一种黄磷炉气处理系统的制作方法

1.本实用新型属于黄磷行业污染治理及资源化利用领域，具体涉及一种黄磷炉气处理系统。

背景技术：

2.黄磷是一种高能耗、高物耗、高污染的化工产品。目前的黄磷生产工艺是首先将磷矿、焦炭和硅石按照一定比例投入电炉进行反应并生成高温黄磷炉气，该高温黄磷炉气包括焦油、硫、砷和氟等气态物并挟带粉尘。然后，高温黄磷炉气经除尘、冷凝洗涤、精制分离得到成品磷和尾气，而尾气直接排放到大气中。但是，尾气中含有焦油、硫、砷和氟等成分就会导致大气污染和资源浪费。另外，由于粉尘在黄磷冷凝洗涤中会与黄磷混在一起形成粗磷，导致粗磷在精制过程中产生大量的污水以及泥磷，造成严重的环境污染以及高昂的处理成本。

技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型公开了一种黄磷炉气处理系统，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种黄磷炉气处理系统，包括除尘装置、余热回收装置和发电装置；所述除尘装置位于黄磷电炉与所述余热回收装置之间；所述余热回收装置与所述发电装置连接；
6.其中，所述除尘装置包括高温除尘机构、反吹机构和收集机构；所述高温除尘机构的进气管道与所述黄磷电炉的出气口连接，所述高温除尘机构的出气管道与所述余热回收装置连接；且所述高温除尘机构位于所述反吹机构和所述收集机构之间，并与所述反吹机构和所述收集机构分别连接。
7.可选的，所述高温除尘机构包括置换器和除尘器；所述进气管道和所述出气管道分别设在所述除尘器上，所述置换器位于所述黄磷电炉与所述除尘器之间并通过所述进气管道与所述除尘器连接。
8.可选的，所述置换器包括气体源加热单元；所述气体源加热单元的一端与第一气体源连接，另一端与所述进气管道连接，所述第一气体源采用惰性气体源。
9.可选的，所述置换器还包括炉气加热单元；所述炉气加热单元位于所述黄磷电炉与所述除尘器之间，一端与所述黄磷电炉连接，另一端通过所述进气管道与所述除尘器连接。
10.可选的，所述反吹机构包括加热单元和反吹器；所述加热单元位于第二气体源和所述反吹器之间，一端与所述第二气体源连接，另一端与所述反吹器连接，且所述反吹器与所述除尘器连接。
11.可选的，所述反吹器采用定时和/或定阻的方式对所述除尘器反吹。
12.可选的，所述第二气体源采用惰性气体源。
13.可选的，所述收集机构包括中间灰罐；所述中间灰罐与所述除尘器连接，用于粉尘的冷却收集。
14.可选的，所述余热回收装置包括燃烧机构和回收机构；所述燃烧机构的进气口与所述高温除尘机构的出气管道连接，所述燃烧机构的出气口与所述回收机构的进气口连接。
15.可选的，所述余热回收装置还包括助燃机构；所述助燃机构与所述燃烧机构连通，以输出助燃剂至所述燃烧机构。
16.本实用新型的优点及有益效果是：
17.在本实用新型的黄磷炉气处理系统中，通过设置除尘装置和余热回收装置，利用除尘装置可以将黄磷炉气中的粉尘去除，以减少泥磷的产生量，从而降低泥磷的处理成本以及泥磷的残留对环境的污染，且降低泥磷回收不完全导致的黄磷损耗，进一步提高黄磷的产量。同时，除尘后的黄磷炉气进入余热回收装置中还能够降低粉尘燃烧后产生爆炸的可能性，从而提高黄磷炉气燃烧的安全性，并利用燃烧回收黄磷炉气中的显热和潜热以驱动发电装置制备能够直接使用的清洁电能。这样，不仅降低黄磷炉气直接排放的污染，而且提升了能源的利用率，进一步提高了黄磷制备的环保性，以达到节能降耗的效果。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
19.图1为本实用新型一实施例中黄磷炉气处理系统的结构示意图；
20.图2为本实用新型一实施例中黄磷炉气处理系统的具体结构示意图。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案和效果更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。
23.本实施例公开了一种黄磷炉气处理系统，结合图1所示，本实施例的黄磷炉气处理系统包括除尘装置1、余热回收装置2和发电装置3。除尘装置1位于黄磷电炉14与余热回收装置2之间，余热回收装置2与发电装置3连接。
