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一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法

文檔序號(hào):3433163閱讀:674來源:國知局
專利名稱:一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)黃磷的方法,特別涉及一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法。
背景技術(shù)
黃磷是一種非常重要的、無法替代的化工原料,用它作原料可以生產(chǎn)出磷酸、農(nóng)藥、洗滌劑、磷肥等數(shù)百種產(chǎn)品,廣泛使用在肥料工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)藥工業(yè)、電子工業(yè)、紡織工業(yè)、飼料工業(yè)、玻璃工業(yè)、冶金工業(yè)和陶瓷工業(yè)等,在國防工業(yè)上也有重要地位;黃磷的生產(chǎn)原理是將磷礦石和還原劑焦丁在電爐的高溫下起還原反應(yīng),將五氧化二磷中的磷還原成單質(zhì)磷,同時(shí)產(chǎn)生出大量的尾氣,尾氣中一氧化碳的含量要占80-90%,目前的黃磷生產(chǎn)除少量用于烘干原料外,絕大部分都放空燃燒掉,所以我們看到的黃磷廠都有一把熊熊大火在燃燒,這種生產(chǎn)工藝除浪費(fèi)了大量的能源外,還污染環(huán)境,因?yàn)槟壳包S磷的吸收系統(tǒng)都無法將煙氣里的磷吸收干凈,總有少量的磷在排空后燃燒成五氧化二磷,遇水后變成磷酸,形成酸雨,對(duì)環(huán)境造成危害。而且它的生產(chǎn)過程還是高耗能和高污染的。所謂高耗能,因?yàn)槊可a(chǎn)一噸黃磷至少要消耗14000千瓦時(shí)電和1.6噸碳,所以很多地方將它稱為“載能工業(yè)”,在能源越來越緊的時(shí)代,黃磷生產(chǎn)常常做為限產(chǎn)對(duì)象;所謂高污染,是它在生產(chǎn)過程中,要產(chǎn)生許多的廢氣、廢水、廢渣,目前的處理技術(shù)除廢水采用內(nèi)循環(huán)式的封閉運(yùn)行,基本不產(chǎn)生污染外,廢氣和廢渣的處理都是不到位的,仍然存在著污染。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的在于提供一種能將生產(chǎn)黃磷時(shí)產(chǎn)生的尾氣綜合利用,使黃磷生產(chǎn)成本降低,黃磷生產(chǎn)的污染減少的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為,一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,主要包括將原料破碎、篩分、干燥、入黃磷爐將磷還原出來,其特征在于,黃磷爐尾氣引入發(fā)電裝置發(fā)電,發(fā)電后的尾氣引入靜態(tài)干燥器中干燥焦丁。
發(fā)電裝置為蒸氣發(fā)電裝置、燃?xì)獍l(fā)電裝置、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電裝置或微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置。
發(fā)電裝置為蒸氣發(fā)電裝置的環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于發(fā)電裝置為蒸氣發(fā)電裝置的本發(fā)明由以下步驟組成(1)磷礦石、還原劑、助熔劑等各原料經(jīng)破碎、篩分、干燥、稱重、混合均勻后送入黃磷爐,在黃磷爐電極間的高溫作用下,磷礦石中的五氧化二磷與焦丁中的碳產(chǎn)生還原反應(yīng),將磷還原出來,并產(chǎn)生尾氣一氧化碳,化學(xué)方程式為2P2O5+10C=P4+10CO;(2)黃磷爐內(nèi)產(chǎn)生的氣態(tài)黃磷經(jīng)過吸收塔后液化,進(jìn)入收磷槽將磷與雜質(zhì)分離,得到黃磷;(3)吸收塔里的尾氣經(jīng)過尾氣隔離器后,尾氣中少量的磷蒸氣被冷卻成液態(tài)磷,回收;(4)處理后的尾氣經(jīng)真空泵一部分送入鍋爐燃燒,另一部分進(jìn)入轉(zhuǎn)鍋;(5)送入鍋爐內(nèi)的尾氣與經(jīng)空氣預(yù)熱器后的空氣一起燃燒,燃燒后的煙氣經(jīng)熱交換器二和空氣預(yù)熱器降溫后送入靜