CN102815679B - 特种燃磷塔及热法磷酸生产热电自平衡系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特种燃磷塔，燃磷塔包括汽包、环形膜式水冷壁组件、磷燃烧器和水汽循环管路，环形膜式水冷壁组件上下两端分别设有上联箱组件和下联箱组件；上联箱组件包括环形上联箱和锥型上封头，锥形上封头的顶部或侧壁开有工艺气体出口管，下联箱组件包括环形下联箱和下封头。一种热法磷酸生产热电自平衡系统，包括特种燃磷塔、水化系统和抽凝式汽轮发电机组。本发明确保在蒸汽压力和温度提高的条件下，能满足强度要求，同时保证反应塔内壁面温度能控制在允许的温度，免受高温工艺气体的腐蚀，确保特种燃磷塔能副产中压蒸汽，且长期安全可靠运行，同时将特种燃磷塔副产的中压蒸汽引入抽凝式汽轮发电机组发电，实现能源利用率的最大化。

Description

特种燃磷塔及热法磷酸生产热电自平衡系统

技术领域

本发明涉及热能的回收与利用的技术领域，尤其是一种特种燃磷塔及热法磷酸生产热电自平衡系统。

背景技术

热法磷酸可以达到99.99%以上的高纯度，因而它是国民经济中不可缺少的重要基础化工原料，如高新技术领域中的发光材料，抗甲流N1H1疫苗“达菲－磷酸奥司他韦（奥尔菲）”等生物制剂都需要使用高纯度的热法磷酸做原料。然而，传统的热法磷酸生产也是一个高耗能与排放二氧化碳的行业。不符合节能减排的国策要求。

热法磷酸的生产工艺主要分为冶炼（从磷矿石中提取单质黄磷）、黄磷燃烧（黄磷与空气的燃烧反应生成五氧化二磷）、水化合（五氧化二磷被水化合成高浓度的磷酸）三个工艺过程。其中黄磷燃烧工艺流程的设备和工艺为：由冶炼得到的单质固体黄磷在溶磷槽中被压力为0.2～0.6MPa的蒸汽加热融化为液态黄磷，在重力或齿轮泵的作用下进入喷磷枪，在喷磷枪出口，液态黄磷与高速旋流的压缩空气相遇，得到迅速雾化后喷入燃烧塔内，与二次空气进行强烈混合氧化反应，并释放出大量的热量。经燃烧反应计算，黄磷燃烧的理论燃烧温度达到2500℃。由于高温的五氧化二磷气体及其聚合物对金属壁面产生强烈的高温腐蚀，对燃磷塔及换热器等生产设备具有强烈的腐蚀性和破坏性，严重影响燃磷塔的安全可靠运行和使用寿命。为了确保设备的安全可靠运行，在传统工艺中，通常使用大量的稀磷酸或冷却水来冷却燃磷塔壁或换热器壁，使这些直接接触高温工艺气体的壁面温度控制在80℃以下。这些冷却水或稀磷酸的温度通常在60℃以下，这种低品位的余热在工业上难以利用，而只能通过冷却塔排放到大气中，造成能源的浪费和严重的热污染环境。而对于热法磷酸生产工艺系统中溶磷、供磷设备和相关的管道，为了使保证黄磷的流动和雾化燃烧，要求黄磷处于液化状态，需要设置专用的燃煤锅炉来供给蒸汽用于加热和保温。这样就形成了工艺流程中一方面需要外部提供蒸汽，而自身产生的高温反应热因不能利用而造成白白浪费掉的严重不合理。

有关热法磷酸生产工艺中，黄磷燃烧反应热的回收和利用技术，国内外从1988年开始，就开展这方面的研究。

公布于2002年6月26日的中国专利CN01143443.0，《黄磷燃烧热能回收与利用装置及其热法磷酸生产系统》,该专利公开的黄磷燃烧反应热的回收装置和余热回收与利用方法，如图1所示热能回收与利用装置。

（1）热能回收与利用装置包括汽包6、下降管2、下联箱1、上升管3、上联箱4和导汽管9过程的密闭汽水系统，完成水的加热、蒸发、分离过程；给水引入汽包6的水空间，蒸汽从汽包6的汽空间引出。