24.其中，除尘装置1包括高温除尘机构11、反吹机构12和收集机构13。高温除尘机构11的进气管道与黄磷电炉14的出气口连接，高温除尘机构11的出气管道与余热回收装置2连接。且高温除尘机构11位于反吹机构12和收集机构13之间，并与反吹机构12和收集机构13分别连接。
25.在本实施例中，通过设置除尘装置和余热回收装置，利用除尘装置可以将黄磷炉气中的粉尘去除，以减少泥磷的产生量，从而降低泥磷的处理成本以及泥磷的残留对环境
的污染，且降低泥磷回收不完全导致的黄磷损耗，进一步提高黄磷的产量。同时，除尘后的黄磷炉气进入余热回收装置中还能够降低粉尘燃烧后产生爆炸的可能性，从而提高黄磷炉气燃烧的安全性，并利用燃烧回收黄磷炉气中的显热和潜热以驱动发电装置制备能够直接使用的清洁电能。这样，不仅降低黄磷炉气直接排放的污染，而且提升了能源的利用率，进一步提高了黄磷制备的环保性，以达到节能降耗的效果。
26.结合图2所示，优选的，高温除尘机构11包括置换器111和除尘器112。进气管道和出气管道分别设在除尘器112上作为除尘器112的进气管道和出气管道，置换器111位于黄磷电炉14与除尘器112之间，且置换器111的出气口与除尘器112的进气管道连接，且除尘器112与收集机构13连接。此时，通过除尘器去除黄磷炉气中的粉尘，并利用反吹机构12将粉尘间歇排放至收集机构13中，以确保除尘器112的持续工作。
27.在本实施例中，除尘器采用高温金属膜除尘器。在其他实施例中，根据该黄磷炉气处理系统的工艺不同，还可以选择高温陶瓷除尘器。
28.其中，置换器111包括气体源加热单元113和炉气加热单元114。气体源加热单元113的进气口与第一气体源115连接，另一端作为置换器111的出气口与除尘器112的进气管道连接。炉气加热单元114位于黄磷电炉14与除尘器112之间，炉气加热单元114的进气口与黄磷电炉14的出气口连接，炉气加热单元114的出气口与除尘器112的进气管道连接。
29.此时，在气体源加热单元113对第一气体源115中的第一气体进行加热后，就可以对除尘器112的进气管道、除尘器112和除尘器112的出气管道内的空气进行置换。这样，将除尘器以及除尘器的进气管道和出气管道全部置换为第一气体，例如氮气，以避免高温黄磷炉气与空气混合后产生爆炸，从而提高该黄磷炉气处理系统的安全性。其中，利用加热后的第一气体与空气进行置换，能够减少黄磷炉气与低温状态的第一气体接触后产生的热量损失，从而降低黄磷炉气的热量损耗，进而提高能量的利用率。
30.在本实施例中，第一气体采用氮气作为惰性气体，利用氮气化学性质的稳定性，确保高温的黄磷炉气与氮气混合的安全性。在其他实施例中，根据使用环境的不同，第一气体源还可以选用非易燃气体源，例如氪气源，同样可以提升高温除尘机构的安全性。
31.进一步，第一气体置换完成后，黄磷炉气通过炉气加热单元114加热后再进入到除尘器112中净化除尘，以达到除尘器的工作温度。
32.优选的，选用一体式加热气包，通过一体式加热气包将第一气体源和气体源加热单元集成化，以便于移动和运输。
33.结合图2所示，在本实施例中，反吹机构12包括反吹器121和加热单元122。加热单元122位于第二气体源123和反吹器121之间，加热单元122的进口与第二气体源123连接，加热单元122的出口与反吹器121的进口连接，反吹器121的出口与除尘器112连接。此时，第二气体源123中的第二气体通过加热单元122的加热后进入到反吹器121中，再利用反吹器121将第二气体反吹至除尘器112的金属膜位置处，以对除尘器112的金属膜上的粉尘进行反吹清洁，从而保证黄磷炉气经过除尘器的通畅性，进而提高该黄磷炉气处理系统的工作效率。
34.此外，利用加热后的第二气体进行反吹，能够减少黄磷炉气向第二气体的温度传递，从而降低黄磷炉气的温度损耗，进而提高黄磷炉气热量的利用率。
35.在本实施例中，第二气体源123为惰性气体源，例如氮气源。利用惰性气体的稳定性在反吹清洁过程中，确保第二气体和高温的黄磷炉气混合的稳定性，从而提高该黄磷炉
气处理系统的安全性。在其他实施例中，第二气体源还可以选用非易燃气体源，例如氪气源，以提升高温除尘机构的安全性。