態(tài)干燥器中干燥原料;(6)自來水處理為軟水,進(jìn)入熱交換器二中加熱,送入熱交換器一中加熱成蒸汽,再送入鍋爐內(nèi)加熱成過熱蒸汽后匯聚在汽包中;(7)汽包中的蒸汽經(jīng)主蒸汽管送入汽輪發(fā)電機(jī)中推動(dòng)汽輪機(jī)作功,轉(zhuǎn)動(dòng)的汽輪機(jī)帶動(dòng)同軸的發(fā)電機(jī)做功,做完功的低溫低壓蒸汽一部分進(jìn)入全廠蒸汽系統(tǒng),另一部分蒸汽進(jìn)入冷凝器,冷凝為熱水后返回?zé)峤粨Q器二加熱循環(huán)使用;(8)電氣系統(tǒng)與轉(zhuǎn)鍋的電動(dòng)閥門聯(lián)動(dòng);(9)將生產(chǎn)過程中的含磷廢渣進(jìn)入轉(zhuǎn)鍋,待轉(zhuǎn)鍋里的含水廢渣溫度升至100度后,廢渣中的水成為水蒸汽,廢渣中殘余磷成為氣態(tài)磷,經(jīng)導(dǎo)氣管導(dǎo)出后,經(jīng)水冷卻,成為液態(tài)磷。
發(fā)電裝置為燃?xì)獍l(fā)電裝置的本發(fā)明由以下步驟組成(1)尾氣隔離器里出來的一氧化碳?xì)怏w送到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室里與燃?xì)廨啓C(jī)自帶的空氣壓縮機(jī)來的壓縮空氣一起燃燒,使之成為高溫、高壓的燃?xì)猓?2)燃?xì)庠谕钙街信蛎涀鞴?,推?dòng)透平帶動(dòng)壓氣機(jī)和外負(fù)荷轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn),(3)從透平中排出的廢氣經(jīng)換熱器降溫至300℃后再送至靜態(tài)干燥器,(4)換熱器里的水被加熱成蒸汽后供給黃磷精制和包裝,還有部分水加熱成熱水后供給黃磷爐用。
靜態(tài)干燥器在封閉容器頂部設(shè)有排氣孔,下料口設(shè)在容器頂部,容器底部為錐形,出料口設(shè)在容器底部,出料口處設(shè)有閘門,在容器底部設(shè)有熱風(fēng)口,在容器中部設(shè)有熱風(fēng)口。
目前在冶金行業(yè)中開始利用高爐尾氣發(fā)電,高爐尾氣雜質(zhì)多、熱值低,利用高爐尾氣發(fā)電需要解決如何從高爐尾氣中去除雜質(zhì)、提高其熱值等技術(shù)問題。生產(chǎn)黃磷所產(chǎn)生的尾氣熱值高,但煙氣中含有磷,磷為易燃物質(zhì),放入空氣中則污染環(huán)境;利用時(shí)如果處理不當(dāng)則可能造成安全問題。本發(fā)明是先去除尾氣中的殘余磷,再將氣體處理為能適用于各種發(fā)電設(shè)備的氣體。
本發(fā)明中過熱蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)做功,轉(zhuǎn)動(dòng)的汽輪機(jī)帶動(dòng)同軸的發(fā)電機(jī)做功,它的工作原理與普通火力發(fā)電機(jī)組完全一樣,本發(fā)明中的電氣系統(tǒng)與普通火力發(fā)電廠的電氣部分相類似,只是它需要與轉(zhuǎn)鍋的電動(dòng)閥門聯(lián)動(dòng),轉(zhuǎn)鍋起到調(diào)節(jié)作用,當(dāng)由于某種原因造成發(fā)電用蒸汽不夠時(shí),即關(guān)閉轉(zhuǎn)鍋閥門,以保證發(fā)電所需尾氣,當(dāng)供給發(fā)電的尾氣有余時(shí),則提供給轉(zhuǎn)鍋;尾氣隔離器的任務(wù)就是去除尾氣里的磷,并把后面的工序與吸收塔隔離;由于電爐在密封不好時(shí)會(huì)漏進(jìn)空氣,生成五氧化二磷,所以尾氣隔離器里的水有可能含磷酸,故需將這些水循環(huán)出來,一方面對(duì)其冷卻,另一方面要調(diào)節(jié)其至弱堿性;靜態(tài)干燥器實(shí)際就像一個(gè)原料干燥和堆放場(chǎng),它的容積較大,裝的焦丁足夠電爐一天的用量,熱空氣慢慢的、持續(xù)的通過潮濕的焦丁,將焦丁蜂窩狀組織中的水分帶出,焦丁被緩慢烘干,干燥得比較透徹,焦丁到出口時(shí)已完全是室溫了,對(duì)運(yùn)輸皮帶沒有熱損失;焦丁在靜態(tài)干燥器內(nèi)緩慢運(yùn)動(dòng),不會(huì)使焦丁產(chǎn)生新的灰粉,克服了動(dòng)態(tài)干燥中產(chǎn)生的灰粉污染,而且焦丁損耗最小,對(duì)環(huán)境污染也最小,靜態(tài)烘干還可節(jié)約翻動(dòng)物料的設(shè)備及動(dòng)力。