CN101543831B - 黄磷炉炉渣利用炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种黄磷炉炉渣利用炉，包括螺旋自转式的风炉，用于将来自矿物燃烧炉的高温炉渣与空气进行换热，以获得高温空气输出；所述风炉的内壁上设有耐高温材料的螺纹，以在风炉绕其中心轴自转时，将风炉一端的进料口的高温炉渣送至风炉另一端的出料口。风炉内的中心轴线上设有气管或水管，气管或水管的末端经所述出料口与高压气泵或高压水泵相连，气管或水管的侧壁上分布有喷气口或喷水口，用于与风炉内的液态炉渣快速换热，在风炉自转的作用下，使液态炉渣变成固态粉末，从而防止炉渣结块。

Description

黄磷炉炉渣利用炉

技术领域

本发明涉及一种黄磷炉炉渣利用炉。

背景技术

黄磷是一种非常重要的化工原料，用于生产磷酸、农药、洗涤剂、磷肥等数百种产品，广泛使用在肥料工业，食品工业，医药工业、农药工业，电子工业，纺织工业，饲料工业、玻璃工业、冶金工业和陶瓷工业等，在国防工业上也有重要地位。黄磷的生产原理是将磷矿石和还原剂焦丁在电炉的高温下起还原反应，从而将五氧化二磷中的磷还原成单质磷，同时产生出大量的尾气，尾气中一氧化碳的含量要占80-90％，目前的尾气基本被放空燃烧掉。

黄磷生产是高耗能行业，每生产1吨黄磷至少要消耗1.4万千瓦时电和1.6吨碳，中国现有的年产能为80万吨。同样，炼钢、炼铝、炼铜等行业，也存在类似问题。因此，如何降低黄磷等资源生产的耗能，以相应大幅降低温室气体排放，是我国急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能大幅降低资源生产的耗能的黄磷炉炉渣利用炉

为解决上述技术问题，本发明的黄磷炉炉渣利用炉，包括：螺旋自转式的风炉，用于将来自矿物燃烧炉的高温炉渣与空气进行换热，以获得高温空气输出；所述风炉的内壁上设有耐高温材料的螺纹，以在风炉绕其中心轴自转时，将风炉一端的进料口的高温炉渣送至风炉另一端的出料口；风炉内的中心轴线上设有气管或水管，气管或水管的末端经所述出料口与高压气泵或高压水泵相连，气管或水管的侧壁上分布有喷气口或喷水口，用于与风炉内的液态炉渣快速换热，在风炉自转的作用下，使液态炉渣变成固态粉末，从而防止炉渣结块。

所述风炉内还设有与气管或水管轴承连接的支架，以支撑气管或水管；气管或水管的前端延伸至风炉的中央段，且气管或水管的前端口密封，以确保喷气口或喷水口的气压或水压

进一步，所述风炉包括设于炉体外壁的至少2个齿条、由同步调速电机驱动的与各齿条相啮合以驱动所述风炉自转的齿轮、以及对称设于炉体下方的用于支撑风炉的至少两对承压轮。

进一步，风炉为底部具有底板且顶端具有开口的空心锥体或空心圆柱体；或所述风炉由空心柱体段和空心锥体段构成一体，空心柱体段的底端具有底板，空心锥体段的顶端具有开口；为方便将沉淀池中的液态矿渣引入风炉内，进料口为设于所述底板中央的推拔式进料口，进料口的外缘设有多个出风口，与各出风口相对处设有存风箱；存风箱的出风口用于输出所述高温空气。

进一步，在风炉的进料口停止进料时，所述进料口通过由气缸控制的动阀门闭合；所述风炉顶端的开口为出料口，也是风炉的进风口，该进风口外端设有气缸控制的用于控制进风大小的挡风板。

进一步，为使所述风炉承载高温炉渣后不炉壁不发生熔化且整个风炉具有较好的保温性能，适于连续或间歇进料并防止风炉内的炉渣冷却结块，风炉包括：金属外壳体、设于金属外壳体内壁上的保温材料层和由耐高温材料砌成的螺旋式螺纹。该螺旋式螺纹在风炉自转时能使风炉的进料口处的高温炉渣向出渣口作翻滚式位移，利于使高温炉渣与空气充分换热。

进一步，风炉的进风口和出风口所在的气路上设有引风机；所述风炉内设有多个温度传感器，温度传感器与PLC相连；PLC经电机驱动控制电路与所述引风机相连；当所述风炉内的温度高于预设高温值时，为防止将温度过高的高温空气送入蒸汽蒸发器组，PLC经电机驱动控制电路控制所述引风机减速运转，和/或减少运转状态下的引风机的个数；当所述风炉内的温度低于预设低温值时，为确保蒸汽蒸发器组能生成足够的高温蒸汽，PLC经电机驱动控制电路控制所述引风机加速运转，和/或增加运转状态下的引风机的个数。

