，控制端连接含氧量检测装置、给料机303、进风风机，控制装置对氧含量监测装置反馈的数据进行比较，及时得知过量空气系数是否恰当，然后控制给料机303调整给料的速度，控制进风风机控制进风的大小等，在尾气进气管2上还设置有电磁阀，电磁阀也接收控制端的控制，必要时切断进气，比如检修等，也可用于配合调节尾气的进气量。。
[0037]
氧含量的增加，可以形成或强化窑炉内燃烧的氧化气氛，增加氧的供给，促进燃料中n向nox的转化。燃料型nox随过剩空气系数的降低而降低，在a<1时，nox生成量急剧降低。在氧含量不足时，氧被燃料中的可燃成分消耗尽，破坏了氮与氧反应的物质条件。在第一燃烧室101内部使得过剩空气系数的a<1，同时a接近1，使得第一燃烧室101内部只能产生少量的氮氧化物，然后经过第一次燃烧的气体进入第二燃烧室102，第二燃烧室102使得经过第一次燃烧的气体进一步燃烧，同时喷淋尿素，分解燃烧产生的氮氧化物还原成氮气，第二燃烧室102的温度低于第一燃烧室101，可以保证在第二燃烧室102的温度下基本没有氮氧化物再次产生，达到排放标准。
[0038]
一种黄磷尾气燃烧减少氮氧化合物排放的方法，将燃烧炉分为两段式，分别为第一段燃烧炉与第二段燃烧炉，第一燃烧室与第二燃烧室连接，控制第一段燃烧炉的过量空气系数＜1，减少氮氧化物的产生，燃烧过后的尾气进入第二燃烧炉进一步燃烧，第二燃烧炉内设置尿素喷淋装置，与尾气中生成的氮氧化物反应，最终生成无害的氮气，在黄磷尾气进气口与进气管的汇集处设置混流管，第一燃烧炉内部的黄磷尾气完全利用进入第一燃烧炉内的空气中的氧气，减少氮气与氧气发生反应生成氮氧化物的氧气来源。
[0039]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“
厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0040]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0042]
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。