（2）热能回收与利用装置与反应塔的合二为一，用膜式水冷壁（多根上升管与焊接于管外的翅片构成的密封结构）替代原有的水夹套，将上、下联箱与上下封头连接在一起，构成一个密闭的反应空间，完成黄磷与空气的燃烧反应；同时上升管内水吸热汽化，在下降管和上升管内汽水密度差的作用下，形成自然水循环，完成水的加热、蒸发、分离过程。

（3）所有与高温工艺气体接触的壁面采用金属材料，在燃烧塔内的金属表面喷涂有一层能耐高温五氧化二磷及其聚合物腐蚀的等离子体陶瓷涂层。

（4）该专利已进行工业化实施，每燃烧一吨黄磷能产生0.5MPa的饱和水蒸汽5.96吨，热能回收效率达到η=65%，并节约标准煤560kg与冷却水400吨。该专利的主要不足之处在于：

（1）在燃烧塔内金属内表面喷涂有一层能耐腐蚀的等离子体陶瓷涂层，由于反应塔内的反应气体温度很高，在不同结构或不同材料的连接处在热应力的作用下，涂层会发生脱落或开裂，若是基体材料不耐腐蚀，一旦发生这种情况，基体就会发生腐蚀，将严重影响设备安全可靠运行，而且等离子体陶瓷涂层的价格贵，制造成本高。

（2）喷磷枪接口管附近的发生气体扰流，在喷磷枪附近热流密度很高，换热管或翅片将发生温度过高发生腐蚀现象。一旦换热管发生开裂，一定压力的汽水混合物将喷入塔内，进一步加剧炉内其他受热面的腐蚀。

（3）由于受到结构上受压元件强度和壁面腐蚀限制，该热能利用和回收装置产生的是压力低于1.0MPa的低压饱和蒸汽，主要供自身的工艺需要和其他低压热用户，当周边无其他热用户时，多余的低压蒸汽只能放空，造成二次热污染，整个系统的能源利用率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中黄磷燃烧热能回收与利用装置因结构缺陷导致的易腐蚀，运行不可靠的不足，提供一种特种燃磷塔，确保在蒸汽压力和温度提高的条件下，能满足强度要求，同时保证反应塔内壁面温度能控制在允许的温度，免受高温工艺气体的腐蚀，确保特种燃磷塔能副产中压蒸汽，且长期安全可靠运行。

本发明还提供一种热法磷酸生产热电自平衡系统，同时将特种燃磷塔副产的中压蒸汽引入抽凝式汽轮发电机组发电，实现能源利用率的最大化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种特种燃磷塔，所述的燃磷塔包括汽包、环形膜式水冷壁组件、磷燃烧器和水汽循环管路，所述的环形膜式水冷壁组件上下两端分别设有上联箱组件和下联箱组件；上联箱组件包括环形上联箱和锥形上封头，锥形上封头的顶部或侧壁开有工艺气体出口管，下联箱组件包括环形下联箱和下封头；环形膜式水冷壁组件包括多根呈环形布置的上升管和设置在相邻上升管之间的翅片，上升管的上端与环形上联箱连通，上升管的下端与环形下联箱连通，环形膜式水冷壁组件的下部侧面设置有二次进风管。

进一步的，汽包具有壳体，壳体上设有向壳体内供水的进水接管，进水接管的出口设有水量分配的给水分配管，所述的壳体的内腔上部设有汽水分离器，汽水分离器上方的壳体上设有蒸汽出口管；所述的磷燃烧器包括喷磷枪和配风器，配风器的一端与大气相通、另一端与二次进风管连通，喷磷枪的上端具有磷进口接管、压缩空气接管，磷进口接管和压缩空气接管分别与供磷管和供压缩空气管对应连通，喷磷枪的下端与环形膜式水冷壁组件的内腔连通；所述的水汽循环管路包括多根导汽管和至少一根下降管，所述的导汽管一端与壳体内腔连通、另一端与环形上联箱连通；所述的下降管一端与壳体底部水空间连通、另一端与环形下联箱连通。

