專利名稱：一種有黃磷電爐尾氣加熱水的工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與黃磷的制備有關(guān)，具體而言，與電爐法生產(chǎn)黃磷所副產(chǎn)的尾氣利用有關(guān)。
眾所周知，電爐法生產(chǎn)黃磷是將磷礦石、硅石和焦炭按配料比混合，在電爐內(nèi)加熱至高溫，使磷礦石被碳還原為元素磷的過程。焦炭在此過程中生成一氧化碳，成為尾氣的主要成份。據(jù)分析，黃磷電爐尾氣中一氧化碳約占90%，每噸黃磷副產(chǎn)尾氣約2500～3000Nm3(標(biāo)準(zhǔn)立方米)，其熱值約為10～11.5MJ/Nm3。這些尾氣既可用作化工原料，又是一種優(yōu)質(zhì)燃料。近年來，隨著制磷工業(yè)的發(fā)展，黃磷尾氣的利用已成為各生產(chǎn)廠家的重要課題，有了一些綜合利用的途徑。例如，少部份廠家用此尾氣生產(chǎn)草酸、甲酸;又如部份企業(yè)用于干燥礦石和焦炭，或用于粉礦的燒結(jié);再如部份企業(yè)用尾氣作燃料來加熱工藝用熱水，即用作封閉式熱水鍋爐燃料。但上述利用方法各有其缺點，致使效果均不理想，故迄今為止，大部份電爐黃磷企業(yè)仍采用在煙囪頂部點燃尾氣，燃燒后放空。一方面，尾氣點燃放空，而另一方面，為滿足工藝過程中精制、漂洗、包裝以及某些設(shè)備保溫的需要，許多企業(yè)又必須根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同配置不同噸位的蒸汽鍋爐。各企業(yè)每噸黃磷耗蒸汽約5～8噸，折標(biāo)煤500～700kg/t磷。因此，如何解決這一矛盾，降低黃磷生產(chǎn)能耗成為亟待研究的問題，近來有廠家使用了封閉式熱水廢熱鍋爐，利用尾氣作燃料在鍋爐蛇形盤管間加熱管內(nèi)的水，但這種熱水鍋爐有三個致命性的缺點①尾氣在封閉爐內(nèi)燃燒，經(jīng)常爆鳴甚至爆炸，不安全;②設(shè)備因爆炸受損后檢修很麻煩，難于修復(fù);③尾氣中帶入的塵渣會沉積在管上，降低傳熱效果。正因為如此，曾設(shè)有這種封閉式熱水鍋爐的廠家不是開后又停，就是棄置不用。
本發(fā)明的目的，就在于提供一種能滿足黃磷生產(chǎn)中各工藝設(shè)備所需熱水，又能克服上述缺點，安全、穩(wěn)定地用電爐尾氣加熱水的工藝及設(shè)備。
為達(dá)此目的，發(fā)明人經(jīng)研究，根據(jù)漂洗所需熱水溫度比保溫所需熱水溫度低的特點，設(shè)計了一套適用的工藝即將該兩種熱水用專門設(shè)計的熱水鍋爐分別進(jìn)行加熱，然后分別送至所需的工藝過程中去使用。其中，漂洗熱水經(jīng)熱水鍋爐加熱后一部份送去精制，另一部份用于成品包裝;保溫?zé)崴?jīng)熱水鍋爐加熱后分別送往受磷槽、精制鍋和沉降槽等設(shè)備。
為調(diào)節(jié)溫度和補(bǔ)充水量維持系統(tǒng)循環(huán)，漂洗水從漂洗熱水槽加入補(bǔ)充水，保溫水則由保溫?zé)崴奂尤胙a(bǔ)充水，補(bǔ)充水均為工業(yè)軟水。
為促使水的循環(huán)、提高熱效率，漂洗熱水槽與熱水鍋爐間設(shè)置有一臺漂洗水泵;而保溫?zé)崴叟c熱水鍋爐間也設(shè)置有一臺保溫水泵。
實現(xiàn)本工藝的關(guān)鍵設(shè)備是專門設(shè)計的熱水鍋爐，它是開放式的熱水鍋爐，與封閉式熱水鍋爐結(jié)構(gòu)完全不同。它由尾氣中一氧化碳燃燒的環(huán)狀火頭、內(nèi)外兩個環(huán)形加熱夾套、一個集氣室及放空煙囪構(gòu)成。環(huán)狀火頭位于鍋爐底部，一氧化碳在火頭環(huán)間燃燒，在空氣中氧化成二氧化碳，燃燒時的火焰在中心管與內(nèi)夾套內(nèi)壁，以及在內(nèi)外夾套的環(huán)間與內(nèi)夾套外壁、外夾套內(nèi)壁進(jìn)行熱交換，使夾套內(nèi)的水受熱升溫，成為合符工藝要求的熱水。燃燒后的廢氣經(jīng)錐形集氣室集中后通過煙囪排入大氣。
