一种用于液磷输送管道的失温保护系统和方法与流程

本发明属于以黄磷为原料的磷化工生产技术领域，具体涉及一种用于液磷输送管道的失温保护系统和方法。

背景技术：

在化工领域中，黄磷作为一种重要的化工基础原料，是生产五氧化二磷、磷酸、多聚磷酸、聚磷酸盐、草铵膦、磷酸三乙酯等的重要原料。传统的黄磷作为原料的使用和供应方法是将黄磷直接熔化用泵直接输送黄磷进入下一工序，目前世界上原料液磷供应，基本上还是采用泵直接抽吸液磷送入下工序的情况，传统化工生产中，为了熔化固态黄磷，并确保黄磷处于液相流动状态，需要设置一个专用的燃煤锅炉为供磷设备、管线等提供所需的热源，黄磷作为熔融管道中主要的液态物质，其熔点在44℃左右，为了防止熔融态黄磷在管道内凝固使管道堵塞，目前一般采取在熔融池之后的熔融管道外部使用蒸汽管道包裹，对熔融管道进行温度保护，但是如果当蒸汽系统发生故障后熔融管道内则会很快发生黄磷固化，固化后管道压力剧增，这种供应方式很容易出现管道破裂，造成磷泄漏，液磷泄漏在空气中很快产生自燃，导致安全事故频发。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题为：提供一种用于液磷输送管道的失温保护系统和方法，用以解决现有技术中输送管线在在蒸汽系统发生故障时黄磷固化堵塞管道的问题，基于本发明的用于液磷输送管道的失温保护系统和方法，可以自动监测蒸汽管道内蒸汽供应情况，并自动对输送管线采取保温措施，防止黄磷固化堵塞管道以及管道破裂。

本发明提供的具体解决方案如下：

本发明提供了一种用于液磷输送管道的失温保护系统，包括：用于输送液磷的输送管线、用于输送蒸汽的蒸汽管道、温度监测装置和控制装置，所述输送管线进料口连通熔磷槽的出料口，所述输送管线外套设有所述蒸汽管道，所述蒸汽管道与蒸汽主管连通，所述蒸汽管道和所述蒸汽主管之间设置有若干电磁阀，所述蒸汽管道和所述输送管线之间设置有保温夹层，所述保温夹层设置于所述输送管线外壁上，所述保温夹层内设置有相变温度位于磷熔点和蒸汽温度之间的相变材料层，所述电磁阀和所述温度监测装置分别与所述控制装置电连接，所述温度监测装置用于检测所述保温夹层内和所述蒸汽管道内的温度，并将检测到的各温度值发送给所述控制器，当蒸汽管道内的温度值低于所述保温夹层内的温度值时，所述控制器控制各所述电磁阀关闭。

基于本发明的技术方案具有以下技术效果：

(1)在熔磷槽出料口至喷雾装置的输送管线外壁上包裹含有相变材料层的保温夹层，当蒸汽系统正常运行时，蒸汽主管持续为蒸气管道输送蒸汽，蒸气管道为输送管线提供热量使黄磷保持熔融状态，当蒸汽系统发生故障无法正常供应蒸汽时，蒸汽管道内的温度逐渐降低，由相变材料为输送管线和蒸汽提供热量，尤其当相变材料温度降到相变温度，相变材料由液态转变为固态并放出大量的热量，从而为输送管线持续提供温度保护，为蒸汽系统检修争取时间，避免蒸汽系统故障期间，黄磷固化堵塞管道，减少设备损耗和安全事故，当蒸汽系统恢复正常运转后，相变材料从蒸汽中吸收热量，并从固态转变为液态，并为下次使用存储热量。

(2)当蒸汽管道温度低于相变材料温度，相变材料释放的热量还会向蒸汽管道传递，并进一步向蒸汽主管传递从而造成热量损失，因此当检测到蒸汽管道内的温度值低于相保温夹层内的温度时，控制器可控制个电磁阀关闭，从而避免相变材料内的热量进一步向蒸汽主管传递造成的热量损失，使得相变热量只为相对封闭的蒸汽管道和输液管线供热，充分利用相变热。