本发明相对于现有技术具有积极的效果：(1)本发明的黄磷炉炉渣利用炉，利用螺旋自转式的风炉将来自矿物燃烧炉的高温炉渣与空气进行换热，然后通过蒸汽蒸发器组将风炉输出的高温空气将水转换为高温热蒸汽，然后送入高压储气罐并驱动汽轮发电机发电，最后通过并网控制电路装置实现并网，从而有效利用了高温炉渣的余热，能大幅降低磷、铁、铝、铜等资源生产的耗能，节约能源并相应减少大量温室气体的排放，具有很好的经济效益和社会效益。(2)本发明中，风炉始终处于绕其水平中心轴自转的状态，使风炉内壁与高温炉渣的接触时间控制在一定长度内，可防止高温炉渣将炉壁熔化。另外，风炉为空心锥体，故而风炉的出料口的高度相对较高，可防止液态的高温炉渣直接从风炉的出料口流出；同时利于风炉内的空气温度分布均匀。(3)在风炉的出风口相对处设置存风箱，可确保将风炉送出的热风全部送至蒸汽蒸发器组。风炉内邻近风炉的出风口处具有较大空间，可确保有足够的高温空气送入蒸汽蒸发器组。(4)风炉为顶端具有开口的空心锥体，其顶端的开口相对较小，利于控制进风大小，也可防止热空气从所述顶端的开口溢出。

附图说明

图1为应用例中黄磷炉炉渣利用炉的结构示意图；

图2为图1的矿物燃烧炉、沉淀池、水洗塔和沉降池的结构示意图；

图3为图1中风炉的剖面结构示意图；

图4为图1中风炉的侧视图；

图5为图1中出渣机和矿物预热干燥房的结构示意图；

图6为图1中汽轮发电机、高压储气罐和过热蒸汽蒸发器的结构图；

图7为另一种风炉的剖面结构示意图；

图8为图1中热水塔的结构示意图；

图9为应用例中黄磷炉炉渣利用炉的结构简图；

图10为第三种风炉的剖面结构示意图；

图11为空心圆柱体式风炉的剖面结构示意图。

其中各附图标记为：1--沉淀池，1-1--金属矿，2--风炉，2-1--进料口，2-2--出风板，2-2-1--出风口，2-3--存风箱，2-4--齿条，2-5--齿轮，2-6--同步调速电机，2-7--自动阀门，2-8--承压轮，2-9--出料口，2-10--空心柱体段，2-11--空心锥体段，2-12--气管或水管，2-13-栂概牌  诨蛳概潘  冢？-14--支架，3--出渣机，3-1--入渣口，3-2--出渣口，3-3--螺旋杆，4--储气罐，5--蒸汽蒸发器组，5-1--过热蒸汽蒸发器，5-2--第二蒸汽蒸发器，5-3--第一蒸汽蒸发器，5-4--燃烧炉，8--引风机，9--汽轮发电机，10--矿物燃烧炉，11--水洗塔，12--沉降池，13--矿物预热干燥房，14--气缸，15--高压泵，16--操作台，20--挡风板，21--热水塔，22--高压气泵或高压水泵。

具体实施方式

(实施例)

见图3，本实施例的黄磷炉炉渣利用炉，包括：螺旋自转式的风炉2，用于将来自矿物燃烧炉10的高温炉渣与空气进行换热，以获得高温空气输出；所述风炉2的内壁上设有耐高温材料的螺纹，以在风炉2绕其中心轴自转时，将风炉2一端的进料口2-1的高温炉渣送至风炉2另一端的出料口2-9。风炉2内的中心轴线上设有气管或水管2-12，气管或水管2-12的末端经所述出料口2-9与高压气泵或高压水泵22相连，气管或水管2-12的侧壁上分布有喷气口或喷水口。

所述风炉2内还设有与气管或水管2-12轴承连接的支架2-14，且气管或水管2-12的前端延伸至风炉2的中央段且气管或水管2-12的前端口密封。

为使风炉2实现绕其中心轴自转，所述风炉2包括设于炉体外壁的至少2个齿条2-4、由同步调速电机2-6驱动的与各齿条2-4相啮合以驱动所述风炉2自转的齿轮2-5、以及对称设于炉体下方的用于支撑风炉2的至少两对承压轮2-8。