36.优选的，反吹器采用定时和/或定阻的方式对除尘器反吹。这样，可以自由设置采用定时方式和/或采用定阻方式对除尘器进行反吹清洁，从而提高该黄磷炉气处理系统的自动化。
37.此外，优选的，采用一体式加热气包的形式将第一气体源和气体源加热单元以及第二气体源和加热单元集成化，以便于移动和运输。
38.在本实施例中，收集机构13包括中间灰罐131。中间灰罐131与除尘器112连接。通过中间灰罐对除尘器排放的粉尘进行收集并自然冷却，便于对粉尘的回收利用。
39.优选的，收集机构13还包括仓泵132，并且仓泵132位于中间灰罐131和球团料仓133之间。通过仓泵可以将粉尘从中间灰罐输送至球团料仓储存，以作为生产原料和副产品原料，从而提高该黄磷炉气处理系统粉尘回收的自动化，实现可持续回收储存。
40.结合图2所示，在本实施例中，余热回收装置2包括燃烧机构21和回收机构22。燃烧机构21的进气口与高温除尘机构11的出气管道连接，燃烧机构21的出气口与回收机构22的进口连接。
41.其中，燃烧机构21选用燃烧室结构，并且该燃烧室中采用特殊设计的喷嘴，能够将除尘后的黄磷炉气进行充分燃烧，而回收机构22选用余热锅炉。具体的，通过燃烧机构将黄磷炉气中的可燃物，例如焦油、硫、砷和氟等成分进行充分燃烧，燃烧过程中产生的高温烟气进一步进入到余热锅炉中，利用高温烟气的温度与余热锅炉中的水换热并形成高温蒸汽，换热后的低烟气处理达标后排放，从而对黄磷炉气的显热和潜热进行回收。
42.另外，优选的，余热回收装置2还包括助燃机构23，例如助燃风机。助燃机构23与燃烧机构21连通，以持续对燃烧机构21内提供助燃空气，利用助燃空气中的氧气确保燃烧机构内黄磷炉气的燃烧充分，不仅提高能源利用率，还能节约成本。
43.优选的，发电装置3选用汽轮发电机。汽轮发电机与回收机构22的出口连通，回收机构22将产生的高温蒸汽依次通过发电装置3的主汽阀和调节阀进入到汽轮发电机中的汽轮机内，将热能转换为汽轮机中转子旋转的机械能，并驱动汽轮发电机中的发电机旋转并产生清洁的电能，直接并入电网进行使用。利用黄磷炉气的显热和潜热制备可直接使用的电能，从而达到节能减排的效果。
44.接下来，以某磷化厂为例，对本实施例中黄磷炉气处理系统的工作过程进行介绍。其中，黄磷炉气情况如下：
45.含尘炉气最大流量：15000nm3/h
46.炉气温度：205℃
47.炉气结露点：180.7℃
48.粉尘粒径：10μm～180μm
49.粉尘浓度：60g/nm350.当地大气压：95kpa
51.炉气成分：详见下表
52.[0053][0054]
步骤s1、准备工作。将炉气加热单元114与黄磷电炉14之间的阀门以及除尘器112和燃烧机构21之间的阀门切换至关闭状态。将第一气体源115输出的第一气体通过气体源加热单元113加热至200-250℃后，输送至除尘器112中，从而对进气管道、除尘器112和出气管道内的空气进行置换，并将置换后的气体通过引风机排放到烟囱内进而排到大气中。
[0055]
步骤s2、黄磷炉气除尘和粉尘的收集。置换完成后，打开炉气加热单元114与黄磷电炉14之间的阀门以及除尘器112和燃烧机构21之间的阀门，黄磷炉气通过炉气加热单元114加热到220-270℃后进入除尘器112中进行除尘，除尘后的黄磷炉气中的含尘量≤5mg/nm3。在除尘期间，反吹器121将加热单元122加热后的第二气体以定时和/或定阻的方式对除尘器112的金属膜进行反吹，保证金属膜始终处于畅通状态。
[0056]
其中，除尘器112将粉尘间歇排入至中间灰罐131内进行收集并使其自然冷却，之后再通过仓泵132将粉尘从中间灰罐131输送至球团料仓133储存，使粉尘可以作为生产原料和副产品原料回收利用。
[0057]
其中，在进行反吹操作中，将第二气体的反吹压力控制在0.5～0.7mpa，第二气体的反吹温度控制在～160℃，粉尘堆密度为0.6t/m3，除尘器粉尘捕集量为～0.6t/h，并且设定每20分钟卸灰1次。
[0058]
步骤s3、黄磷炉气的余热回收。除尘后的黄磷炉气通过水封保护进一步输送至余热回收装置2内进行余热回收。
[0059]
其中，除尘后的黄磷炉气进入燃烧机构21充分燃烧并生成950℃的高温烟气，同时燃烧机构中的蒸汽吸热升温至950℃并与高温烟气混合后共同进入回收机构22。之后，蒸汽和高温烟气共同对回收机构22中的水进行换热，并产生420℃、3.82mpa的高温蒸汽，以实现对黄磷炉气的显热和潜热的回收利用。