所述的环形上联箱采用内、外环形连通管结构，所述的多根上升管的上端交替间隔与内、外环形连通管连通；上升管与环形上联箱连接处的外围设置有环形密封冷却套，环形密封冷却套的上、下端沿圆周方向均布多根冷却进水管和出水管。环形上联箱采用内、外环形连通管结构，既可以满足环形上联箱环形流通面积的需要，同时可保证管壁厚度在允许的范围内满足产生中压蒸汽的强度要求。但是这样会使上升管与环形上联箱的连接处出现不密封，使工艺气体外泄，这是绝对不允许的，所以在连接处的外围加上一个环形密封冷却套，保证密封性。

所述的环形上联箱的锥形上封头外侧设有冷却盘管，所述的冷却盘管的截面为半圆形，冷却盘管的平面一面紧贴锥形上封头的外壁。

所述的环形膜式水冷壁组件的翅片为宽度10～20mm的窄翅片，环形膜式水冷壁组件的下部的二次进风管附近设有局部冷却水箱，在局部冷却水箱的上、下端分别设有冷却水出、进口管，局部冷却水箱的上部具有局部联箱，局部联箱通过下降管分管连通下降管。由于蒸汽压力的提高，上升管和翅片温度也相应提高，为了保证翅片上最高温度低于允许的温度范围，须采用窄翅片的膜式水冷壁。局部冷却水箱可以保证喷磷枪附近反应塔的内壁面温度控制在较低的温度，从而能形成一层厚度的结膜层，使反应塔安全可靠运行。

所述的环形下联箱为单环形结构，上升管的下端与环形下联箱之间设有锥形管，相邻的锥形管之间设有锥形翅片，锥形翅片上设有冷却小水箱，冷却小水箱的上、下部分别连接有出水管和进水管。为了副产中压蒸汽（压力最大可达到3.9MPa），同时又要使环形下联箱的管壁厚度控制在目前我国受压元件强度计算标准的范围，采用锥形管与箱连接，就可以满足下联箱的强度要求。但是连接于锥形管外的锥形翅片的最大宽度已超出允许范围，必须加以冷却才能保证翅片温度在允许的范围内。

所述的下封头为内、外层耐压封头密封连接而成的中空结构，外层耐压封头底部设置有与内、外层耐压封头间空腔连通的冷却进水管，外层耐压封头上部设有与内、外层耐压封头间空腔连通的环形冷却水槽，环形冷却水槽上设有出水管，所述的下封头底部设有支撑座。由于燃磷塔的喷磷枪向下喷射燃烧反应，下封头处的热流密度很高，下封头的有效冷却是保证燃磷塔安全可靠运行的重要技术措施，采用下封头为内、外双层耐压封头，通过合理布置冷却水的进出口，使冷却水形成射流冲击冷却，确保了下封头可有效保证。

一种采用上述特种燃磷塔的热法磷酸生产热电自平衡系统，包括特种燃磷塔、水化系统和抽凝式汽轮发电机组，水化系统的进口连通特种燃磷塔的工艺气体出口管，抽凝式汽轮发电机组包括汽轮机和发电机，汽轮机与发电机传动连接，所述的特种燃磷塔的汽包的蒸汽出口管连通汽轮机的蒸汽进口。抽凝式汽轮发电机组的汽源来自于特种燃磷塔副产的中压蒸汽，中压蒸汽引入抽凝式汽轮发电机组做功发电，发出电供热法磷酸自身工艺的动力设备。

还包括低压蒸汽利用系统和乏汽利用系统，所述的低压蒸汽利用系统包括连通汽轮机21中部的低压蒸汽管道、至少一个自身热用户51和冷凝水回收泵52；所述的乏汽利用系统包括连通汽轮机21底部乏汽出口的冷凝器3和将冷凝器3中的冷凝水泵入除氧器6的凝水泵4。

还具有除氧给水系统，所述的除氧给水系统包括连通汽轮机21中部低压蒸汽出口的除氧器6和将除氧器6中的除氧水泵入汽包11上进水接管113的给水泵7，所述的冷凝水回收泵52的出口连通除氧器6的进口。根据热法磷酸生产过程的特点从汽轮机中抽出的部分低压蒸汽满足自身工艺的需要，这样实现了热法磷酸生产系统自身供电、供热的能量平衡。