在上述方案的基础上，本发明还可以进行如下改进：

进一步，所述温度监测装置包括若干第一温度传感器和若干第二传感器，所述输送管线包括沿液磷输送方向依次设置的若干输送管，所述蒸汽管道包括若干套管，各所述输送管外分别套设有一个所述套管，各所述套管之间连通，各所述套管分别与蒸汽主管连通，各所述套管和所述蒸汽主管之间分别设置若干所述电磁阀，各所述输送管上的所述保温夹层内分别设置有一个所述第一温度传感器，各所述套管内分别对应设置有一个所述第二温度传感器，所述第一温度传感器的温度值低于对应设置的所述第二温度传感器的温度值时，所述控制器控制所述第二温度传感器所在的套管与所述蒸汽主管之间的所述电磁阀关闭。

熔磷槽出料口至真空泵进料口之间，真空泵出料口至喷雾装置之间及其它必要输送点之间均设置有输送管，而各输送管均需要周围包裹一层相变材料层，从而为输送管持续提供温度保护，为蒸汽系统检修争取时间，而各套管之间彼此连通，使得各套管之间部分热量相互传递，各套管之间的温度趋于一致，使输送管和液磷受热均匀；所述第二温度传感器和第一温度传感器一一对应设置，且分别设置于所述套管和保温夹层内，当局部蒸汽管道(即个别套管)内温度低于其对应的保温夹层的温度时，关闭相应套管对应的电磁阀，从而针对性的减少散热，提高热能利用率。

进一步，各所述蒸汽管道分别通过若干支管并联于所述蒸汽主管上，各所述电磁阀分别设置于各所述支管上。

通过关闭各支管上的电磁阀，可避免蒸汽管道内的热量向所述蒸汽主管之间传递。

进一步，所述相变材料的相变温度为50～90℃。

进一步，所述相变材料层选自fe(no3)2·6h2o材料层、na3po4·12h2o材料层、na2p2o7·10h2o材料层、mg(no3)2·6h2o材料层、mgcl2·6h2o、al(no3)2·9h2o材料层、na2so4·10h2o材料层或na2hpo4·12h2o材料层中的任意一种。

上述相变材料层的温度均高于磷的熔点，低于蒸汽温度，且具有较大的相变潜热和热稳定性，原料易购，价格便宜，可用作储热相变材料满足储热需求。

进一步，当蒸汽系统出现故障后，使用上述液磷供应系统为下游生产系统输送液磷，包括如下步骤：

输送管线内的液磷温度和蒸汽管道内温度下降，相变材料层中的相变材料释放热量为所述输送管线和所述蒸汽管道提供热量；

所述温度监测装置用于检测所述保温夹层内和所述蒸汽管道内的温度，并将检测到的各温度值发送给所述控制器；

所述控制器接收各所述温度值，当蒸汽管道内的温度值低于所述保温夹层内的温度值时，所述控制器控制各所述电磁阀关闭。

基于本发明的方法，当蒸汽系统发生故障无法正常供应蒸汽时，蒸汽管道内的温度逐渐降低，由相变材料为输送管线和蒸汽提供热量；且通过温度监测装置实时监控蒸汽管道和保温夹层内的温度，在蒸汽系统发生故障时，在蒸汽管道温度降低到一定程度时，自动关闭蒸汽管道和所述蒸汽主管之间的各电磁阀，避免蒸汽管道和保温夹层内的热量向所述蒸汽主管反向传递，使相变热得到充分利用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为基于本发明实施例的流程图。

