CN103471370B - 一种干燥磷复肥的热风炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干燥磷复肥的热风炉，包括热风炉炉体和燃烧器；热风炉炉体有外筒体和内筒体两层，在热风炉炉体前段上方设有稀释风入口和热电偶安装口；热风炉内筒体设有耐火层和保温层；外筒体的后段也设有耐火层；燃烧器包括点火气枪、甲醇枪、二甲醚气枪和壳体组件；所述点火气枪包括防爆点火枪和防爆气动推进器；所述甲醇枪上分别设有甲醇入口和压缩空气入口；所述二甲醚气枪的导管组件上设有二甲醚主气入口、在壳体组件的顶部设有燃烧风入口。采用本发明相比原燃煤热风炉来说，少了空气换热环节，减小了换热损失，燃烧效率会更高。且操作简单，工人劳动强度小。现场无粉尘、废渣产生，现场环境好。
Description
技术领域
本发明涉及磷肥，具体来说是一种磷复肥生产过程中利用二甲醚和甲醇作为燃料干燥磷复肥的热风炉。
背景技术
现有磷复肥生产技术中，主要是燃烧原煤或煤气等传统能源对产品进行干燥。使用传统能源成本高，换热管频繁损坏，空气漏入烟气侧导致炉膛正压燃烧，给操作留下安全隐患。换热管频繁损坏影响生产长周期运行。热风炉生产现场粉尘严重，影响文明生产。且员工劳动强度大。
二甲醚和甲醇作为新型能源具有如下特点：
1. 二甲醚简称DME，分子式:C2H6O, 是一种无色气体，具有轻微的醚香味，室温下的蒸气压力约为0.5 MPa，物理性质与液化石油气相似。纯度99.5%以上的二甲醚可用作民用燃料，纯度在99.99%就可用于替代车用柴油，二甲醚几乎不含硫化氢。二甲醚本身含氧，燃烧性能好，热效率高，燃烧充分，不析炭、无残液，无黑烟，燃烧时火焰略带光亮，可实现无烟燃烧，燃烧化学式:C2H6O+3O2 = 2CO2+3H2O，燃烧排放气体为CO2和水，无任何污染物排放，是一种清洁、高效环保的新型能源。
二甲醚理化性质：
| 气相燃烧热MJ/m3 | 64.58 |
| 气体密度kg/m3 | 2.06 |
| 十六烷值 | >55 |
| 爆炸极限（体积分数％） | 3.5～17.0 |
| 沸点℃ | -25 |
| 理论燃烧温度℃ | 2250 |
| 氧含量％ | 34.8 |
| 20℃时的蒸气压MPa | 0.5 |
二甲醚在常温、常压下为无色、无味、无臭气体，性能与液化石油气（LPG）相似，不同温度下的蒸汽压见下表：
| 温度（℃） | -23.7 | -10 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| 蒸气（Mpa） | 0.101 | 0.174 | 0.254 | 0.359 | 0.495 | 0.662 | 0.88 |
2. 甲醇是结构最简单的饱和一元醇，分子式CH3OH。在常温常压下，外观为无色透明液体，易挥发，可燃，略带醇香味，有毒。甲醇与水可以无限互溶，主要用于制甲醛、香精、染料、医药、火药、防冻剂等。
甲醇理化性质：
| 燃烧热kcal/kg | 4650 |
| 爆炸极限（体积分数％） | 6.0～36.5 |
| 熔点（℃） | -97.8 |
| 沸点℃ | 64.7 |
| 液相相对密度（水=1） | 0.79 |
| 气相相对密度（空气=1） | 1.11 |
| 溶解性 | 溶于水，可混溶于醇、醚等多数有机溶剂。 |
| 燃烧性 | 易燃 |
| 闭口闪点（℃） | 12 |
| 自燃温度（℃）（空气） | 473 |
| 自燃温度（℃）（氧气） | 461 |
| 临界温度（℃） | 240 |
| 临界压力（MPa） | 5.9 |
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供了一种干燥磷复肥的热风炉，该热风炉用二甲醚和甲醇作为燃料，解决了现有技术采用燃烧原煤或煤气等传统能源带来的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：所述热风炉包括热风炉炉体和燃烧器；
所述热风炉炉体有两层，为外筒体和内筒体，所述外筒体上设有端板，外筒体和内筒体之间连接有锥筒；所述热风炉炉体前段上方设有稀释风入口，在稀释风入口和热风炉炉体中段之间设有热电偶安装口；