本发明的有益效果是，本发明的特种燃磷塔把工业锅炉的结构要素与化学反应塔的结构要素相结合，在完成黄磷和空气进行化学反应时，能副产中压蒸汽，达到结构紧凑和高效回收与利用反应热的目的。确保在蒸汽压力和温度提高的条件下，能满足强度要求，同时保证反应塔内壁面温度能控制在允许的温度，免受高温工艺气体的腐蚀，确保特种燃磷塔能副产中压蒸汽，且长期安全可靠运行。

本发明的热法磷酸生产热电自平衡系统同时将特种燃磷塔副产的中压蒸汽引入抽凝式汽轮发电机组发电，在根据热法磷酸生产特点，从汽轮机中抽出部分低压蒸汽来满足自身工艺的需要，达到热法磷酸生产系统供热供电的自平衡，实现能源利用率的最大化。经济效益明显，且具有良好的社会效益。

（1）由于特种燃磷塔确保在蒸汽的压力和温度大幅提高后，既能满足受压元件的强度要求，同时又能保证反应塔内壁面温度能控制在允许的温度，免受高温工艺气体的腐蚀，使特种燃磷塔能长期安全可靠运行，能产生的额定压力为3.9MPa的中压蒸汽。中压蒸汽扩大大扩展了热用户的使用范围，可输送到更远的地方，产生更大的经济效益。

（2）特种燃磷塔副产的中压蒸汽，进入抽凝式蒸汽轮发电机组做功发电，发出的电可以满足热法磷酸生产工艺的用电需求，同时从汽轮机抽出的部分低压蒸汽，供自身工艺的用热需要，这样整个热法磷酸工艺在正常生产时无需外部提供热电（外部电源为备用），实现热电供应自平衡，使系统的能源利用率达到最大化，减少生产成本，提高产品的竞争力，产生更大经济和社会效益。

（3）在二次进风管附近采用局部夹套式冷却水箱，连接于锥形管之间的翅片采用局部冷却器、使特种燃磷塔内壁的温度控制在320℃以下，在其壁面上形成一定厚度的结膜物，从而阻断了高温磷酸蒸汽及其聚合物对奥氏体不锈钢的腐蚀，确保燃磷塔的长期安全可靠运行和延长其使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有技术中燃磷塔的结构示意图。

1.下联箱，2.下降管，3.上升管，4.上联箱，5.燃磷塔出口，6.汽包，7.蒸汽出口，8.补给水进口，9.导汽管，10.燃磷塔壁面保温层，11.喷磷枪，12.下封头，13.支架。

图2是本发明的特种燃磷塔的最佳实施例的结构示意图；

图3是本发明所述的环形上联箱的放大图；

图4是本发明所述的锥形上封头的放大图；

图5是本发明所述的二次进风管的侧视放大图；

图6是本发明所述的二次进风管的主视放大图；

图7是本发明所述的冷却小水箱的主视放大图；

图8是本发明所述的冷却小水箱的侧视放大图；

图9是本发明的下联箱组件的放大图；

图10是本发明的热法磷酸生产热电自平衡系统的结构示意图。

图中：1.燃磷塔，11.汽包，111.壳体，112.蒸汽出口管，113.进水接管，114.汽水分离器，115.给水分配管，12.上联箱组件，121.工艺气体出口管，122.冷却盘管，123.锥形上封头，124.环形上联箱，13.环形膜式水冷壁，131.上升管，132.翅片，133.局部联箱，134.局部冷却水箱，135.二次进风管，136.锥形管，137.环形密封冷却套，138.锥形翅片，139.冷却小水箱,14.下联箱组件，141.环形下联箱，142.下封头，143.环形冷却水槽，144.支撑座，145.出水管，146.冷却进水管，15.导汽管，16.下降管，161.下降管分管，17.磷燃烧器，171.喷磷枪，172.配风器，173.磷进口接管，174.压缩空气接管，2.抽凝式汽轮发电机组，21.汽轮机，22.发电机，3.冷凝器，4.凝水泵，51.自身热用户,52.冷凝水回收泵，6.除氧器，7.给水泵，8.水化系统。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图2-9所示，本发明的特种燃磷塔最佳实施例，燃磷塔1包括汽包11、环形膜式水冷壁组件13和水汽循环管路，环形膜式水冷壁组件13上下两端分别设有上联箱组件12和下联箱组件14；上联箱组件12包括环形上联箱124和锥形上封头123，锥形上封头123的顶部或侧壁开有工艺气体出口管121，下联箱组件14包括环形下联箱141和下封头142；环形膜式水冷壁组件13包括多根呈环形布置的上升管131和设置在相邻上升管131之间的翅片132，上升管131的上端与环形上联箱124连通，上升管131的下端与环形下联箱141连通，环形膜式水冷壁组件13的下部侧面设置有二次进风管135；汽包11具有壳体111，壳体111上设有向壳体111内供水的进水接管113，进水接管113的出口设有水量分配的给水分配管115，壳体111的内腔上部设有汽水分离器114，汽水分离器114上方的壳体111上设有蒸汽出口管112；磷燃烧器17包括喷磷枪171和配风器172，配风器172的一端与大气相通、另一端与二次进风管135连通，喷磷枪171的上端具有磷进口接管173、压缩空气接管174，磷进口接管173和压缩空气接管174分别与供磷管和供压缩空气管对应连通，喷磷枪171的下端与环形膜式水冷壁组件3的内腔连通；水汽循环管路包括多根导汽管15和至少一根下降管16，导汽管15一端与壳体111内腔连通、另一端与环形上联箱124连通；下降管16一端与壳体111底部水空间连通、另一端与环形下联箱141连通。