在黃磷生產(chǎn)的過程中,都會(huì)產(chǎn)生很多廢渣,如泥磷、窄流池中的廢渣、沉淀池里的泥槳等,由于這些廢渣都有一個(gè)共同的特點(diǎn)它們中不同程度的含有磷,只要見了空氣就會(huì)燃燒,生成五氧化二磷,這是對(duì)人體有害的氣體,對(duì)環(huán)境污染很大,根據(jù)黃磷的物理特性,它在低于40度時(shí)為固態(tài),40至180度時(shí)為液態(tài),高于180度就變成了氣態(tài),將含磷廢渣放入轉(zhuǎn)鍋,廢渣中的殘余磷變成氣態(tài)磷,這些氣體經(jīng)導(dǎo)氣管導(dǎo)出后,再經(jīng)過冷水冷卻,就變成液態(tài)磷,而轉(zhuǎn)鍋里剩下的渣可用來做磷肥和改良土壤,沉淀池里的廢渣就是含磷酸氫鈣的肥料,使廢渣對(duì)環(huán)境的污染降至最小,轉(zhuǎn)鍋還有另一個(gè)作用,在換電極或黃磷爐發(fā)生其它異常情況導(dǎo)致尾氣減少時(shí),為了使發(fā)電用尾氣相對(duì)穩(wěn)定,用轉(zhuǎn)鍋的尾氣可以調(diào)節(jié),供轉(zhuǎn)鍋尾氣的閥門可以由尾氣發(fā)電的功率進(jìn)行控制,確保發(fā)電功率比較穩(wěn)定。
尾氣在經(jīng)過尾氣隔離器時(shí),尾氣里的磷會(huì)絕大部分被回收。如果尾氣隔離器的回收效率按80%計(jì),一臺(tái)年產(chǎn)1萬噸的黃磷爐每年即可回收黃磷24噸,同時(shí)減少了向空氣中排放的污染物——黃磷24噸。按每克一氧化碳可折合標(biāo)煤0.82克,月產(chǎn)黃磷1000噸,每一小時(shí)產(chǎn)1.375噸黃磷,尾氣中含一氧化碳3.1噸,折合標(biāo)煤2.55噸,利用尾氣發(fā)電每一小時(shí)可發(fā)電3100kwh,即可平均裝機(jī)為3100kw,節(jié)約電力為15%,黃磷單耗也降低15%。
本發(fā)明所述的黃磷生產(chǎn)方法,充分利用了黃磷在還原反應(yīng)中的尾氣,將尾氣燃燒所產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電和干燥原料,節(jié)約了大量的能源,降低消耗,降低成本外,此外將原料的動(dòng)態(tài)干燥變?yōu)殪o態(tài)干燥,也減少了焦丁的損耗和對(duì)空氣的污染,同時(shí)在處理泥磷、窄流池中的廢渣、沉淀池中的污泥等廢渣采用了轉(zhuǎn)鍋,將含磷廢渣中的磷基本上都回收回來了,增加了黃磷的產(chǎn)量,增加了經(jīng)濟(jì)效益,還大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染。


圖1為用蒸汽發(fā)電裝置的本發(fā)明的原理框圖。
圖2為用燃?xì)獍l(fā)電裝置的本發(fā)明的原理框圖。
圖3為本發(fā)明靜態(tài)干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)作為發(fā)電裝置的本發(fā)明的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明,但不限于本實(shí)施例。
實(shí)施例1 采用蒸氣發(fā)電裝置的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法磷礦石、還原劑、助熔劑等各原料經(jīng)破碎、篩分、干燥、稱重、混合均勻后送入黃磷爐,將磷礦石、還原劑焦丁、助熔劑硅石等原料通過靜態(tài)干燥器進(jìn)行干燥,原料烘干后進(jìn)電爐可以大大降低電能消耗。靜態(tài)干燥器為封閉容器,其截面可為圓形、矩形或其它形狀,頂部設(shè)有排氣管(3),排氣管上設(shè)有引風(fēng)機(jī),排氣管的大小及數(shù)量是根據(jù)容量而設(shè)計(jì),下料口(4)設(shè)在容器頂部,容器底部為錐形,出料口(7)設(shè)在容器底部,出料口處設(shè)有閘門(8),在容器底部設(shè)有熱風(fēng)口(1),在容器中部設(shè)有熱風(fēng)口(2);當(dāng)?shù)谝淮窝b料時(shí),先裝至熱風(fēng)口(2)以下,開啟熱風(fēng)口(1),待容器內(nèi)焦丁干燥24小時(shí)后,容器上部裝入焦丁,關(guān)閉熱風(fēng)口(1),開啟熱風(fēng)口(2),容器下部的焦丁冷卻后可開啟閘門出料,在出料口下部設(shè)一振動(dòng)篩(9),焦丁經(jīng)振動(dòng)篩后進(jìn)入輸送帶,容器內(nèi)又可加入待干燥的焦丁。