所述热风炉内筒体设有耐火层和保温层；所述外筒体的后段也设有耐火层；
所述燃烧器包括点火气枪、甲醇枪、二甲醚气枪和壳体组件；所述点火气枪、甲醇枪、二甲醚气枪安装在壳体组件上；所述点火气枪包括防爆点火枪和防爆气动推进器；所述甲醇枪上分别设有甲醇入口和压缩空气入口；所述二甲醚气枪的导管组件上设有二甲醚主气入口、在壳体组件的顶部设有燃烧风入口。
所述内筒体的耐火层包括耐火砖A、耐火砖B和耐火层Ι；所述耐火砖A为Al2O3的质量百分含量为75%高铝砖，单件重量为11.4kg；所述耐火砖B为Al2O3的质量百分含量为75%高铝砖，单件重量为5.7kg；所述耐火层Ι为Al2O3的质量百分含量为75%高铝质耐火浇注料，密度为2.3g/cm3。
所述内筒体的保温层包括隔热砖A、隔热砖B、隔热砖C、隔热砖D和保温层Ι；所述隔热砖A为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.36kg；所述隔热砖B为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.36kg，使用时需切成两块；所述隔热砖C为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.15kg；所述隔热砖D为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.15kg，使用时需切成两块。
所述外筒体的耐火层位于外筒体的后段，为耐火层Ⅱ；所述耐火层Ⅱ为粘土质耐火浇注料，其Al2O3的质量百分含量为48%，密度为2.3g/cm3。
所述端板在与外筒体焊接前需把连接燃烧器的螺栓先行焊接。
所述热风炉下方设有支座A和支座B；所述支座A为滑动式鞍式支座，所述支座B为固定式鞍式支座。
所有热风炉上的所有法兰均为跨中均布。
所述热风炉上所有的对接焊缝形式符合GB/T985.1-2008.气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口中所规定的双面对接焊缝结构形式。
所述热风炉炉体在制造时，所有碳钢壳体表面先打磨除锈，再喷涂两遍环氧红丹防锈底漆，漆膜厚度65μm ，最后喷三遍银灰色高氯化聚乙烯面漆，漆膜厚度110μm。
所述热风炉在使用时，能单独燃烧二甲醚，也能单独燃烧甲醇，还能二甲醚、甲醇同时燃烧。
发明人指出：热空气来自于热风炉燃烧二甲醚或甲醇。二甲醚或甲醇燃烧产生的约1100℃高温烟气经稀释风在炉内混合降温到260℃后送往热风风机入口，另一台风机入口自吸风口吸入的冷风再次混合变成120-145℃烟气后，由第三台风机送入干燥塔内干燥物料。
1. 热风炉工作原理
二甲醚经气化器加热气化后经控制阀组送入热风炉燃烧器燃烧，甲醇经甲醇泵加压后经压缩空气雾化后送入甲醇枪燃烧，燃烧所需的助燃风由一台风机提供，调温所需的稀释风由另一台风机提供，燃烧后产生的1100℃左右的高温烟气与常温稀释风混合成为不高于260℃的热烟气，送往干燥塔内干燥物料。干燥工艺采用压力式喷雾——流化床逆流干燥工艺，清洁热空气进入流化床干燥塔内，对产品进行流化加热。
2. 气化器工作原理
二甲醚通过入口进入气化器壳程，吸收通过不锈钢列管的蒸汽的热量，经气化并过热后进入下游。
二甲醚所需的热量由蒸汽提供，蒸气应为≤0.1Mpa的饱和蒸汽，防爆箱内仪表通过循环启停蒸汽电磁阀，自动将温度控制在用户设定的工作范围内。
采用本发明具有如下优点：
1、二甲醚的理论燃烧温度可达2250℃，甲醇的燃烧温度在600℃左右，而一般干燥磷复肥所需热空气的温度为260℃，通过燃烧器燃烧后产生的烟气经温度调整后可直接送往干燥塔内干燥物料。
2、二甲醚属于清洁能源，燃烧化学式:C2H6O+3O2 = 2CO2+3H2O，燃烧产物为二氧化碳和水蒸汽。甲醇充分燃烧化学方程式：2CH3OH+3O2 = 2CO2+4H2O，燃烧产物为二氧化碳和水。通过专用的二甲醚燃烧机和甲醇燃烧机，燃烧产生的热烟气可直接用作干燥塔的干燥热源。相比原燃煤热风炉来说，少了空气换热环节，减小了换热损失，燃烧效率会更高。