內(nèi)、外夾套的水各成一個系統(tǒng)，分別從夾套底部進(jìn)入，受熱后從夾套頂部排出;其流動力除依靠自身溫差而形成循環(huán)外，也可外加泵的推動力。通常采用爐前泵為宜。
為調(diào)節(jié)燃燒用氣量并防止“回火”現(xiàn)象，通常在火頭前面加一個輔助設(shè)備-尾氣水封，可利用水位高低調(diào)節(jié)用氣量。
為防止火頭火焰被自然風(fēng)吹滅，內(nèi)夾套的中心管比內(nèi)夾套要長出一小段以確保煙囪形成較強(qiáng)的抽力。
內(nèi)、外夾套均襯有加強(qiáng)筋以提高設(shè)備抗變形的強(qiáng)度。
火頭下裝置有兩對小輪，供推出點火時用。
采用本發(fā)明的工藝，可充分利用尾氣這一能源，從而做到黃磷生產(chǎn)用廢熱鍋爐代替原有的燃料(煤、油、天然氣等)鍋爐，從而減少了能耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。以一個年產(chǎn)1600噸黃磷的企業(yè)為例，每年可節(jié)約用煤800噸、鍋爐用電120000kWh，同時節(jié)省了鍋爐的檢修、工人工資、排污等費用。與此同時，每年還減少了原有鍋爐的廢水、廢氣、廢渣的污染，有利于改善環(huán)境狀況。本發(fā)明工藝中的專用熱水鍋爐，由于采用了開放式，避免了一氧化碳?xì)怏w與空氣混合后爆炸的危險，操作安全、簡便;熱水鍋爐采用雙夾套直立方式，塵、渣不會沉積于壁上，很容易清除;該爐制作簡單、容易，檢修也很方便，火力分布均勻，燃燒完全。使用本發(fā)明的工藝和設(shè)備，可以充分滿足黃磷生產(chǎn)需要(尾氣還有盈余)，可以大大降低黃磷能耗與成本，安全穩(wěn)定地供應(yīng)工藝所需熱水。對于新建的黃磷廠，還可省去鍋爐房投資。
附

圖1為本發(fā)明的尾氣加熱水的工藝流程示意圖，其中1為熱水鍋爐，爐底為水頭;2為漂洗熱水槽;3為保溫?zé)崴?4為包裝熱水槽;5為受磷槽;6為精制鍋;7為斜板沉降槽;8為漂洗水泵;9為保溫水泵;10為尾氣水封。
附圖2為專門設(shè)計的熱水鍋爐，其中1為火頭;2為外夾套;3為內(nèi)夾套;4為集氣室;5為煙囪;6為夾套內(nèi)的加強(qiáng)筋。
附圖3為熱水鍋爐火頭結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為進(jìn)氣管，2為氣體分布器，3為環(huán)狀火口，4為中心管，5為可推動進(jìn)出的小輪。
附圖4為夾套斷面示意圖。其中1為外夾套，2為內(nèi)夾套，3為中心管。
實施例貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)黃磷廠一臺3500kVA黃磷電爐，其尾氣經(jīng)過一個安全水封后進(jìn)入一臺專門設(shè)計的開放式雙夾套熱水鍋爐，在火頭燃燒加熱夾套內(nèi)的水之后，成為廢氣，經(jīng)集氣室和煙囪排放到大氣中。外夾套加熱的為漂洗水，經(jīng)漂洗熱水槽后分別進(jìn)入精制鍋和包裝熱水槽用于精制和包裝成品出廠。補(bǔ)充水由漂洗熱水槽加入，通過漂洗水泵進(jìn)入熱水鍋爐外夾套，維持該系統(tǒng)的水循環(huán)。內(nèi)夾套受熱面積大些，加熱的水用作保溫水，分別用于受磷槽、3臺精制鍋、斜板沉降槽等保溫，之后匯入保溫?zé)崴?，再通過保溫水泵回到熱水鍋爐內(nèi)夾套，形成又一個循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)補(bǔ)充水由保溫?zé)崴奂尤搿?如附圖1所示)該廠專門設(shè)計的熱水鍋爐是根據(jù)用氣量、需要的熱水量及熱水溫度，計算了傳熱面積之后設(shè)計的。其火頭為可移動式，便于點火，火頭為環(huán)狀(附圖3)，大小為φ800×500;外夾套外徑為φ1600，內(nèi)徑為φ1400，高為3300，水由底部進(jìn)入、上部出去，下端有一排污小閥門;內(nèi)夾套外徑為φ1200，高3000，內(nèi)徑(即中心管)為φ530，高3200，水從底部進(jìn)入頂部出去;爐頂為一錐形集氣室，下端φ1400，上端φ500，高700;煙囪直徑φ500，適當(dāng)高度。