在用靜態(tài)干燥器中干燥焦丁時(shí),干燥用的熱空氣不得超過300度,因?yàn)樵诟稍锝苟r(shí)焦丁里的水分變成水蒸汽,如果水蒸汽的溫度達(dá)到300度時(shí),它會(huì)與碳發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生一氧化碳和氫氣,產(chǎn)生的一氧化碳與空氣混合到一定比例后,在某種特定條件下,有可能發(fā)生爆炸,生產(chǎn)中一定要加強(qiáng)進(jìn)氣溫度的監(jiān)控。磷礦石和硅石的組織緊密,也可以耐受較高的溫度,干燥這些原料時(shí)的進(jìn)氣溫度可以較高,就可以采用燒轉(zhuǎn)鍋的煙氣。原料干燥后送入黃磷爐內(nèi),在電爐電極間產(chǎn)生的高溫作用下,磷礦石中的五氧化二磷與焦丁中的碳產(chǎn)生還原反應(yīng),將磷還原出來,同時(shí)產(chǎn)生出大量的尾氣一氧化碳,該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),熱源為電爐電能,黃磷爐內(nèi)產(chǎn)生的氣態(tài)黃磷經(jīng)過吸收塔后,大部分被變成液態(tài)黃磷,進(jìn)入收磷槽內(nèi),與一同進(jìn)入收磷槽內(nèi)的還有許多泥,在精制槽內(nèi)將磷和泥分開,生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品——黃磷。經(jīng)過吸收塔后的尾氣經(jīng)過尾氣隔離器后進(jìn)一步將尾氣中含量很少的磷蒸氣用水冷卻成液態(tài)磷,進(jìn)行回收,尾氣隔離器的任務(wù)就是去除尾氣里的磷,并把后面的工序與吸收塔隔離;因磷的露點(diǎn)為180.7度,所以隔離器里面的水溫要控制在40-80度,底部要有斜面,讓析出的磷可以集中回收,必要時(shí)還要通蒸汽升溫;由于電爐在密封不好時(shí)會(huì)漏進(jìn)空氣,生成五氧化二磷,所以尾氣隔離器里的水有可能含磷酸,需將這些水循環(huán)出來進(jìn)行處理,一方面用水對(duì)其冷卻,另一方面要加石灰水進(jìn)行中和,至弱堿性。為了保證黃磷爐的工藝不變,即黃磷爐內(nèi)為5-10mm水柱的微正壓,吸收塔內(nèi)為微負(fù)壓,經(jīng)處理后的尾氣經(jīng)真空泵后再送入鍋爐內(nèi)燃燒,為了保證在換電極或其它異常爐況時(shí)發(fā)電的穩(wěn)定性,經(jīng)過真空泵后的尾氣要分出部分來經(jīng)電動(dòng)閥門控制后用于轉(zhuǎn)鍋燒泥磷。進(jìn)入鍋爐內(nèi)的尾氣與空氣預(yù)熱器來的熱空氣一起在鍋爐內(nèi)燃燒,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),尾氣燃燒排氣溫度大于1100度,將鍋爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量經(jīng)多級(jí)熱交換器后,把熱量傳遞給做功介質(zhì);燃燒后的煙氣再經(jīng)過熱交換器二和空氣予熱器降溫,最后送入靜態(tài)干燥器去干燥焦丁;經(jīng)過靜態(tài)干燥器降溫后的煙氣與焦丁中揮發(fā)出的水分一起排入大氣。為了在發(fā)電設(shè)備故障或設(shè)備檢修時(shí)不影響黃磷爐的生產(chǎn),黃磷爐原有的尾氣排放系統(tǒng)不能撤除,尾氣發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)關(guān)閉閥門;自來水經(jīng)過水處理設(shè)備后轉(zhuǎn)變?yōu)檐浰M(jìn)入熱交換器二中加熱,再送入熱交換器一中加熱成蒸汽,再送入鍋爐內(nèi)加熱成過熱蒸汽,最后匯聚在汽包中,用以推動(dòng)汽輪機(jī)做功,將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,經(jīng)過汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)變,將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,又送回電爐內(nèi)做功,它的工作原理與普通火力發(fā)電機(jī)組完全一樣,這種汽包與普通火力發(fā)電廠的汽包不同,它只起儲(chǔ)蓄蒸汽和汽水分離的作用,汽包中的蒸汽經(jīng)主蒸汽管送入汽