[0060]
而高温蒸汽依次通过发电装置3的主汽阀和调节阀进入到汽轮发电机中的汽轮机内，将热能转换为汽轮机中转子旋转的机械能，并驱动汽轮发电机中的发电机旋转并产生清洁的电能，可发电6000万kwh/年，产生的电能部分自用外并入电网。经余热锅炉换热后烟气的温度降至180℃，处理后达标排放。
[0061]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种黄磷炉气处理系统，其特征在于：包括除尘装置、余热回收装置和发电装置；所述除尘装置位于黄磷电炉与所述余热回收装置之间；所述余热回收装置与所述发电装置连接；其中，所述除尘装置包括高温除尘机构、反吹机构和收集机构；所述高温除尘机构的进气管道与所述黄磷电炉的出气口连接，所述高温除尘机构的出气管道与所述余热回收装置连接；且所述高温除尘机构位于所述反吹机构和所述收集机构之间，并与所述反吹机构和所述收集机构分别连接。2.根据权利要求1所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述高温除尘机构包括置换器和除尘器；所述进气管道和所述出气管道分别设在所述除尘器上，所述置换器位于所述黄磷电炉与所述除尘器之间并通过所述进气管道与所述除尘器连接。3.根据权利要求2所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述置换器包括气体源加热单元；所述气体源加热单元的一端与第一气体源连接，另一端与所述进气管道连接，所述第一气体源采用惰性气体源。4.根据权利要求2所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述置换器还包括炉气加热单元；所述炉气加热单元位于所述黄磷电炉与所述除尘器之间，一端与所述黄磷电炉连接，另一端通过所述进气管道与所述除尘器连接。5.根据权利要求2所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述反吹机构包括加热单元和反吹器；所述加热单元位于第二气体源和所述反吹器之间，一端与所述第二气体源连接，另一端与所述反吹器连接，且所述反吹器与所述除尘器连接。6.根据权利要求5所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述反吹器采用定时和/或定阻的方式对所述除尘器反吹。7.根据权利要求5所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述第二气体源采用惰性气体源。8.根据权利要求2所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述收集机构包括中间灰罐；所述中间灰罐与所述除尘器连接，用于粉尘的冷却收集。9.根据权利要求1所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述余热回收装置包括燃烧机构和回收机构；所述燃烧机构的进气口与所述高温除尘机构的出气管道连接，所述燃烧机构的出气口与所述回收机构的进气口连接。10.根据权利要求9所述的黄磷炉气处理系统，其特征在于：所述余热回收装置还包括助燃机构；所述助燃机构与所述燃烧机构连通，以输出助燃剂至所述燃烧机构。

技术总结

本实用新型公开了一种黄磷炉气处理系统，包括除尘装置、余热回收装置和发电装置；除尘装置位于黄磷电炉与余热回收装置之间；余热回收装置与发电装置连接；除尘装置包括高温除尘机构、反吹机构和收集机构；高温除尘机构的进气管道与黄磷电炉的出气口连接，高温除尘机构的出气管道与余热回收装置连接；且高温除尘机构与反吹机构和收集机构分别连接。利用该黄磷炉气处理系统将黄磷炉气中的粉尘去除，减少泥磷的产生，从而降低泥磷回收不完全导致的黄磷损耗，以提高黄磷产量，并利用该黄磷炉气处理系统回收黄磷炉气中的显热和潜热进一步制备能够直接使用的清洁电能，不仅降低黄磷炉气直接排放的污染，而且提升能源利用率，以达到节能降耗的技术效果。能降耗的技术效果。能降耗的技术效果。