[發明專利]一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的節能方法和設備

有效

• 申請號: 201510589723.4
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105240065B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 黃鈺雪
• 申請（專利權）人: 黃鈺雪
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01D15/10;F22G1/16
• 代理公司: 北京富天文博興知識產權代理事務所(普通合伙)11272
• 代理人: 劉壽椿

技術領域

本發明涉及黃磷化工領域，尤其涉及一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的節能方法和設備。

背景技術

磷是重要的生命元素，存在于人體所有細胞中，幾乎參與所有生理上的化學反應，是使心臟有規律地跳動、維持腎臟正常機能和傳達神經刺激的重要物質，是骨骼牙齒的重要構成材料，也是保持體內ATP代謝的平衡，組成遺傳物質核酸的基本成分之一。磷能夠促進番茄花芽分化，提早開花結果，促進幼苗根系生長和改善果實品質，存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、輔酶、磷脂、植酸等中。磷在ATP的反應中起關鍵作用，在糖類代謝、蛋白質代謝、和脂肪代謝中起著重要的作用。目前，全世界單質磷主要依靠電熱法制備，一般磷酸鹽以濕法制備。

長期以來，傳統電熱法制備黃磷能耗高，環境污染嚴重。電耗一般14000～17500kwh/t。所產生的熔渣以間歇方式排出電爐，溫度一般高達1400℃，通過渣槽，用高壓水在沖渣溝或沖渣池內水淬，噸黃磷產生渣量8～12t，而每噸熔渣產生水淬乏蒸汽1000m³左右。沖渣溝或沖渣池均為裸露，造成100～110℃低壓水淬乏蒸汽四處彌漫。而沖渣水殘留在沖渣池或溢流至污水池，溫度一般在50～95℃，同樣造成乏蒸汽四處彌漫。尤其是在氣溫較低時更為嚴重，造成嚴重的環境和視覺污染。

目前已公開的較先進的水淬方法主要有湖北興發化工集團股份有限公司的公開號為CN103736288A的《一種黃磷電爐淬渣水汽治理方法及設備》和公開號為CN103801549A的《一種水淬黃磷爐渣的方法及設備》，其主要特點是，黃磷熔渣在沖渣溝內水淬，用緩沖塔收集乏蒸汽，用脫水器達到淬渣和淬水分離。乏蒸汽集中用低溫水換熱降溫后排空，爐渣余熱未實現綜合利用。

在熔渣余熱綜合利用方面，公開號為CN101543832A的中國專利公開了一種黃磷爐爐渣利用系統，但是其技術方案中使用的是出干渣方式。熔渣經螺旋自轉式風爐與空氣換熱，經蒸汽蒸發器組轉換為高溫蒸汽發電。

所謂出干渣，也稱死渣，指黃磷爐渣的主要成分CaSiO₃無活性，不能用作建材工業原料。而水淬黃磷爐渣，CaSiO₃活性高，是生產建筑微粉、礦渣水泥、建筑型材的優質原料。按照國家黃磷清潔生產標準，黃磷爐渣的利用率需達100％，即，黃磷爐渣必須全部資源化。然而水淬伴隨的最大問題就是水淬乏蒸汽量大而散，溫度和壓力低，綜合利用難度大。

發明內容

針對現有技術之不足，本發明提供了一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的節能方法，其包括以下步驟：

將黃磷熔渣和高壓水送入渦槽式水淬集氣塔水淬，以收集高溫乏蒸汽并得到沖渣水和爐渣，所述沖渣水和爐渣進入分離器；

利用分離器將所述沖渣水和爐渣進行分離并收集低溫乏蒸汽，分離后的沖渣水經沖渣水換熱器回收部分熱能，然后經沖渣水沉降池返回渦槽式水淬集氣塔循環利用；

利用沖渣水回收的熱能和輔助增壓鍋爐將收集的乏蒸汽增溫增壓，然后經儲氣罐恒定溫度和壓力后輸入汽輪發電機組發電，所發電量返回供電系統或上電網市售，蒸汽冷凝水返回渦槽式水淬集氣塔循環利用。

根據一個優選實施方式，所述渦槽式水淬集氣塔的內部設置有渦槽、椎管和水車式熔渣自動喂料機，其外部分別與高壓水管、熔渣槽、分離器和第一蒸汽輸出管路連接；

當高壓水與黃磷熔渣接觸時會產生劇烈的水淬，高壓水帶著爐渣沿著渦槽形成強烈的渦轉，并在椎管上下端產生負壓，從而使沖渣水和爐渣順利進入分離器。

根據一個優選實施方式，所述渦槽式水淬集氣塔收集的高溫乏蒸汽溫度為100～130℃，壓力為0.1～0.15MPa。

根據一個優選實施方式，所述分離器包括低溫乏蒸汽集氣室和螺旋渣水分離裝置，分離后的爐渣經皮帶機送入爐渣堆場以用于生產水泥和/或建筑型材；

所述高溫乏蒸汽和低溫乏蒸汽分別經由第一、第二蒸汽輸出管路進入輔助增壓鍋爐。

根據一個優選實施方式，所述高溫乏蒸汽和低溫乏蒸汽被增溫增壓后的水蒸汽溫度為100～230℃，壓力為0.1～1.17MPa；

所述汽輪發電機組為低溫低壓汽輪發電機組，其額定進汽溫度為100～230℃，額定進汽壓力為0.1～1.17MPa。

本發明還提供了一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用設備，其包括：渦槽式水淬集氣塔、分離器、沖渣水換熱器、沖渣水沉降池、輔助增壓鍋爐、儲氣罐和汽輪發電機組，其中：