輪發(fā)電機(jī)中推動(dòng)汽輪機(jī)作功,做完功的低溫低壓蒸汽一部分進(jìn)入全廠蒸汽系統(tǒng),用于精制磷和包裝成品磷等用途,另一部分蒸汽則進(jìn)入冷凝器,冷凝為熱水后返回?zé)峤粨Q器二加熱循環(huán)使用;本實(shí)施例中的電氣系統(tǒng)與普通火力發(fā)電廠的電氣部分相同,只是它需要與轉(zhuǎn)鍋電動(dòng)閥門聯(lián)動(dòng),當(dāng)由于某種原因造成發(fā)電用蒸汽不夠時(shí),要即時(shí)關(guān)閉轉(zhuǎn)鍋閥門,以保證發(fā)電所需尾氣;在黃磷生產(chǎn)的過程中,都會(huì)產(chǎn)生很多廢渣,如泥磷、窄流池中的廢渣、沉淀池里的泥槳等,由于這些廢渣都有一個(gè)共同的特點(diǎn)它們中不同程度的含有磷,只要見了空氣就會(huì)燃燒,生成五氧化二磷,這是對(duì)人體有害的氣體,對(duì)環(huán)境污染很大,將含磷廢渣放入轉(zhuǎn)鍋,只是注意在用泥漿泵裝廢渣時(shí),不要讓廢渣接觸空氣;待鍋裝好后,將鍋密閉,然后將鍋慢慢旋轉(zhuǎn),下面用尾氣燃燒,待鍋里的含水廢渣溫度升到100度后,里面的水變成水蒸汽,磷變成氣態(tài)磷,這些氣體經(jīng)導(dǎo)氣管導(dǎo)出后,再經(jīng)過冷水冷卻,就變成液態(tài)磷了。而鍋里剩下的渣就變成不含磷的灰狀廢渣,廢渣可用來做磷肥和改良土壤,沉淀池里的廢渣就是含磷酸氫鈣的肥料,轉(zhuǎn)鍋還有一個(gè)作用,那就是在換電極或黃磷爐發(fā)生其它異常情況導(dǎo)致尾氣減少時(shí),為了使發(fā)電用尾氣相對(duì)穩(wěn)定,用于轉(zhuǎn)鍋的尾氣可以調(diào)節(jié),甚至完全停供都行。所以供轉(zhuǎn)鍋尾氣的閥門可以由尾氣發(fā)電的功率進(jìn)行控制,確保發(fā)電功率比較穩(wěn)定。
實(shí)施例2 采用燃?xì)獍l(fā)電裝置的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法黃磷生產(chǎn)方法與實(shí)施例1相同。燃?xì)獍l(fā)電裝置為,將尾氣隔離器里出來的一氧化碳?xì)怏w送到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室里與燃?xì)廨啓C(jī)自帶的空氣壓縮機(jī)來的壓縮空氣一起燃燒,使之成為高溫、高壓的燃?xì)猓細(xì)庠谕钙街信蛎涀鞴?,推?dòng)透平帶動(dòng)壓氣機(jī)和外負(fù)荷轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn),從透平中排出的廢氣經(jīng)換熱器降溫至300℃后再送至靜態(tài)干燥器去干燥焦丁,換熱器里的水被加熱成蒸汽后供給黃磷精制和包裝,還有部分水加熱成熱水后供給黃磷爐用;這樣,燃?xì)廨啓C(jī)就把尾氣中一氧化碳里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,再把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,與燃?xì)廨啓C(jī)同軸的發(fā)電機(jī)又把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。由于我國近年來燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)發(fā)展很快,它可以采用發(fā)熱值較低的一氧化碳為燃料。
采用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電有熱效率高,節(jié)能效果好;每千瓦單位投資低;調(diào)峰性能好,啟??旖荩徽嫉厣?、耗水量小、建廠周期短、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),是黃磷爐尾氣發(fā)電的優(yōu)選發(fā)電機(jī)型。