如图3所示，环形上联箱124采用内、外环形连通管结构，多根上升管131的上端交替间隔与内、外环形连通管连通；上升管131与环形上联箱124连接处的外围设置有环形密封冷却套137，环形密封冷却套137的上、下端沿圆周方向均布多根冷却进水管和出水管。

如图4所示，环形上联箱124的锥形上封头123外侧设有冷却盘管122，冷却盘管122的截面为半圆形，冷却盘管122的平面一面紧贴锥形上封头123的外壁。

图5和6所示，环形膜式水冷壁组件13的翅片132为宽度10～20mm的窄翅片，环形膜式水冷壁组件13的下部的二次进风管135附近设有局部冷却水箱134，在局部冷却水箱134的上、下端分别设有冷却水出、进口管，局部冷却水箱134的上部具有局部联箱133，局部联箱133通过下降管分管161连通下降管16。

图2、7和8所示，环形下联箱141为单环形结构，上升管131的下端与环形下联箱141之间设有锥形管136，相邻的锥形管之间设有锥形翅片138，锥形翅片138上设有冷却小水箱139，冷却小水箱139的上、下部分别连接有出水管和进水管。

图9所示，下封头142为内、外层耐压封头密封连接而成的中空结构，外层耐压封头底部设置有与内、外层耐压封头间空腔连通的冷却进水管146，外层耐压封头上部设有与内、外层耐压封头间空腔连通的环形冷却水槽143，环形冷却水槽143上设有出水管145，下封头142底部设有支撑座144。

其工作原理为：

液态磷在齿轮泵或重力的作用下，经输磷管进入喷磷枪，在出口处与高速旋流喷出压缩空气相遇，在产生强烈混合作用下，液态磷雾化成具有一定形状的雾化矩，在塔内收到高温气体的辐射和对流加热，迅速蒸发并与吸入的二次空气强烈混合，单质磷与空气中氧发生激烈氧化反应，生成五氧化二磷气体，同时释放出大量的反应热；高温工艺气体与反应塔塔壁（下封头、环形膜式水冷壁、上封头）进行强烈的辐射换热，边流动、边反应、边换热，其温度逐步下降到700℃左右，从上封头上气体出口管引出到水化系统。

补充水经给水泵加压后，经给水管道进入汽包，与汽包中饱和水混合后，进入下降管总管，再通过下降分管进入环形下联箱，经环形下联箱分配，进入各个上升管，上升管中水通过管壁受到高温工艺气体的辐射加热，逐步升温达到饱和后部分汽化，在下降管和上升管中汽水混合物密度差的作用下，一边蒸发，一边向上流动，在环形上联箱内汇合，经导汽管进入汽包，经汽水分离器分离后，分离下来的水进入下降管参与下一个水循环；分离出蒸汽经出汽管进入分汽缸，再供各个热用户。

