CN102527513A - 一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置 - Google Patents

Abstract

一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，涉及一种采用磷矿石为原料制备磷的过程中，特别采用多电极制磷过程的电炉炉气的电除尘预处理装置。其特征在于其装置的结构包括：沉降室腔体、与沉降室腔体炉气进气口固接的炉气进气管、与沉降室腔体炉气出气口固接的炉气出气管、与沉降室腔体底部开有的排灰口固接排灰斗和覆于沉降室腔体、排灰斗外侧面上的加热体。本发明的装置有效解决炉气温度过低，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问题，有效降低技术要求、简化设备、降低成本，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。

Description

一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置

技术领域

一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，涉及一种采用磷矿石为原料制备磷的过程中，特别采用多电极制磷过程的电炉炉气的电除尘预处理装置。

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℃，采用电除尘工艺净化磷炉气，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、产量一般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                                                

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，泥磷含有磷20%左右。降低了一次收磷率，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，需要配套建设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，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足，提供一种能有效解决炉气温度过低，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问题，有效降低技术要求、简化设备、降低成本的制磷电炉炉气的电除尘预处理装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于其装置的结构包括：

沉降室腔体—该腔体为一在垂直侧壁上、水平方向居中、相对开有炉气进口和炉气出口，在底部开有排灰口的腔体；

炉气进气管—该进气管为一与沉降室腔体炉气进气口固接的扩锥形管；

炉气出气管—该出气管为一与沉降室腔体炉气出气口固接的缩锥形管；

排灰斗—该排灰斗为漏斗状，上端与沉降室腔体底部开有的排灰口固接；

加热装置—该加热装置为覆于沉降室腔体和排灰斗外侧面上的加热体。

本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于在沉降室腔体外壁的加热装置，以及加热装置上覆有保温材料层。

本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于所述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形式加热体。

本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于所述的保温材料层为岩棉层。

本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，集磷炉气加热升温与粉尘重力沉降于一体。对温度低于露点温度（180℃）、含高浓度粉尘的磷炉气进行快速加热升温，使磷炉气中的磷蒸汽远离露点温度，达到气-固充分分离的条件，同时重力沉降除去大颗粒粉尘，为后续电除尘器对磷炉气的高效除尘净化进行预处理。通过本发明装置的预处理，一是使磷炉气中的磷蒸汽温度高于露点温度，使磷蒸汽与粉尘达到充分的气-固充分分离的条件，解决磷气结露与粉尘粘附、包裹后一起被除下来的问题，同时改善除尘器所收集的粉尘的流动性，改善出灰操作条件，二是通过重力沉降，除去磷炉气中所含的大颗粒粉尘，有效降低进入后续电除尘器的粉尘浓度，减轻电除尘器的工作负荷。加热体加热能量可调，可整体控制也可单独分别控制输出加热能量，在整体装置外部包裹保温材料进行保温及安全防护。

本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，可使磷炉气达到后续电除尘器除尘正常稳定工作所需的要求，能有效保障后续电除尘器连续、稳定进行高效除尘净化工作和排灰操作。有效解决炉气温度过低，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问题，有效降低技术要求、简化设备、降低成本，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。

附图说明

图1为本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置的结构示意图。

具体实施方式

一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其装置的结构包括：

沉降室腔体1—该腔体为一在垂直侧壁上、水平方向居中、相对开有炉气进口和炉气出口，在底部开有排灰口的腔体；

炉气进气管2—该进气管为一与沉降室腔体炉气进气口固接的扩锥形管；

炉气出气管3—该出气管为一与沉降室腔体炉气出气口固接的缩锥形管；

排灰斗4—该排灰斗为漏斗状，上端与沉降室腔体底部开有的排灰口固接；

加热装置5—该加热装置为覆于沉降室腔体和排灰斗外侧面上的加热体。

本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，在沉降室腔体的加热装置外包覆有保温材料层6。

使用时，从制磷电炉排出的炉气由本发明的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置的炉气进气管进入沉降室腔体，覆于沉降室腔体和排灰斗外侧面上的加热体对进入的炉气进行全方位的加热，将含高浓度粉尘的磷炉气进行快速加热升温，使磷炉气中的磷蒸汽远高于露点温度（露点温度（180℃），与粉尘粘附的磷气结露加热后汽化，与粉尘分离，同时大颗粒粉尘在重力作用下沉降分离由排灰斗排出而除去，解决了磷气结露与粉尘粘附、包裹后一起被除下来的问题，同时改善除尘器所收集的粉尘的流动性，改善出灰操作条件，并通过重力沉降，除去磷炉气中所含的大颗粒粉尘，有效降低进入后续电除尘器的粉尘浓度，减轻电除尘器的工作负荷。加热体可以根据进入的磷炉气温度高低而调节加热能量，可整体控制也可单独分别控制输出加热能量，在整体装置外部包裹保温材料为岩棉层进行保温及安全防护。结露磷气气化并与粉尘分离预处理后，由炉气出气管排入后续电除尘器对磷炉气进行高效除尘净化。可使磷炉气达到后续电除尘器除尘正常稳定工作所需的要求，能有效保障后续电除尘器连续、稳定进行高效除尘净化工作和排灰操作。

Claims (4)

1.一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于其装置的结构包括：

沉降室腔体—该腔体为一在垂直侧壁上、水平方向居中、相对开有炉气进口和炉气出口，在底部开有排灰口的腔体；

炉气进气管—该进气管为一与沉降室腔体炉气进气口固接的扩锥形管；

炉气出气管—该出气管为一与沉降室腔体炉气出气口固接的缩锥形管；

排灰斗—该排灰斗为漏斗状，上端与沉降室腔体底部开有的排灰口固接；

加热装置—该加热装置为覆于沉降室腔体和排灰斗外侧面上的加热体。

2.根据权利要求1所述的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于在沉降室腔体外壁的加热装置上覆有保温材料层。

3.根据权利要求1所述的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于所述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形式加热体。

4.根据权利要求1所述的一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，其特征在于所述的保温材料层为岩棉层。

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