[發(fā)明專利]高溫蓄熱氣化爐窯

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210420689.4
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102923679A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張忠
• 申請（專利權(quán)）人: 劉玉姣
• 主分類號: C01B25/027
• 分類號: C01B25/027
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種高溫蓄熱氣化爐窯，特別是一種直接用燃料加熱低品位的磷礦，生產(chǎn)黃磷的立式高溫蓄熱氣化爐窯，屬黃磷生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

黃磷(又稱白磷)是磷元素的同素異形體之一，為無色至淡黃色的蠟狀固體。黃磷主要用于制造肥料，還用于制造磷酸、煙火、火柴、殺蟲劑和洗滌劑等，在人類生活中具有重要和廣泛用途。

黃磷生產(chǎn)原理是將原料(磷礦石、焦碳和硅石)混合配料烘干后進(jìn)入料倉，通過下料管再進(jìn)入電爐；磷礦石在電爐內(nèi)1350℃-1450℃高溫條件下進(jìn)行還原反應(yīng)，五氧化二磷中的磷還原成單質(zhì)磷，收集還原后的磷蒸氣，得到高品質(zhì)黃磷。生產(chǎn)一噸大約產(chǎn)生黃磷尾氣3500-5000m³/噸。

迄今為止，生產(chǎn)黃磷的常用方法是電極熔煉法（則電爐法）。但是，黃磷生產(chǎn)是一種高耗能產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中要耗費(fèi)大量的電，每生產(chǎn)一噸黃磷至少要消耗13600度~16000度/噸左右，污染相當(dāng)嚴(yán)重，排放的廢水廢渣有害氣體，嚴(yán)重制約了黃磷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以，目前黃磷生產(chǎn)幾乎都是在電力比較廉價的地區(qū)生產(chǎn)，如：美國田納西州和中國云南等水電豐富的地區(qū)。

此外，采用電爐法生產(chǎn)黃磷需要品位較高的磷礦石為原料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足,發(fā)明一種使用燃?xì)饣蛘呙簽闊嵩?，直接使用磷礦生產(chǎn)黃磷的高溫蓄熱氣化爐窯。本發(fā)明高溫蓄熱氣化爐窯克服電爐法生產(chǎn)需要大量電能，節(jié)約能源，并能直接使用低品位的磷礦資源，其生產(chǎn)成本低，質(zhì)量好，所排出的余渣固體可用做生產(chǎn)蓄水磚、濾料、混凝土骨料等原料，綜合使用率高。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)是：高溫蓄熱氣化爐窯整體呈立式結(jié)構(gòu)，其特征在于每個高溫蓄熱氣化爐窯的中部是蓄熱隔離還原反應(yīng)室，底部是混凝土基座（1），上部是混凝土澆筑頂蓋（8），其中蓄熱隔離室還原反應(yīng)室由兩個相互隔離的密封體構(gòu)成，一個是硅質(zhì)物料料管（3）密封體，另一個是燃燒通道密封體，燃燒通道圍繞包裹在硅質(zhì)物料料管（3）外壁上，

硅質(zhì)物料料管（3）頂部接進(jìn)料口（9），硅質(zhì)物料料管（3）中部或者上部接有導(dǎo)磷管（11），硅質(zhì)物料料管（3）下部裝有冷卻料倉（18），冷卻料倉（18）的底部裝有機(jī)械排渣機(jī)（10），

燃燒通道為由數(shù)塊固體蓄熱材料（5）構(gòu)成的蜂窩狀或通道式管道，燃燒通道下開有燃料進(jìn)料口（4），燃燒通道內(nèi)裝有燃?xì)鈬娮?，燃燒通道上部接煙氣管?6），燃燒通道外側(cè)依序砌筑有高鋁或硅質(zhì)耐火磚（17）、陶瓷保溫棉（6）和保溫磚（7）。

混凝土澆筑頂蓋（8）套裝有—個氣液交換水箱（12），氣液交換水箱（12）上部裝有煙氣管（16）,?氣液交換水箱（12）上部裝有噴淋管（15），氣液交換水箱（12）側(cè)部裝有熱水出口（13）。

高溫蓄熱氣化爐窯底部混凝土基座（1）與隔熱耐火澆筑料（17）之間裝有冷卻循環(huán)水箱（2）。

進(jìn)料口（9）為鋼質(zhì)料倉。

工作原理：將配制好的黃磷礦原料通過提升裝置倒入鋼質(zhì)料倉的進(jìn)料口（9）內(nèi)，黃磷礦原料在自身重力作用下緩慢下移，漸漸被壓入中部的蓄熱隔離還原反應(yīng)室，下降壓入過程的黃磷礦原料對整個硅質(zhì)物料料管（3）進(jìn)口起到密封作用，既能防止氣化后五氧化二磷漏出，又能隔離空氣，讓硅質(zhì)物料料管（3）中部位置保持缺氧狀態(tài)，讓黃磷礦原料充分完成還原反應(yīng)，還原反應(yīng)完的黃磷礦渣繼續(xù)漸漸下降，進(jìn)入硅質(zhì)物料料管（3）下部的冷卻料倉（18），最后從底部用機(jī)械排渣機(jī)（10）鏟除。為利用余熱能量，可在冷卻料倉（18）外再套裝一個冷卻循環(huán)水箱（2），將反應(yīng)后的黃磷礦渣冷卻。

燃燒通道是一個為氣化爐窯中的硅質(zhì)物料料管（3）提供足夠熱源的密封體?？扇?xì)怏w從燃燒通道下部進(jìn)氣口（4）送入在燃燒通道內(nèi)，燃燒過程產(chǎn)生大量熱能，通過硅質(zhì)物料料管（3）管壁間接傳熱到蓄熱隔離還原反應(yīng)室中，黃磷礦原料在隔離空氣、反應(yīng)室溫度1350℃-1450℃情況下，發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生大量五氧化二磷氣體及一氧化碳?xì)怏w，所產(chǎn)生五氧化二磷氣體及一氧化碳?xì)怏w逆行穿過上層黃磷原料而上移動，最終通過硅質(zhì)物料料管（3）上部安裝的導(dǎo)磷管（11）進(jìn)入磷回收系統(tǒng)，冷卻五氧化二磷氣體后，即可得到黃磷產(chǎn)品。

可燃?xì)怏w在燃燒通道內(nèi)充分燃燒同時，也將預(yù)先放置在燃料通道內(nèi)的蜂窩式蓄熱材料一并加熱，由于燃燒通道內(nèi)放置有固體蓄熱體，從而保證包裹的硅質(zhì)物料料管（3）蓄熱隔離還原反應(yīng)室內(nèi)溫度更加均衡、可靠，穩(wěn)定，保證黃磷礦原料在加熱隔離反應(yīng)室內(nèi)充分還原。