3、燃料供应有保障。天福公司毗邻瓮福磷肥厂，设计年产二甲醚15万吨，因此有充足的二甲醚燃料供应，而且供应方便，可铺设管道供应。
4、操作简单，工人劳动强度小。现场无粉尘、废渣产生，现场环境好。
附图说明
图1为本发明热风炉炉体的结构示意图；
图2为本发明燃烧器的结构示意图；
图3为本发明热风炉的结构示意图。
图中：1-防爆气动推进器；2-燃烧风入口；3-端板；4-稀释风入口；5-热电偶安装口；6-甲醇入口；7-压缩空气入口；8-二甲醚主气入口；9-支座A；10-支座B；11-外筒体；12-内筒体；13-锥筒；14-隔热砖A；15-耐火砖B；16-耐火砖A；17-隔热砖B；18-保温层Ι；19-耐火层Ι；20-耐火层Ⅱ；21-隔热砖D；22-隔热砖C；23-甲醇枪；24-防爆点火枪。
具体实施例
瓮福集团粉状磷酸一铵（简称MAP）装置一系统采用“中和料浆浓缩法制磷铵”工艺，设计生产能力16万吨/年粉状MAP。主要生产工艺：强制循环快速氨化蒸发中和反应→中和料浆双效循环蒸发浓缩→浓缩料浆压力式喷雾逆流流化床干燥→粉状MAP包装。
1. 改造前使用原煤作为热风炉燃料，单台热风炉设计热负荷1258×104KJ/h，额定标煤耗量0.82t/h。
用煤作为热风炉燃料存在以下问题：
（1）换热管频繁损坏，空气漏入烟气侧导致炉膛正压燃烧，给操作留下安全隐患。
（2）换热管频繁损坏影响生产长周期运行。
（3）热风炉生产现场粉尘严重，影响文明生产。
（4）员工劳动强度大。
2. 采用本发明的热风炉，现为燃烧二甲醚或甲醇，所述热风炉包括热风炉炉体和燃烧器；
如图1所示，所述热风炉炉体有两层，为外筒体11和内筒体12，所述外筒体11上设有端板3，外筒体11和内筒体12之间连接有锥筒13；所述热风炉炉体前段上方设有稀释风入口4，在稀释风入口4和热风炉炉体中段之间设有热电偶安装口5；
所述热风炉内筒体12设有耐火层和保温层；所述外筒体11的后段也设有耐火层；
如图2所示，所述燃烧器包括点火气枪、甲醇枪23、二甲醚气枪和壳体组件；所述点火气枪、甲醇枪23、二甲醚气枪安装在壳体组件上；所述点火气枪包括防爆点火枪24和防爆气动推进器1；所述甲醇枪23上分别设有甲醇入口6和压缩空气入口7；所述二甲醚气枪的导管组件上设有二甲醚主气入口8、在壳体组件的顶部设有燃烧风入口2。
所述内筒体12的耐火层包括耐火砖A16、耐火砖B15和耐火层Ι19；所述耐火砖A16为Al2O3的质量百分含量为75%高铝砖，单件重量为11.4kg；所述耐火砖B15为Al2O3的质量百分含量为75%高铝砖，单件重量为5.7kg；所述耐火层Ι19为Al2O3的质量百分含量为75%高铝质耐火浇注料，密度为2.3g/cm3。
所述内筒体的保温层包括隔热砖A14、隔热砖B17、隔热砖C22、隔热砖D21和保温层Ι18；所述隔热砖A14为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.36kg；所述隔热砖B17为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.36kg，使用时需切成两块；所述隔热砖C22为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.15kg；所述隔热砖D21为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.15kg，使用时需切成两块。
所述外筒体11的耐火层位于外筒体的后段，为耐火层Ⅱ20；所述耐火层Ⅱ20为粘土质耐火浇注料，其Al2O3的质量百分含量为48%，密度为2.3g/cm3。
所述端板3在与外筒体11焊接前需把连接燃烧器的螺栓先行焊接。
所述热风炉下方设有支座A9和支座B10；所述支座A9为滑动式鞍式支座，所述支座B10为固定式鞍式支座。
所有热风炉上的所有法兰均为跨中均布。
所述热风炉上所有的对接焊缝形式符合GB/T985.1-2008.气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口中所规定的双面对接焊缝结构形式。
所述热风炉炉体在制造时，所有碳钢壳体表面先打磨除锈，再喷涂两遍环氧红丹防锈底漆，漆膜厚度65μm ，最后喷三遍银灰色高氯化聚乙烯面漆，漆膜厚度110μm。