如图10所示，本发明的热法磷酸生产热电自平衡系统，包括特种燃磷塔1、水化系统8和抽凝式汽轮发电机组2，水化系统8的进口连通特种燃磷塔1的工艺气体出口管121，抽凝式汽轮发电机组2包括汽轮机21和发电机22，汽轮机21与发电机22传动连接，特种燃磷塔1的汽包11的蒸汽出口管112连通汽轮机21的蒸汽进口。还包括低压蒸汽利用系统和乏汽利用系统，低压蒸汽利用系统包括连通汽轮机21中部的低压蒸汽管道、至少一个自身热用户51和冷凝水回收泵52；乏汽利用系统包括连通汽轮机21底部乏汽出口的冷凝器3和将冷凝器3中的冷凝水泵入除氧器6的凝水泵4。还具有除氧给水系统，除氧给水系统包括连通汽轮机21中部低压蒸汽出口的除氧器6和将除氧器6中的除氧水泵入汽包11上进水接管113的给水泵7，冷凝水回收泵52的出口连通除氧器6的进口。

其工作过程为：特种燃磷塔副产的中压蒸汽，从汽包蒸汽出口管，经中压蒸汽管引入到抽汽式汽轮发电机组，中压蒸汽在汽轮机内降压做功推动叶轮高速旋转，经联轴器带动发电机发电，发出的电经配电器输送到热法磷酸生产系统的泵、风机等动力电用户；根据热法磷酸生产工艺的特点，从汽轮机中部抽出部分低压蒸汽，经低压蒸汽管供给自身工艺的热用户；其余蒸汽继续膨胀做功到背压，最终乏汽排入冷凝器结成凝结水，凝结水经凝水管由凝水泵输送到除氧器，在除氧器内加热除氧后，经给水泵加压后，经给水管输送到汽包。

热法磷酸生产系统实施中压蒸汽发电供热的经济效益分析：

生产一吨磷酸约需要150kW·h，同时产生中压过热蒸汽1.5吨。磷酸的分子式为H₃PO₄，分子量为98，磷的分子量为31，这样产生一吨浓度为100%的磷酸需要316kg黄磷，黄磷的发热量为24800kJ/kg，反应热的有效利用率为62%，这样生产一吨浓度为100%的磷酸的产生3.5MPa的饱和蒸汽量为1745kg/吨磷酸，进入抽凝式汽轮发电机组做功发电（抽汽压力为0.6MPa，最大抽汽量为进汽量70%），汽轮机的背压为5kPa时，发电量为160kW·h。经实际生产过程中的数据统计，生产一吨磷酸约需要150kW·h。可见汽轮发电机组的发电量可以满足自身工艺的需要，外部电源可作为备用和补充。

现以年产3.5万吨热法磷酸生产系统实施中压蒸汽发电供热自平衡，年发电量为560万度电，可产生发电经济效益450万元，同时可供低压蒸汽量（压力为0.6MPa，抽汽量为（50%）2.625万吨，每吨蒸汽价格按150元计算，供汽产生的经济效益为395万元，两项合计总的经济效益为845万元。折合到标准煤，每年可节约标煤5730吨，减少CO₂排放量14850吨，减少SO₂排放46吨。可见实施中压蒸汽发电供热自平衡系统可获得显著地经济效益和社会效益，在热法磷酸生产行业中有很好的推广价值。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种特种燃磷塔，其特征在于：所述的燃磷塔（1）包括汽包（11）、环形膜式水冷壁组件（13）、磷燃烧器（17）和水汽循环管路；所述的环形膜式水冷壁组件（13）上下两端分别设有上联箱组件（12）和下联箱组件（14）；上联箱组件（12）包括环形上联箱（124）和锥形上封头（123），锥形上封头（123）的顶部或侧壁开有工艺气体出口管（121），下联箱组件（14）包括环形下联箱（141）和下封头（142）；

环形膜式水冷壁组件（13）包括多根呈环形布置的上升管（131）和设置在相邻上升管（131）之间的翅片（132），上升管（131）的上端与环形上联箱（124）连通，上升管（131）的下端与环形下联箱（141）连通，环形膜式水冷壁组件（13）的下部侧面设置有局部冷却水箱（134）和二次进风管（135）；

所述的环形上联箱（124）采用内、外环形连通管结构，所述的多根上升管（131）的上端交替间隔与内、外环形连通管连通；上升管（131）与环形上联箱（124）连接处的外围设置有环形密封冷却套（137），环形密封冷却套（137）的上、下端沿圆周方向均布多根冷却进水管和出水管。

