CN102527179A

CN102527179A - 一种制磷炉气电除尘净化装置

Info

Publication number: CN102527179A
Application number: CN2011104490330A
Authority: CN
Inventors: 张大超; 束荣桂; 朱建新; 王庆田; 李辉; 朱德益; 董冰岩
Original assignee: Yunnan Penglongan Environmental Prot Technology Co ltd; Zhongqing Yilan Group Co ltd; Jiangxi University of Science and Technology
Current assignee: Yunnan Penglongan Environmental Prot Technology Co ltd; Zhongqing Yilan Group Co ltd; Jiangxi University of Science and Technology
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种制磷炉气电除尘净化装置，涉及一种采用磷矿石为原料制备黄磷过程，特别是采用多电极制磷电炉制磷过程的炉气电除尘净化装置。其特征在于其装置的结构包括一电除尘器和位于电除尘器下部、并与电除尘器壳体联通为一体的制磷炉气加热预处理装置。本发明的装置将含尘磷炉气在快速加热升温作用下，使处于结露状态的磷炉气充分气化，达到气-固充分分离，避免磷气结露与粉尘粘附、包裹后一起被除下来的问题，同时重力沉降除去磷炉气中的大颗粒粉尘，使磷炉气能达到电除尘器高效除尘工作的条件。简化了生产工艺流程、降低操作人员的生产劳动强度、提高一次收磷率、减少泥磷产生量和废水产生量并相应降低泥磷与废水处理成本，具有重大的经济效益和环保效益。

Description

一种制磷炉气电除尘净化装置

技术领域

一种制磷炉气电除尘净化装置，涉及一种采用磷矿石为原料制备黄磷过程，特别是采用多电极制磷电炉制磷过程的炉气电除尘净化装置。

背景技术

目前，国内外黄磷生产均用电炉法生产。电炉法生产黄磷即将磷矿石、硅石、碳质还原剂混合料加入密闭的三相电炉中，在1300～1500℃高温下熔融，进行化学还原反应，生成元素磷（P₄）、一氧化碳（CO）等气态物并挟带粉尘逸出，称磷炉气。含磷炉气经除尘、冷凝洗涤、精制分离得到成品磷。同时，副产磷铁和炉渣。

电炉法生产黄磷的主要工艺流程都基本相同。但由于电炉容量（规模）大小、炉型各有不同，在设备配置、一般工艺流程上有所差异。其中磷炉气冷凝洗涤前的除尘工艺差异为最根本区别。

（1）大型自焙电极制磷电炉

大型自焙制磷电炉主要为德国、前苏联、美国等技术。由于其具有磷炉变压器容量大（一般50000kVA-90000kVA）、产量大（一般30000t/a及以上）所以称其为大型制磷电炉。其采用自焙电极。入炉原料制备非常严格，采用热处理如烧结法、球团法预处理后入炉，不直接使用块矿入炉。炉气温度一般高于350℃，采用电除尘工艺，炉气直接进入静电除尘器除尘。除尘净化后的磷气进入冷凝塔得到粗磷，再经过滤精制得到产品黄磷。

（2）多电极制磷电炉

多电极制磷电炉为中国自主知识产权技术。由于其磷炉变压器容量及产量均比大型自焙电极磷炉小较多，一般为28000 kVA以下、产量7000-10000t/a。电炉电极采用成型石墨电极，多电极布置形式，一般为三相6根、三相7根

Figure 2011104490330100002DEST_PATH_IMAGE001

石墨电极。与大型自焙电极制磷电炉不同，多电极制磷电炉入炉原料不需烧结料或球团料，采用烘干预处理，块矿入炉。炉气温度普遍低于200℃，一般在150℃左右（导气管），最低在80℃左右（导气管）。炉气净化没有采用静电除尘器除尘工艺技术。炉气出炉后直接进入冷凝塔，经冷凝塔水喷淋洗涤、冷却，黄磷凝聚成液滴，与绝大部分粉尘一起进入受磷槽中，得到粗磷。粗磷在精制锅中用蒸汽加热，漂洗精制、澄清后，得产品黄磷，同时得到含有磷20%左右的泥磷。

从以上可以看出，按对磷炉气净化的不同处理工艺，磷炉气净化总体可分为湿法除尘工艺和干法除尘工艺。

（3）磷炉气性质

电炉法制磷产生的磷炉气为混合气体，主要由磷蒸汽、CO、粉尘等组成。在该混合气体中，磷蒸汽的露点为180.7℃。磷蒸汽为该工艺产品黄磷的气态相物，是收集的对象。所以必须对磷炉气进行除尘。

制磷电炉炉气中的粉尘，一部分是原料中夹带粉尘和炉料在电炉内受热炸裂产生，另一部分是炉料中挥发分遇高温挥发逸出和化学反应生成挥发性化合物，温度降低后又冷凝下来。前者产生的粉尘颗粒较大，超过10