實(shí)施例3 采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電裝置的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法黃磷生產(chǎn)方法與實(shí)施例1相同。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電裝置為,尾氣隔離器里出來的一氧化碳?xì)怏w經(jīng)真空泵送到燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的燃燒室里與壓縮空氣一起燃燒,使之成為高溫、高壓的燃?xì)?;燃?xì)庠跉飧字兄信蛎涀鞴Γ苿?dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),經(jīng)偏心軸轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;從氣缸中排出的廢氣經(jīng)換熱器降溫至300℃以下后再送至靜態(tài)干燥機(jī);換熱器里的水被加熱成蒸汽后供給其它生產(chǎn)工序使用,還有部分水加熱成熱水后供給黃磷爐用。
由于采用了電控混合技術(shù),解決了燃?xì)鉂舛炔环€(wěn)定、壓力波動(dòng)大而影響燃?xì)馊紵环€(wěn)定的問題;利用予燃室、電子點(diǎn)火技術(shù)加大點(diǎn)火能量,保證了低熱值燃?xì)獾恼|c(diǎn)火;利用多點(diǎn)電控、復(fù)合增壓技術(shù)控制高含氫燃料的燃燒;采用全電子管理技術(shù)提高了機(jī)組的監(jiān)控水平,保證了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的工作原理與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)無異,需要火花塞點(diǎn)火,由于內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的核心區(qū)域工作溫度可達(dá)1400℃,使其效率大大超過了蒸汽輪機(jī),甚至超過了燃?xì)廨啓C(jī),其效率一般可達(dá)30-40%;同時(shí)它還具有設(shè)備集成度高、安裝快捷、對(duì)氣體中的粉塵要求不高、基本不需要水、設(shè)備的單位千瓦造價(jià)比較低等特點(diǎn)。但它也有當(dāng)氣體熱值低時(shí)發(fā)電機(jī)出力下降、運(yùn)行時(shí)要經(jīng)常更換機(jī)油和火花塞、消耗材料比較多等缺點(diǎn)。由于其結(jié)構(gòu)緊湊、單機(jī)重量輕、體積小、移動(dòng)方便、建站靈活、周期短、燃?xì)獠恍杓訅?,壓力不低?.5Kpa即可、燃?xì)庾兓瘯r(shí)可隨時(shí)調(diào)整發(fā)電容量,機(jī)組啟停快捷,大修周期約二萬小時(shí)。由于發(fā)電機(jī)容量小,只能在400V處并網(wǎng),可將發(fā)電系統(tǒng)并在全廠的廠用電母線上;這樣,所發(fā)電力先在全廠消耗,多余部分再上網(wǎng),并網(wǎng)變壓器選為400V/35KV的升壓變壓器,這樣可減少廠用變壓器的損耗。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的尾氣溫度為450℃左右,經(jīng)換熱器降為300℃以下后供靜態(tài)干燥器用后排空,熱交換器產(chǎn)生的蒸汽供精制磷和包裝磷用。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的冷卻熱水(近100℃)一部份供吸收塔熱水,一部份用于熱交換器里蒸汽的進(jìn)水口,這樣進(jìn)水溫度已近100℃,用于產(chǎn)生蒸汽的熱量就不多了。
實(shí)施例4 采用微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法黃磷生產(chǎn)方法與實(shí)施例1相同。尾氣隔離器里出來的一氧化碳?xì)怏w經(jīng)真空泵送到燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的燃燒室里與壓縮空氣一起燃燒,使之成為高溫、高壓的燃?xì)?;燃?xì)庠跉飧字兄信蛎涀鞴Γ苿?dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),經(jīng)偏心軸轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;從氣缸中排出的廢氣經(jīng)換熱器降溫至300℃以下后再送至靜態(tài)干燥機(jī);換熱器里的水被加熱成蒸汽后供給其它生產(chǎn)工序使用,還有部分水加熱成熱水后供給黃磷爐用。