所述风炉2为底部具有底板且顶端具有开口的空心锥体；进料口2-1为设于所述底板中央的推拔式进料口，进料口2-1的外缘设有多个出风口2-2-1，与各出风口2-2-1相对处设有存风箱2-3；存风箱2-3的出风口用于输出所述高温空气。

在风炉2的进料口2-1停止进料时，所述进料口2-1通过由气缸控制的动阀门2-7闭合；所述风炉2顶端的开口为出料口2-9，也是风炉2的进风口，该进风口外端设有气缸控制的用于控制进风大小的挡风板20。

所述风炉2包括：金属外壳体、设于金属外壳体内壁上的保温材料层和由耐高温材料砌成的螺旋式螺纹。

见图10，作为一种可替代的实施方式，所述风炉2由空心柱体段2-10和空心锥体段2-11构成一体。空心柱体段2-10的底端具有所述底板，空心锥体段2-11的顶端具有所述开口；风炉2采用两段结构，其中空心柱体段2-10空间相对较大，适于容纳较多高温矿渣。

见图11，作为另一种可替代的实施方式，所述风炉2整体为空心圆柱体，适于连续进料的工作方式。

(应用例)

在实施例1的基础上，见图1-11，应用上述黄磷炉炉渣利用炉的黄磷炉炉渣利用炉包括：螺旋自转式的风炉2，用于将来自矿物燃烧炉10的高温炉渣与空气进行换热；蒸汽蒸发器组，用于利用风炉2输出的高温空气将水转换为高温热蒸汽；高压储气罐4，用于存储蒸汽蒸发器组输出的高温热蒸汽；汽轮发电机9，与高压储气罐4相连并发电，最后通过并网控制电路装置实现并网。

蒸汽蒸发器组包括依次串联的过热蒸汽蒸发器5-1、第二蒸汽蒸发器5-2和第一蒸汽蒸发器5-3；过热蒸汽蒸发器5-1的高温气体入口与一燃烧炉5-4的第一热气出口相连，燃烧炉5-4的可燃气体入口与用于输送由矿物燃烧炉10排放的可燃气体的第一管路相连，燃烧炉5-4的空气入口与用于输送来自风炉2的高温空气的第二管路相连；过热蒸汽蒸发器5-1的热风出口串接第二引风机28后接第二蒸汽蒸发器5-2的热风入口，第二蒸汽蒸发器5-2的热风出口接第一蒸汽蒸发器5-3的热风入口；第一蒸汽蒸发器5-3的热风出口串接有第一引风机8；所述第二管路以及燃烧炉5-4的第二热气出口与第二蒸汽蒸发器5-2的热风入口相连；过热蒸汽蒸发器5-1的高压蒸汽出口接高压储气罐4。过热蒸汽蒸发器5-1、第二蒸汽蒸发器5-2和第一蒸汽蒸发器5-3是利用热空气将水或较低温度的水蒸气换热成较高温度热蒸汽的蒸汽蒸发器。

第一蒸汽蒸发器5-3的热风出口即为所述蒸汽蒸发器组的热风出口，第一蒸汽蒸发器5-3的入水口与用于预热软水的热水塔21相连；第一蒸汽蒸发器5-3的出水口与第二蒸汽蒸发器5-2的入水口相连，第二蒸汽蒸发器5-2的出水口与过热蒸汽蒸发器5-1的入水口相连；热水塔21的热气输入端与汽轮发电机9的废气出口相连。

所述高压储气罐4内设有蒸汽温度传感器，蒸汽温度传感器与PLC相连；PLC经电机驱动控制电路与所述第二引风机28相连；当所述高压储气罐4内的温度高于第一预设值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述第二引风机28减速运转；当所述风炉高压储气罐4内的温度低于第二预设值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述第二引风机28加速运转。

风炉2的内壁上设有耐高温材料的角度为10-60度的螺纹，风炉2的顶端为出料口2-9；风炉2的底端设有进料口2-1；在风炉2绕其水平中心轴自转时，所述螺纹将风炉2内邻近进料口2-1处的高温炉渣送至所述出料口2-9并输出。