，后者分散度很高，一般小于10

。磷炉气中含尘量一般在50-150g/m³。粉尘的化学成分主要为P₂O₅（即磷酸盐）、SiO₂、碱金属及焦粉（以炭黑的形式存在）等。

多电极制磷电炉炉气最初采用箱式除尘器，但由于设备庞大、除尘效率低，且黄磷在除尘器内凝结严重等系列问题无法得到推广应用。后曾研究过应用静电除尘器，但也因为由于炉气温度过低，在除尘器内黄磷凝结严重、排灰操作条件很差等原因，也无法得到推广应用。所以目前均采用直接进入冷凝塔喷淋洗涤的湿法除尘工艺。

（4）多电极制磷电炉炉气湿法除尘的不足

①多电极制磷电炉炉气湿法除尘收磷工艺工艺流程长且复杂，需经洗气、收磷、精制、磷泥回收处理等工序，排污环节多、劳动强度大。

②废水产生量大，湿法除尘工艺生产每吨黄磷产生20～40m³的含磷污水，废水处理成本高。采用干法电除尘后，吨黄磷污水的产生量可减少90%以上。

③泥磷产生量大。每生产一吨黄磷泥磷产生30%的泥磷。一次收磷率低，也增加了泥磷的处理成本。

④磷炉尾气杂质高，不易回收利用。

所以，很有必要针对我国普遍使用的多电极制磷电炉炉气性质，研究开发先进高效的磷炉气干法除尘工艺技术，替代当前磷炉气湿法除尘工艺，这对提高我国黄磷工业的清洁生产、节能减排技术水平具有重要实际意义，也具有重大的推广使用价值。

（5）目前静电除尘工艺技术在多电极制磷电炉炉气净化应用中的限制

大型自焙电极制磷电炉采用的静电除尘工艺由于具有如下三个原因：一是对原料制备（烧结、球团法等）的质量要求和工艺制备近似苛刻（入炉焦炭水分、粒度、炉气温度等）；二是静电除尘工艺配套设施庞大、技术要求高；三是氮气需用量大，需要配套相应的空分装置生产氮气，用于对整台电除尘器的密封、夹套保温等。导致建设费用巨大、运行和维修费用高、人员技术要求高，所以无法在中小规模的多电极制磷电炉装置中应用。

多电极制磷电炉由于没有与大型自焙电极制磷电炉那样对入炉原料进行严格的热处理（严格的热处理每生产一吨黄磷成本要高出400元左右，这是我国多电极制磷电炉广泛存在的优势），其炉气性质与大型自焙电极制磷电炉炉气差异很大，尤其是炉气温度过低，低于磷蒸汽露点，致使磷蒸汽在电除尘器中冷凝，电除尘器无法正常工作，且出灰操作条件非常差，以及各种磷炉气特有性质等原因导致静电除尘工艺无法在多电极制磷电炉中得到应用。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种投资小、运行费用低，且具有较高的一次磷收得率，能极大减少泥磷产生量和废水产生量，经济效益和环境效益好的制磷炉气电除尘净化装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于其装置的结构包括一电除尘器和位于电除尘器下部、并与电除尘器壳体联通为一体的制磷炉气加热预处理装置。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的制磷炉气加热预处理装置的结构包括：

壳体—该壳体为一底部为缩锥状、开有出尘口的柱状筒体；柱状筒体顶部设有连接电除尘器下部的连接法兰；

导气管—该导气管为一与制磷炉相联的、贯穿加热预处理装置壳体下部侧壁的、出口端位于加热预处理装置下端的通管；

加热装置—该加热装置为安装置于加热预处理装置壳体外侧壁上的加热体。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的电除尘器的结构包括设于装置壳体侧壁上的阳极振子，设于装置壳体上顶盖的阴极高压电装置，与阴极高压电装置联接、垂直位于装置壳体内的、由阴极吊架固定的电晕极，位于装置壳体的集尘极，电除尘器装置外部包覆岩棉保温材料层。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于电除尘器壳体和制磷炉气加热装置壳体联接处水平设有炉气气流分布板，该气流分布板为一水平孔板。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置垂直连接于电除尘装置底部，通过法兰固接。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置其装置壳体外壁上设有保温材料层。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置其加热体嵌入保温材料层中。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置的加热体为远红外电加热、热空气夹层加热或蒸汽夹层加热加热体。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，含粉尘的磷炉气从多电极制磷电炉出来后，经具有保温作用的导气管进入加热预处理装置，加热预处理装置带有高效加热、保温及粉尘重力沉降功能，能使稍微高于或远低于露点温度的磷炉气快速升温，使磷炉气中的磷蒸汽温度远离露点温度，达到气-固充分分离，同时炉气中的大颗粒粉尘经重力沉降作用去除，使磷炉气能达到电除尘器高效除尘工作的条件。经加热预处理装置处理后的炉气通过气流分布板均匀进入电除尘装置，经电除尘装置高效除尘净化后的磷炉气由电除尘器出气口进入磷气冷凝收磷装置。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，带有高效加热功能的预处理装置能对温度稍高于或远低于磷蒸汽露点温度的磷炉气进行快速加热升温，解决磷气结露与粉尘粘附、包裹后一起被除下来的问题，既可提高磷的一次收得率有可极大减少磷气冷凝收磷工艺环节的泥磷量，同时又可以解决除尘灰排灰操作困难的问题，同时，预处理装置的重力沉降作用可将炉气中的大颗粒粉尘去除，减轻后续电除尘装置的负荷，可保持除尘器的除尘高效率和工作的稳定性。电除尘器装置是高效的除尘设备，可除去磷炉气中的绝大部分粉尘，且对于小粒径的粉尘也有很高的除尘效果，该方法与装置与目前多电极制磷电炉的湿法除尘收磷相比较，可极大减少冷凝洗涤收磷装置的泥磷量和废水产生量。总之，本方法可极大简化目前多电极制磷电炉黄磷生产工艺流程、降低操作人员的生产劳动强度、提高一次收磷率、减少泥磷产生量和废水产生量并相应降低泥磷与废水处理成本，具有极大的经济效益和环保效益。