微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置的工作原理相當(dāng)于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)加上燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)技術(shù),它采用了離心式渦輪設(shè)計(jì),而不是目前燃?xì)廨啓C(jī)普遍采用的軸流式渦輪,離心式渦輪可以將壓氣機(jī)和動(dòng)力渦輪共同鑄造在一個(gè)輪盤上,制造工藝簡(jiǎn)單,體積也比較??;由于回?zé)峒夹g(shù)的運(yùn)用,將燃?xì)廨啓C(jī)高溫?zé)煔庵械挠酂嶂苯蛹訙亟?jīng)過壓縮的功質(zhì)空氣,一方面可以回收能量,另一方面可以提高燃燒室燃燒的基礎(chǔ)溫度,大大提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率。目前正在研究將航天飛機(jī)上使用的陶瓷隔熱瓦技術(shù)用到微燃機(jī)上,它可以承受遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過各種金屬熔化溫度的高溫極限,并具有很高的強(qiáng)度,而且制造簡(jiǎn)單,加工成本低,能夠適應(yīng)各種燃料而不被腐蝕。予計(jì)在不遠(yuǎn)的將來,微型燃?xì)廨啓C(jī)就能制造出來,那時(shí),性能優(yōu)越、價(jià)格低廉的微燃機(jī)將是黃磷爐尾氣發(fā)電的首選機(jī)型。采用微燃機(jī)的原理框圖與采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的原理框圖完全一樣。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,主要包括將原料破碎、篩分、干燥、入黃磷爐將磷還原出來,其特征在于,黃磷爐尾氣引入發(fā)電裝置發(fā)電,發(fā)電后的尾氣引入靜態(tài)干燥器中干燥焦丁。
2.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于發(fā)電裝置為蒸氣發(fā)電裝置的本發(fā)明由以下步驟組成(1)磷礦石、還原劑、助熔劑等各原料經(jīng)破碎、篩分、干燥、稱重、混合均勻后送入黃磷爐,在黃磷爐電極間的高溫作用下,磷礦石中的五氧化二磷與焦丁中的碳產(chǎn)生還原反應(yīng),將磷還原出來,并產(chǎn)生尾氣一氧化碳,化學(xué)方程式為2P2O6+10C=P4+10CO;(2)黃磷爐內(nèi)產(chǎn)生的氣態(tài)黃磷經(jīng)過吸收塔后液化,進(jìn)入收磷槽將磷與雜質(zhì)分離,得到黃磷;(3)吸收塔里的尾氣經(jīng)過尾氣隔離器后,尾氣中少量的磷蒸氣被冷卻成液態(tài)磷,回收;(4)處理后的尾氣經(jīng)真空泵一部分送入鍋爐燃燒,另一部分進(jìn)入轉(zhuǎn)鍋;(5)送入鍋爐內(nèi)的尾氣與經(jīng)空氣預(yù)熱器后的空氣一起燃燒,燃燒后的煙氣經(jīng)二級(jí)熱交換器和空氣預(yù)熱器降溫后送入靜態(tài)干燥器中干燥原料;(6)自來水處理為軟水,進(jìn)入熱交換器二中加熱,送入熱交換器一中加熱成蒸汽,再送入鍋爐內(nèi)加熱成過熱蒸汽后匯聚在汽包中;(7)汽包中的蒸汽經(jīng)主蒸汽管送入汽輪發(fā)電機(jī)中推動(dòng)汽輪機(jī)作功,轉(zhuǎn)動(dòng)的汽輪機(jī)帶動(dòng)同軸的發(fā)電機(jī)做功,做完功的低溫低壓蒸汽一部分進(jìn)入全廠蒸汽系統(tǒng),另一部分蒸汽進(jìn)入冷凝器,冷凝為熱水后返回?zé)峤粨Q器二加熱循環(huán)使用;(8)電氣系統(tǒng)與轉(zhuǎn)鍋的電動(dòng)閥門聯(lián)動(dòng);(9)將生產(chǎn)過程中的含磷廢渣進(jìn)入轉(zhuǎn)鍋,待轉(zhuǎn)鍋里的含水廢渣溫度升至100度后,廢渣中的水成為水蒸汽,廢渣中殘余磷成為氣態(tài)磷,經(jīng)導(dǎo)氣管導(dǎo)出后,經(jīng)水冷卻,成為液態(tài)磷。
3.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于,在步驟(5)中所述的采用靜態(tài)干燥器干燥焦丁時(shí)的溫度不超過300℃,干燥時(shí)間以焦丁中所含水分達(dá)到要求為限。