见图3，风炉2为底部具有与侧壁一体的底板且顶端具有开口的空心锥体，为方便将沉淀池1中的液态矿渣引入风炉2内，所述进料口2-1为固定于风炉2端部的推拔式进料口；风炉2顶端的开口为所述出料口2-9，也为风炉2的进风口，该进风口外端设有液压控制的用于控制进风大小的挡风板20；底板的中央具有通孔，所述进料口2-1设于该通孔内，进料口2-1的外缘与该通孔内圈之间设有出风板2-2，出风板2-2上设有多个出风口2-2-1，与各出风口2-2-1相对处设有套在进料口2-1上的存风箱2-3；存风箱2-3的出风口2-2-1与蒸汽蒸发器组的高温空气入口相连；在出风口2-2-1相对处设置存风箱2-3，以确保将风炉2送出的热风全部送至蒸汽蒸发器组。存风箱2-3与外部支撑架相连，不随风炉2转动。底板包括由外及里的金属外侧板、保温材料层和耐高温材料层。

风炉2内的中心轴线上设有气管或水管2-12，气管或水管2-12的末端经所述出料口2-9与高压气泵或高压水泵22相连，气管或水管2-12的侧壁上分布有喷气口或喷水口，用于与风炉内的液态炉渣快速换热，在风炉自转的作用下，使液态炉渣变成固态粉末，从而防止炉渣结块。

所述风炉2内还设有与气管或水管2-12轴承连接的支架2-14，以支撑气管或水管；气管或水管2-12的前端延伸至风炉2的中央段，气管或水管2-12的前端口密封，以确保喷气口或喷水口的气压或水压。

高温炉渣落入风炉2内后随着风炉2的自转，风炉2内邻近进料口2-1一端的炉渣温度高于邻近风炉2顶端的炉渣温度，由于所述风炉2采用空心锥体，故而风炉2内邻近进料口2-1一端的空间相对于邻近风炉2顶端的空间较大，从而确保了出风口2-2-1一端具有足够的高温空气可送入蒸汽蒸发器组；另外，风炉2为空心锥体，适于调节风炉2的出料口2-9出料的速度。

为使风炉2实现绕其中心轴自转，风炉2包括设于炉体外壁的至少2个齿条2-4、由同步调速电机2-6驱动的与各齿条2-4相啮合以驱动风炉2自转的齿轮2-5、以及对称设于炉体下方的用于支撑风炉2的至少两对承压轮2-8。

为回收矿渣中的金属，如铁等，所述高温炉渣从矿物燃烧炉10流出经用于沉淀金属矿1-1的沉淀池1后，流至风炉2的进料口2-1。

为利用从风炉2送出的炉渣的余热，风炉2的出料口2-9下方设有螺旋滚筒式的出渣机3，出渣机3的两端分别设有与所述出料口2-9相对的开口向上的入渣口3-1和开口向下的出渣口3-2，出渣机3内设有用于使炉渣向出渣口3-2作翻滚式位移的由电机驱动的螺旋杆3-3，翻滚状态下的炉渣，利于与出渣机3内的气流充分换热；在邻近入渣口3-1的一端所述出渣机3与所述蒸汽蒸发器组的出气口相连，出渣机3的另一端具有用于连接有矿物预热干燥房13的出气口；在出渣机3向矿物预热干燥房13通干燥用的热气时，出渣机3的入渣口3-1和出渣口3-2闭合。矿物预热干燥房13包括用于堆放矿物的通气孔板13-1，出渣机3的出气口经通气管延伸至通气孔板13-1底部。

所述风炉2内设有多个温度传感器，温度传感器与操作台16中的PLC相连；PLC经电机驱动控制电路与所述第一引风机8相连；当所述风炉2内的温度高于预设高温值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述第一引风机8减速运转，和/或减少运转状态下的第一引风机8的个数；当所述风炉2内的温度低于预设低温值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述第一引风机8加速运转，和/或增加运转状态下的第一引风机8的个数。

为防止在出风口2-2-1出风时，外部空气直接经进料口2-1和出风口2-2-1存风箱2-3，在风炉2的进料口2-1停止进料时，所述进料口2-1通过由气缸14控制的动阀门2-7密封闭合；为使进入风炉2的空气具有较长的换热行程并实现充分换热。

为使所述风炉2能承受住高温炉渣，风炉2包括：金属外壳体、设于金属外壳体内壁上的保温材料层和由耐高温材料构成的螺旋式螺纹。该螺旋式螺纹在风炉2自转时能使风炉2的进料口2-1处的高温炉渣向出渣口3-2作翻滚式位移，利于使高温炉渣与空气充分换热。

作为另一种实施方案，所述风炉2与蒸汽蒸发器组之间的气管上和/或所述蒸汽蒸发器组的出气口设有至少一个第一引风机8。从而确保将风炉2输出的高温空气引入蒸汽蒸发器组，实现将水转换为高温热蒸汽的目的。

