[實用新型]強制水循環熱法磷酸余熱回收裝置

有效

• 申請號: 201320535301.5
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN203489228U
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 王政偉;宋耀祖;蔣家羚;何錦林
• 申請（專利權）人: 常州大學;浙江誠泰化工機械有限公司
• 主分類號: F22B1/18
• 分類號: F22B1/18;C01B25/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及熱能的回收與利用的技術領域，尤其涉及一種強制水循環熱法磷酸余熱回收裝置。

背景技術

磷酸是一種重要的化工原料和中間體，可用于制造磷肥及各種磷酸鹽，經凈化的高純磷酸還用于食品、醫藥、電子等工業。

磷酸的生產方法主要有濕法和熱法兩種，其中濕法是利用強酸分解弱酸鹽原理，用硫酸、硝酸或鹽酸三種強酸中的任一種來分解天然磷礦石，獲取磷酸溶液，其純度較低，主要用磷肥的生產；熱法生產首先將磷礦石在電爐或高爐進行冶煉獲得單質磷，然后將單質磷和空氣在燃燒塔內燃燒得到P₄O₁₀氣體，再經水合獲取熱法磷酸。從單質磷出發生產熱法磷酸的工藝有燃燒水合一步法流程和燃燒水合二步法流程。一步法流程的特點是磷的燃燒與P₄O₁₀的水化在同一設備中進行,燃燒產生的熱量主要靠噴淋在塔內壁的、并預先冷卻過的大量稀磷酸移走。二步法流程的特點是磷的燃燒與P₄O₁₀的水化分別在燃燒塔與水化塔中進行，傳統熱法磷酸燃燒塔與水化塔塔壁均采用水夾套結構,燃燒熱與水合熱通過夾套的冷卻水移走,冷卻水循環使用。熱法磷酸的生產主要包括礦石冶煉、黃磷燃燒及P₄O₁₀氣體的水化3個獨立的工藝流程。其中黃磷燃燒流程中,固態黃磷首先在熔磷槽中被蒸汽加熱熔化至液態,然后熔融磷經噴嘴霧化,與由空氣吸入管進入的空氣充分混合,在燃燒室劇烈燃燒生成P₄O₁₀氣體，同時放出大量熱,即使空氣過剩系數達1.5,氣體的燃燒溫度高達1700℃以上。另外高溫磷蒸汽及其聚合物對燃燒塔、換熱器等生產設備具有極強的腐蝕性,且這種腐蝕性隨溫度升高而加劇。工藝上為防止這種腐蝕與破壞,通常都使用大量稀磷酸或冷卻水使燃燒塔和換熱器壁面的溫度控制在80℃以下,這部分由水或磷酸帶走的低品位熱能難以進一步利用。同時為保證黃磷的流動及霧化燃燒,必須使其處于液相狀態,因此需配置專用燃煤鍋爐來供給蒸汽;此外為了冷卻循環水或磷酸,還必須配備風機、泵、換熱器等一系列裝置。這種一方面要求外部供熱,另一方面又浪費自身燃燒熱的現象是目前熱法磷酸生產中普遍存在的問題。

有關熱法磷酸生產中，黃磷燃燒熱能回收余熱裝置，日本、美國、歐洲有80年代的專利，但沒有工業應用報道，國內從2000年以來開展這方面的研究工作，并有公開專利，下面予以說明：

國內的實用新型專利發表于2002年6月，（專利號：CN1355133A）。該專利公開的黃磷燃燒熱能回收裝置主要包括：

黃磷燃燒熱能回收裝置是一臺既可以生產P₄O₁₀氣體的反應塔又同時回收黃磷燃燒時產生的大量熱量的余熱鍋爐。該熱能回收裝置由一汽包和一具有余熱回收功能的燃磷塔構成。黃磷在由多根上升管與連于各管之間的強化換熱翅片構成的一個具有中空腔的環形膜式換熱器里燃燒，生成的P₄O₁₀氣體由頂部的出口管進入水合塔生成磷酸。在上升管內流動循環水在吸收黃磷燃燒熱量后變為飽和蒸汽回到置于燃磷塔頂部的汽包，經汽水分離后，飽和蒸汽一部分提供給融磷槽進行融磷，從而取消了傳統熱法磷酸生產工藝中用于融磷的燃煤鍋爐。另一部分飽和蒸汽提供給其他工業熱用戶使用，創造經濟效益。汽水分離后的飽和水和補充水混合后經下降管回到燃磷塔繼續吸熱產生蒸汽，由此形成黃磷燃燒熱能回收裝置的自然水循環。黃磷通過置于燃磷塔中下部的對稱布置的噴磷槍和濕空氣一起進入到燃燒室進行燃燒。燃燒塔采用金屬材質制成，在該燃燒塔內的金屬表面涂有一層耐高溫磷蒸汽及其聚合物腐蝕的等離子體陶瓷涂層。通過對壁溫和濕空氣中水分比例的控制，使得在燃燒室的水冷壁上形成一層偏磷酸的保護膜，偏磷酸對水冷壁的腐蝕性很小，從而保護水冷壁的金屬材質。