[實用新型]一種利用電爐制磷尾氣的燃氣輪機發電系統

有效

• 申請號: 201020218177.6
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN201705472U
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 龔景松;宋耀祖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F02C3/20
• 分類號: F02C3/20;F01D15/10
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本實用新型屬于熱能的回收與利用技術領域，特別涉及一種利用電爐法制磷生產工藝排放的制磷尾氣的燃氣輪機發電技術。?

背景技術

磷和磷酸是磷化物、磷酸鹽等生產的重要基礎化工原料。將磷從礦石中提煉出來基本是采用電爐法制磷。將磷礦石、硅石、焦碳按照一定比例配料混合，在電爐內使磷礦石中的磷元素被還原成單質磷，焦碳則被氧化成CO，經過三級噴淋冷卻，使氣相的單質磷冷凝為液態磷并與大部分粉塵一起，隨噴淋水進入磷回收系統。電爐法制磷生產過程中除了得到磷產品外，還帶有大量的副產物，如：爐渣、磷鐵、尾氣和泥磷等。其中，生產1噸黃磷可同時產生尾氣2500～3000m³(標態)。尾氣中含有的氣體的體積含量為：CO為85％～95％、CO₂為2％～4％、O₂為0.1％～0.5％，磷(P₄+PH₃)約1g/m³(標準狀況)，熱值為10.5～11.0MJ/m³(標態)，屬比較好的高熱值燃料氣。目前，云南省黃磷生產能力占全國的60％以上，尾氣利用率僅為20％～25％，多余的氣體只能點火放散，成為云南省主要大氣污染源之一。如果能夠將這些尾氣加以有效利用，不僅可降低黃磷生產成本，還可節約能源、減少對環境的污染。?

目前在如何利用電爐制磷尾氣方面，已經有了一些研究和開發。?

一、利用制磷尾氣生產甲醇、甲酸等化工產品。專利ZL02113667.X提出了一種制磷尾氣固定床催化氧化凈化的方法。工藝由堿洗、催化氧化等部分組成。并已經有小型的示范裝置在運行。但是從總體上看，凈化工藝比較復雜，目前的規模還無法滿足大規模工業應用的需要。?

二、利用制磷尾氣的燃燒，提供熱能。尾氣直接燃燒時存在如下的問題：主要成分CO燃燒后產物為CO₂，不會對設備產生不良影響。影響較大的是微量的磷、硫元素，這些物質燃燒后形成硫、磷的氧化物，對設備造成高溫腐蝕，嚴重的會導致設備的報廢。因此在使用前需要對尾氣進行預處理。專利ZL95104653.5公開了一種制磷尾氣的利用方法及裝置，將收集的制磷尾氣經過水洗后加壓，送入鍋爐，與煤混燒，得到蒸汽。ZL200610010730.5公開了一種尾氣余熱綜合平衡利用系統，在滿足黃磷生產原料烘干熱能需要外，盡可能多發電供制磷電爐用電。該系統包括尾氣預處理凈化、蓄熱式燃燒換熱、余熱鍋爐、熱風、熱水、汽輪機發電、供配電及自動控制等子系統組成。上面這兩種利用方式都是利用制磷尾氣產生蒸汽，利用蒸汽輪機發電，由于所產生的蒸汽的參數不高，導致制磷尾氣化學能轉換成電能的轉化效率還?不是很高。?

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種利用制磷尾氣的燃氣輪機發電系統，旨在有效利用電爐制磷尾氣中富含的CO的化學能，使之通過燃燒轉化成高溫、高壓的燃氣推動燃氣輪機做功，得到電力輸出；不但可以解決目前制磷尾氣大部分點火放散對環境的污染，而且可以作為一種燃料加以利用。?

本實用新型的技術方案如下：?

一種利用制磷尾氣的燃氣輪機發電系統，其特征在于：該系統依次包括熔磷電爐、凈化吸收塔、制磷尾氣壓縮機、燃氣穩壓器、燃燒室、燃氣輪機、空氣壓縮機、換熱器以及發電機；所述的熔磷電爐通過氣體管路依次與所述的凈化吸收塔、制磷尾氣壓縮機、燃氣穩壓器、燃燒室、燃氣輪機和換熱器相連接；所述的空氣壓縮機、發電機與燃氣輪機安裝在同一轉軸上；所述的燃燒室包括燃料噴嘴、一次風旋流器、二次風旋流器、點火器、火焰檢測器和燃燒室出口，該燃燒室采用雙層套筒式結構，并在燃燒室的內筒壁上開有冷卻用的空氣孔；所述的空氣壓縮機通過氣體管路經換熱器與所述的燃燒室的一次風旋流器入口、二次風旋流器入口以及雙層套筒之間的環隙端口連接。?

本實用新型的技術特征還在于：在燃燒室的內套筒的內壁和燃氣輪機的葉片上分別噴涂一層耐高溫耐腐蝕的陶瓷涂層。?

本實用新型所具有以下優點或突出性效果：?

①能夠更大限度的利用電爐制磷尾氣的化學能，使之轉變成高品位的電能。制磷尾氣經過凈化后進入燃氣輪機燃燒室燃燒后形成的高溫高壓燃氣推動燃氣輪機做功，帶動發動機發電；這樣可以結束現有制磷尾氣直接點火放散狀況，從而避免了對能源的大量浪費，以及對環境造成的氣體污染和熱污染。同時，燃氣輪機本身具有較高的循環熱效率，在制磷尾氣的利用中也會更大限度的把燃料的化學能轉化為電能，從而使整套系統的單位電能的能耗更低。?