附图说明

图1为本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置的结构示意图。

具体实施方式

一种制磷炉气电除尘净化装置，其装置的结构包括：

加热预处理装置壳体1—该装置壳体为一底部为缩锥状、开有出尘口2的柱状筒体；在筒体顶部设有与电除尘装置连接的法兰；

电除尘装置—该装置包括：设于装置壳体侧壁上的阳极振子3，设于装置壳体上顶盖的阴极高压电装置4，与阴极高压电装置联接、垂直位于装置壳体内的、由阴极吊架固定的电晕极5，位于装置壳体的集尘极6；

炉气气流分布板7—该气流分布板为一水平位于电除尘装置壳体下部的孔板；

导气管8—该导气管为一与制磷炉相联的、贯穿装置壳体下部侧壁的、出口端位于加热预处理装置下端的通管；

加热装置9—该加热装置为安装置于加热预处理装置壳体外侧壁上的加热体。

本发明的一种制磷炉气电除尘净化装置，其装置壳体外壁上设有保温材料层10；加热装置嵌入保温材料层中。

从多电极制磷电炉11中出来的含粉尘磷炉气，由磷炉气导气管进入带高效加热、保温及重力沉降功能的加热预处理装置中，在此磷炉气在高效加热功能作用下，磷炉气快速加热升温到高于露点温度以上，使处于结露状态的磷炉气充分气化，达到气-固充分分离，避免磷气结露与粉尘粘附、包裹后一起被除下来的问题，同时，磷炉气中的大颗粒粉尘在重力沉降作用下去除，使磷炉气能达到电除尘器高效除尘工作的条件。经加热预处理装置加热、重力沉降处理后的磷炉气，通过气流分布板均匀进入电除尘装置，经电除尘装置高效除尘净化后的磷炉气由电除尘器出气口12进入磷气冷凝收磷装置，电除尘装置收集的粉尘和预加热装置重力沉降下来的粉尘降落至同一灰斗中排出。

本发明可以充分利用高效加热装置的性能对温度达不到电除尘器除尘要求的磷炉气进行加热升温，使磷炉气中的磷蒸汽高于其露点温度并达到充分的气固分离条件，避免了磷蒸汽结露与粉尘粘附、包裹而被当作粉尘被除下来，同时还可使所收集下来的粉尘具有良好的流动性，保证了排灰操作具有良好的条件，同时，加热预处理装置的重力沉降作用能出去磷炉气中的大颗粒粉尘，减轻后续电除尘装置的负荷，使磷炉气能达到电除尘器高效除尘工作的条件。对于加热升温后的磷炉气，大颗粒粉尘的重力沉降除尘效率可达40%以上，电除尘器除尘效率可达到99%以上，而除尘灰中磷的含量＜0.5%（按每生产吨黄磷计）。

Claims

1.一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于其装置的结构包括一电除尘器和位于电除尘器下部、并与电除尘器壳体联通为一体的制磷炉气加热预处理装置。

2.根据权利要求1所述的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的制磷炉气加热预处理装置的结构包括：

3.根据权利要求1所述的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的电除尘器的结构包括设于装置壳体侧壁上的阳极振子，设于装置壳体上顶盖的阴极高压电装置，与阴极高压电装置联接、垂直位于装置壳体内的、由阴极吊架固定的电晕极，位于装置壳体的集尘极，电除尘器装置外部包覆岩棉保温材料层。

4.根据权利要求1所述的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于电除尘器壳体和制磷炉气加热装置壳体联接处水平设有炉气气流分布板，该气流分布板为一水平孔板。

5.根据权利要求1所述的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置垂直连接于电除尘装置底部，通过法兰固接。

6.根据权利要求1所述的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置其装置壳体外壁上设有保温材料层。

7.根据权利要求1所述的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置其加热体嵌入保温材料层中。

8.根据权利要求1所述的一种制磷炉气电除尘净化装置，其特征在于所述的加热预处理装置的加热体为远红外电加热、热空气夹层加热或蒸汽夹层加热加热体。