附图1中，各标号所代表的部件名称如下：

1、输送管线；

2、蒸汽管道；

3、保温夹层；

4、蒸汽主管；

5、电磁阀；

6、第一温度传感器；

7、第二温度传感器；

8、支管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1并参考具体实施例描述本发明。

基于本发明的用于液磷输送管道的失温保护系统，用于输送液磷的输送管线1、用于输送蒸汽的蒸汽管道2、温度监测装置和控制装置，所述输送管线进料口连通熔磷槽的出料口，所述输送管线外套设有所述蒸汽管道2，所述蒸汽管道2与蒸汽主管连通，所述蒸汽管道2和所述蒸汽主管之间设置有若干电磁阀5，所述蒸汽管道和所述输送管线之间设置有保温夹层3，所述保温夹层3设置于所述输送管线1外壁上，所述保温夹层3内设置有相变温度位于磷熔点和蒸汽温度之间的相变材料层，所述电磁阀5和所述温度监测装置分别与所述控制装置电连接，所述温度监测装置用于检测所述保温夹层3内和所述蒸汽管道内的温度，并将检测到的各温度值发送给所述控制器，当蒸汽管道内的温度值低于所述保温夹层内的温度值时，所述控制器控制各所述电磁阀5关闭。

当蒸汽系统出现故障后，使用上述液磷供应系统为下游生产系统输送液磷，具体步骤如下：

(1)输送管线1内的液磷温度和蒸汽管道2内温度下降，相变材料层中的相变材料释放热量为所述输送管线1和所述蒸汽管道2提供热量；

(2)所述温度监测装置用于检测所述保温夹层3内和所述蒸汽管道内的温度，并将检测到的各温度值发送给所述控制器；

(3)所述控制器接收各所述温度值，当蒸汽管道内的温度值低于所述保温夹层内的温度值时，所述控制器控制各所述电磁阀5关闭。

基于本发明的系统和方法，当蒸汽系统发生故障无法正常供应蒸汽时，蒸汽管道内的温度逐渐降低，可由相变材料为输送管线和蒸汽提供热量；且通过温度监测装置实时监控蒸汽管道和保温夹层内的温度，在蒸汽管道温度降低到一定程度时，控制器自动控制关闭蒸汽管道和所述蒸汽主管之间的各电磁阀，避免蒸汽管道和保温夹层内的热量向所述蒸汽主管反向传递，使相变热得到充分利用。

基于本发明的用于液磷输送管道的失温保护系统，所述温度监测装置包括若干第一温度传感器(6)和若干第二传感器(7)，所述输送管线(1)包括沿液磷输送方向依次设置的若干输送管，所述蒸汽管道包括若干套管，各所述输送管外分别套设有一个所述套管，各所述套管之间连通，各所述套管分别与蒸汽主管连通，各所述套管和所述蒸汽主管之间分别设置若干所述电磁阀(5)，各所述输送管上的所述保温夹层内分别设置有一个所述第一温度传感器(6)，各所述套管内分别对应设置有一个所述第二温度传感器(7)，所述第一温度传感器(6)的温度值低于对应设置的所述第二温度传感器(7)的温度值时，所述控制器控制所述第二温度传感器(7)所在的套管与所述蒸汽主管之间的所述电磁阀关闭。第二温度传感器7和第一温度传感器6一一对应设置，分别设置于所述套管和保温夹层内，当套管内温度低于其对应的保温夹层的温度时，关闭相应套管对应的电磁阀，从而针对性的减少散热，提高热能利用率。

基于本发明实施例的用于液磷输送管道的失温保护系统，各所述蒸汽管道分别通过若干支管8并联于所述蒸汽主管4上，各所述电磁阀5分别设置于各所述支管8上。通过关闭各支管上的电磁阀5，可避免蒸汽管道内的热量向所述蒸汽主管之间传递。

基于本发明实施例的用于液磷输送管道的失温保护系统，所述相变材料的相变温度为50～90℃。

基于本发明实施例的用于液磷输送管道的失温保护系统，所述相变材料层选自fe(no3)2·6h2o材料层、na3po4·12h2o材料层、na2p2o7·10h2o材料层、mg(no3)2·6h2o材料层、mgcl2·6h2o、al(no3)2·9h2o材料层、na2so4·10h2o材料层或na2hpo4·12h2o材料层中的任意一种。上述相变材料层的温度均高于磷的熔点，低于蒸汽温度，且具有较大的相变潜热和热稳定性，原料易购，价格便宜，可用作储热相变材料满足储热需求。

尽管上面已经详细描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。