根據(jù)該廠實踐，黃磷生產(chǎn)已完全不用原有的鍋爐供汽，使用尾氣燃燒滿足生產(chǎn)所需熱水，尾氣量尚有余。按每年生產(chǎn)黃磷1600噸計，可節(jié)省資金18.3萬元。該廠熱水鍋爐全部投資不到2萬元，已從節(jié)省資金中收回。
權(quán)利要求
1.一種用黃磷電爐尾氣在廢熱鍋爐中燃燒加熱水的工藝，本發(fā)明的特征在于將漂洗用的低溫?zé)崴捅赜玫母邷責(zé)崴瑫r用專門設(shè)計的熱水鍋爐分別進(jìn)行加熱，然后分別送至所需的工藝過程，兩種熱水自成系統(tǒng)。其中，漂洗熱水一部分送去精制，另一部份用于成品包裝；保溫?zé)崴畡t分別送往受磷槽、精制鍋和沉降槽等設(shè)備。
2.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于漂洗水從漂洗熱水槽加入補(bǔ)充水，而保溫水則從保溫?zé)崴奂尤胙a(bǔ)充水，補(bǔ)充水均為工業(yè)軟水。
3.按照權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于漂洗熱水槽與熱水鍋爐間設(shè)置有漂洗水泵，而保溫?zé)崴叟c熱水鍋爐間也設(shè)置有保溫水泵。
4.一種在權(quán)利要求1所述的工藝中的專用設(shè)備，其特征在于它是一臺開放式的熱水鍋爐，由環(huán)狀火頭、內(nèi)外夾套、集氣室和煙囪構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求4所述的專用設(shè)備，其特征在于內(nèi)外夾套的水各成一個系統(tǒng)，分別從夾套下部進(jìn)入夾套而從頂部排出。
6.按照權(quán)利要求4所述的專用設(shè)備，其特征在于火頭前設(shè)有一個尾氣水封。
7.按照權(quán)利要求4所述的專用設(shè)備，其特征在于內(nèi)夾套中心管比內(nèi)夾套長出一小段。
8.按照權(quán)利要求4所述的專用設(shè)備，其特征在于內(nèi)、外夾套均襯有加強(qiáng)筋。
9.按照權(quán)利要求4所述的專用設(shè)備，其特征在于火頭下裝有小輪。
全文摘要
一種用黃磷電爐尾氣加熱水的工藝及設(shè)備，與電爐法生產(chǎn)黃磷副產(chǎn)尾氣的利用有關(guān)，目的在于提供一種能節(jié)約黃磷生產(chǎn)能源、又能安全穩(wěn)定地利用尾氣加熱水的工藝及設(shè)備。本發(fā)明將低溫漂洗水和高溫保溫水同時用專用熱水鍋爐分別加熱，然后分別送往所需的工藝過程，兩種熱水自成系統(tǒng)。本發(fā)明中的專用熱水鍋爐是開放式雙夾套的熱水鍋爐，由火頭、內(nèi)外夾套、集氣室、煙囪構(gòu)成。本發(fā)明的工藝和設(shè)備用于黃磷企業(yè)，可節(jié)約能耗，降低成本，改善環(huán)境。
文檔編號F24H1/22GK1101414SQ93118669
公開日1995年4月12日 申請日期1993年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月7日
發(fā)明者周開勛 申請人:貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)黃磷廠