2.如权利要求1所述的特种燃磷塔，其主要特征：汽包（11）具有壳体（111），壳体（111）上设有向壳体（111）内供水的进水接管（113），进水接管（113）的出口设有水量分配的给水分配管（115），所述的壳体（111）的内腔上部设有汽水分离器（114），汽水分离器（114）上方的壳体（111）上设有蒸汽出口管（112）；

所述的磷燃烧器（17）包括喷磷枪（171）和配风器（172），配风器（172）的一端与大气相通、另一端与二次进风管（135）连通，喷磷枪（171）的上端具有磷进口接管（173）、压缩空气接管（174），磷进口接管（173）和压缩空气接管（174）分别与供磷管和供压缩空气管对应连通，喷磷枪（171）的下端与环形膜式水冷壁组件（13）的内腔连通；

所述的水汽循环管路包括多根导汽管（15）和至少一根下降管（16），所述的导汽管（15）一端与壳体（111）内腔连通、另一端与环形上联箱（124）连通；所述的下降管（16）一端与壳体（111）底部水空间连通、另一端与环形下联箱（141）连通。

3.如权利要求1或2所述的特种燃磷塔，其特征是：所述的环形上联箱（124）的锥形上封头（123）外侧设有冷却盘管（122），所述的冷却盘管（122）的截面为半圆形，冷却盘管（122）的平面一面紧贴锥形上封头（123）的外壁。

4.如权利要求1所述的特种燃磷塔，其特征是：所述的环形膜式水冷壁组件（13）的翅片（132）为宽度10～20mm的窄翅片，环形膜式水冷壁组件（13）的下部的二次进风管（135）附近设有局部冷却水箱（134），在局部冷却水箱（134）的上、下端分别设有冷却水出、进口管，局部冷却水箱（134）的上部具有局部联箱（133），局部联箱（133）通过下降管分管（161）连通下降管（16）。

5.如权利要求1所述的特种燃磷塔，其特征是：所述的环形下联箱（141）为单环形结构，上升管（131）的下端与环形下联箱（141）之间设有锥形管（136），相邻的锥形管（136）之间设有锥形翅片（138），锥形翅片（138）上设有冷却小水箱（139），冷却小水箱（139）的上、下部分别连接有出水管和进水管。

6.如权利要求1所述的特种燃磷塔，其特征是：所述的下封头（142）为内、外层耐压封头密封连接而成的中空结构，外层耐压封头底部设置有与内、外层耐压封头间空腔连通的冷却进水管（146），外层耐压封头上部设有与内、外层耐压封头间空腔连通的环形冷却水槽（143），环形冷却水槽（143）上设有出水管（145），所述的下封头（142）底部设有支撑座（144）。

7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的特种燃磷塔的热法磷酸生产热电自平衡系统，其特征在于：包括特种燃磷塔（1）、水化系统（8）和抽凝式汽轮发电机组（2），水化系统（8）的进口连通特种燃磷塔（1）的工艺气体出口管（121），抽凝式汽轮发电机组（2）包括汽轮机（21）和发电机（22），汽轮机（21）与发电机（22）传动连接，所述的特种燃磷塔（1）的汽包（11）的蒸汽出口管（112）连通汽轮机（21）的蒸汽进口。

8.如权利要求7所述的热法磷酸生产热电自平衡系统，其特征是：还包括低压蒸汽利用系统和乏汽利用系统，所述的低压蒸汽利用系统包括连通汽轮机（21）中部的低压蒸汽管道、至少一个自身热用户（51）和冷凝水回收泵（52）；所述的乏汽利用系统包括连通汽轮机（21）底部乏汽出口的冷凝器（3）和将冷凝器（3）中的冷凝水泵入除氧器（6）的凝水泵（4）。

9.如权利要求8所述的热法磷酸生产热电自平衡系统，其特征是：还具有除氧给水系统，所述的除氧给水系统包括连通汽轮机（21）中部低压蒸汽出口的除氧器（6）和将除氧器（6）中的除氧水泵入汽包（11）上进水接管（113）的给水泵（7），所述的冷凝水回收泵（52）的出口连通除氧器（6）的进口。

Images