3.相同热负荷下经济性比较
4.社会效益比较
（1）改善生产现场环境；
（2）降低员工劳动强度，节约人力资源，降低人力成本。
Claims (8)
1.一种干燥磷复肥的热风炉，其特征在于所述热风炉包括热风炉炉体和燃烧器；
所述热风炉炉体有两层，为外筒体（11）和内筒体（12），所述外筒体(11)上设有端板(3)，外筒体(11)和内筒体(12)之间连接有锥筒(13)；所述热风炉炉体前段上方设有稀释风入口(4)，在稀释风入口(4)和热风炉炉体中段之间设有热电偶安装口(5)；
所述热风炉内筒体(12)设有耐火层和保温层；所述外筒体(11)的后段也设有耐火层；
所述燃烧器包括点火气枪、甲醇枪(23)、二甲醚气枪和壳体组件；所述点火气枪、甲醇枪(23)、二甲醚气枪安装在壳体组件上；所述点火气枪包括防爆点火枪(24)和防爆气动推进器(1)；所述甲醇枪(23)上分别设有甲醇入口(6)和压缩空气入口(7)；所述二甲醚气枪的导管组件上设有二甲醚主气入口(8)、在壳体组件的顶部设有燃烧风入口(2)；
所述内筒体(12)的耐火层包括耐火砖A(16)、耐火砖B(15)和耐火层Ι(19)；所述耐火砖A(16)为Al2O3的质量百分含量为75%高铝砖，单件重量为11.4kg；所述耐火砖B(15)为Al2O3的质量百分含量为75%高铝砖，单件重量为5.7kg；所述耐火层Ι(19)为Al2O3的质量百分含量为75%高铝质耐火浇注料，密度为2.3g/cm3。
2.如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述内筒体的保温层包括隔热砖A(14)、隔热砖B(17)、隔热砖C(22)、隔热砖D(21)和保温层Ι(18)；所述隔热砖A(14)为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.36kg；所述隔热砖B(17)为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.36kg，使用时需切成两块；所述隔热砖C(22)为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.15kg；所述隔热砖D(21)为Al2O3的质量百分含量为48%高铝砖，单件重量为1.15kg，使用时需切成两块。
3.如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述外筒体(11)的耐火层位于外筒体的后段，为耐火层Ⅱ(20)；所述耐火层Ⅱ(20)为粘土质耐火浇注料，其Al2O3的质量百分含量为48%，密度为2.3g/cm3。
4.如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述端板(3)在与外筒体(11)焊接前需把连接燃烧器的螺栓先行焊接。
5.如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述热风炉下方设有支座A(9)和支座B(10)；所述支座A(9)为滑动式鞍式支座，所述支座B(10)为固定式鞍式支座。
6.如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所有热风炉上的所有法兰均为跨中均布。
7.如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述热风炉上所有的对接焊缝形式符合GB/T985.1-2008（气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口）中所规定的双面对接焊缝结构形式。
8.如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述热风炉炉体在制造时，所有碳钢壳体表面先打磨除锈，再喷涂两遍环氧红丹防锈底漆，漆膜厚度65μm ，最后喷三遍银灰色高氯化聚乙烯面漆，漆膜厚度110μm。
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