所述并网是指：将汽轮发电机9发出的交流电送入可供矿物燃烧炉10使用的电网中。

见图10，作为一种可替代的实施方式，所述风炉2由空心柱体段2-10和空心锥体段2-11构成一体。风炉2采用两段结构，其中空心柱体段2-10空间相对较大，适于容纳较多高温矿渣。

见图11，作为另一种可替代的实施方式，所述风炉2整体为空心圆柱体，适于连续进料的工作方式。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于包括：

螺旋自转式的风炉（2）,用于将来自矿物燃烧炉（10）的高温炉渣与空气进行换热，以获得高温空气输出；

所述风炉（2）的内壁上设有耐高温材料的螺纹，以在风炉（2）绕其中心轴自转时，将风炉（2）一端的进料口（2-1）的高温炉渣送至风炉（2）另一端的出料口（2-9）；

风炉（2）内的中心轴线上设有气管，气管的末端经所述出料口（2-9）与高压气泵相连，气管的侧壁上分布有喷气口；

所述风炉（2）为底部具有底板且顶端具有开口的空心锥体或空心圆柱体；或所述风炉（2）由空心柱体段（2-10）和空心锥体段（2-11）构成一体，空心柱体段（2-10）的底端具有底板，空心锥体段（2-11）的顶端具有开口；

进料口（2-1）为设于所述底板中央的推拔式进料口，进料口（2-1）的外缘设有多个出风口（2-2-1），与各出风口（2-2-1）相对处设有存风箱（2-3）；存风箱（2-3）的出风口用于输出所述高温空气。

2.一种黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于包括：

螺旋自转式的风炉（2）,用于将来自矿物燃烧炉（10）的高温炉渣与空气进行换热，以获得高温空气输出；

所述风炉（2）的内壁上设有耐高温材料的螺纹，以在风炉（2）绕其中心轴自转时，将风炉（2）一端的进料口（2-1）的高温炉渣送至风炉（2）另一端的出料口（2-9）；

风炉（2）内的中心轴线上设有水管（2-12），水管（2-12）的末端经所述出料口（2-9）与高压水泵（22）相连，水管（2-12）的侧壁上分布有喷水口（2-13）；

所述风炉（2）为底部具有底板且顶端具有开口的空心锥体或空心圆柱体；或所述风炉（2）由空心柱体段（2-10）和空心锥体段（2-11）构成一体，空心柱体段（2-10）的底端具有底板，空心锥体段（2-11）的顶端具有开口；

进料口（2-1）为设于所述底板中央的推拔式进料口，进料口（2-1）的外缘设有多个出风口（2-2-1），与各出风口（2-2-1）相对处设有存风箱（2-3）；存风箱（2-3）的出风口用于输出所述高温空气。

3、根据权利要求1所述的黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于：所述风炉（2）内还设有与气管轴承连接的支架（2-14），且气管的前端延伸至风炉（2）的中央段且气管的前端口密封。

4、根据权利要求2所述的黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于：所述风炉（2）内还设有与水管（2-12）轴承连接的支架（2-14），且水管（2-12）的前端延伸至风炉（2）的中央段且水管（2-12）的前端口密封。

5、根据权利要求 3或4所述的黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于：风炉（2）包括设于炉体外壁的至少2个齿条（2-4）、由同步调速电机（2-6）驱动的与各齿条（2-4）相啮合以驱动所述风炉（2）自转的齿轮（2-5）、以及对称设于炉体下方的用于支撑风炉（2）的至少两对承压轮（2-8）。

6、根据权利要求 1或2所述的黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于：在风炉（2）的进料口（2-1）停止进料时，所述进料口（2-1）通过由气缸控制的动阀门（2-7）闭合；所述风炉（2）顶端的开口为出料口（2-9），也是风炉（2）的进风口，该进风口外端设有气缸控制的用于控制进风大小的挡风板（20）。

7、根据权利要求1或2所述的黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于：所述风炉（2）包括：金属外壳体、设于金属外壳体内壁上的保温材料层和由耐高温材料砌成的螺旋式螺纹。

8、根据权利要求 6所述的黄磷炉炉渣利用炉，其特征在于：所述风炉（2）的进风口和出风口（2-2-1）所在的气路上设有引风机（8）；

所述风炉（2）内设有多个温度传感器，温度传感器与PLC相连；PLC经电机驱动控制电路与所述引风机（8）相连；

当所述风炉（2）内的温度高于预设高温值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述引风机（8）减速运转，和/或减少运转状态下的引风机（8）的个数；

当所述风炉（2）内的温度低于预设低温值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述引风机（8）加速运转，和/或增加运转状态下的引风机（8）的个数。

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