4.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于,在步驟(1)中所述的黃磷爐內(nèi)為5-10mm水柱的微正壓,吸收塔內(nèi)為2-3mm水柱的微負(fù)壓。
5.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于,在步驟(3)中尾氣隔離器里水的溫度要控制在40-80℃,底部要有斜面。
6.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于,發(fā)電裝置為燃?xì)獍l(fā)電裝置的發(fā)電方法由以下步驟組成(1)尾氣隔離器里出來的一氧化碳?xì)怏w送到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室里與燃?xì)廨啓C(jī)自帶的空氣壓縮機(jī)來的壓縮空氣一起燃燒,使之成為高溫、高壓的燃?xì)猓?2)燃?xì)庠谕钙街信蛎涀鞴?,推?dòng)透平帶動(dòng)壓氣機(jī)和外負(fù)荷轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn);(3)從透平中排出的廢氣經(jīng)換熱器降溫至300℃后再送至靜態(tài)干燥機(jī);(4)換熱器里的水被加熱成蒸汽后供給其它生產(chǎn)工序使用,還有部分水加熱成熱水后供給黃磷爐用。
7.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于,發(fā)電裝置為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的發(fā)電方法由以下步驟組成,(1)尾氣隔離器里出來的一氧化碳?xì)怏w經(jīng)真空泵送到燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的燃燒室里與壓縮空氣一起燃燒,使之成為高溫、高壓的燃?xì)猓?2)燃?xì)庠跉飧字兄信蛎涀鞴Γ苿?dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),經(jīng)偏心軸轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;(3)從氣缸中排出的廢氣經(jīng)換熱器降溫至300℃以下后再送至靜態(tài)干燥機(jī);(4)換熱器里的水被加熱成蒸汽后供給其它生產(chǎn)工序使用,還有部分水加熱成熱水后供給黃磷爐用。
8.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于,發(fā)電裝置為微型燃?xì)廨啓C(jī)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,其特征在于,靜態(tài)干燥器在封閉容器頂部設(shè)有排氣孔(3),下料口(4)設(shè)在容器頂部,容器底部為錐形,出料口(7)設(shè)在容器底部,出料口處設(shè)有閘門(8),在容器底部設(shè)有熱風(fēng)口(1),在容器中部設(shè)有熱風(fēng)口(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)黃磷的方法,主要包括將原料破碎、篩分、干燥、入黃磷爐將磷還原出來,其特征在于,黃磷爐尾氣引入發(fā)電裝置發(fā)電,發(fā)電后的尾氣引入靜態(tài)干燥器中干燥焦丁。本發(fā)明所述的黃磷生產(chǎn)方法,充分利用了黃磷在還原反應(yīng)中的尾氣,將尾氣燃燒所產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電和干燥原料,節(jié)約了大量的能源,降低消耗,降低成本外,此外將原料的動(dòng)態(tài)干燥變?yōu)殪o態(tài)烘干,也減少了焦丁的損耗和對(duì)空氣的污染,同時(shí)在處理泥磷、窄流池中的廢渣、沉淀池中的污泥等廢渣采用了轉(zhuǎn)鍋,將含磷廢渣中的磷基本上都回收回來了,增加了黃磷的產(chǎn)量,增加了經(jīng)濟(jì)效益,還大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)C01B25/00GK1970438SQ20061012111
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者楊炯心, 楊波 申請(qǐng)人:楊炯心
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