CN105004192A - 气体过滤系统及一种黄磷炉气过滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过滤系统，特别涉及气体过滤系统。针对目前黄磷过滤系统没能实现升温、控温、保温、控制系统过滤温度的缺陷，公开了气体过滤系统，包括气体过滤装置，该气体过滤装置连接有用于向该装置传送待过滤气体的进气管，所述进气管上设有待过滤气体加热装置，所述加热装置包括至少两个可单独控制的加热单元，在气体过滤装置与进气管所构成的待过滤气体传送通道上位于加热装置前后分别设有第一温度检测装置和第二温度检测装置，所述第一温度检测装置、第二温度检测装置以及各加热单元分别连接控制系统；所述控制系统中设定有分别与所述加热单元相对应的阀值。本发明针对介质温度波动大、控制温度较严格的行业，温度控制十分有效。

Description

气体过滤系统及一种黄磷炉气过滤方法

技术领域

本发明涉及过滤系统及方法，特别涉及气体过滤系统及一种黄磷炉气过滤方法。

背景技术

黄磷生产是一种高能耗、高物耗、高污染的化工产品。目前的黄磷生产工艺是将磷矿、焦炭和硅石原料按比例投入电炉反应，然后对炉气进行喷淋冷却并得到粗磷，然后再将粗磷导入精制槽内进行两级精制，最终得到黄磷产品。上述过程中会有数量大、种类多的有毒有害物质产生，如废水、炉渣、黄磷尾气、泥磷等。所以申请人推出全新工艺，将黄磷炉气水洗系统直接变为干法除尘，但在干法除尘系统中，需要对黄磷炉气温度进行控制，过滤过程中黄磷炉气中的黄磷必须为气态，炉气中的黄磷变为气态需要温度为180.7℃，但生产温度不易超过300℃，黄磷炉气实际运行产生温度波动较大，正常情况下温度为125-250℃，大部分温度段不足180.7℃，不足180.7℃，炉气中的黄磷炉气就会产生相变变成液态，包裹在粉尘上面。干法除尘系统正常过滤黄磷炉气，过滤组件可能会产生糊膜，炉气过滤系统排出的干灰上会有黄磷包裹粉尘排出系统，对回收黄磷的产量产生不利影响和对环境造成污染。

发明内容

针对上述目前技术存在的问题，本发明公开了气体过滤系统及一种黄磷炉气过滤方法。

本发明采用的技术方案是:气体过滤系统，包括气体过滤装置，该气体过滤装置连接有用于向该装置传送待过滤气体的进气管，所述进气管上设有待过滤气体加热装置，所述加热装置包括至少两个可单独控制的加热单元，在气体过滤装置与进气管所构成的待过滤气体传送通道上位于加热装置前后分别设有第一温度检测装置和第二温度检测装置，所述第一温度检测装置、第二温度检测装置以及各加热单元分别连接控制系统；所述控制系统中设定有分别与所述加热单元相对应的阀值，这些阀值构成温度由低到高的温区，控制系统根据第一温度检测装置检测到的待过滤气体所处温区来控制加热单元的开启数量，从而将待过滤气体的温度加热至理想范围内，并且当第二温度检测装置检测到加热后的待过滤气体温度超过理想范围的温度上限时，控制系统再将已开启的至少一个加热单元的加热功率降低。

气体进入所述系统时，气体温度为一个波动范围，当气体进入进气管处于一个较高温区时，启动a个加热单元，当气体处于一个相对上个温区较低的温区时，启动b个加热单元，当气体处于比上一个温区更加低的温区时，启动c个加热单元，其中c＞b＞a≥1，以此类推。这里的控制系统可以为PLC控制器。

进一步的是，所述的控制系统通过功率调节装置降低加热单元的加热功率，所述功率调节装置可实现无级调节加热功率。

进一步的是，所述的功率调节装置为可控硅调压控制器。

可控硅调压控制器中所述可控硅，是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结(采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体(在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体)与N型半导体(半导体中有两种载流子，即价带中的空穴和导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为N型半导体)制作在同一块半导体基片上，(通常是硅或锗)，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结，英文：PNjunction)的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。

普通晶闸管最基本的用途就是可控整流，在这里用可控硅调压控制器就是为了调节加热单元的电流，以实现无级调节加热温度，可对温度进行微调。

进一步的是，在过滤装置中的过滤元件设置第三温度检测装置。

在加热装置前后都设置温度检测装置，保证进气管上的温度准确，确定加热后的温度是否达到要求，通过这些信息对加热单元进行调控。通过在过滤元件上设置温度检测装置，方便得知过滤时的炉气温度，作为一种辅佐使用。

进一步的是，所述加热装置包括4个加热单元，分别为第一加热单元、第二加热单元、第三加热单元和备用第四加热单元，当气体温度低于理想范围时，可开启备用第四加热单元，当气体温度高于理想范围时，控制系统再将已开启的第一加热单元、第二加热单元的加热功率降低。

当在一个或两个加热单元上进行功率调节就已经满足对加热黄磷炉气温度、调控微调的情况下，为了节约成本，就不需要对其他加热单元设置相应的装置对其进行功率调节了。当对气体温度进行调控时，温度依然没能达到指定要求，可以通过设置备用加热单元做出温度补偿。

进一步的是，在气体过滤装置与进气管所构成的待过滤气体传送通道上设置伴热装置。

让炉气中的焦油和黄磷不发生相变，可设置伴热装置，使过滤系统稳定运行。

进一步的是，所述的伴热装置为夹套伴热装置或电伴热装置。

当进气管管道较长时，使用夹套伴热的方式，保证电炉出来炉气温度到过滤器的炉气温度不发生变化，当进气管管道不长时，可在过滤主体上设置电伴热装置。

一种黄磷炉气过滤方法，所使用的一种黄磷炉气过滤系统，其加热单元启动情形如下：

a、当炉气温度低于T1时，温度在T2-T1之间包括T2时，关闭第二加热单元、第三加热单元和备用第四加热单元，启动第一加热单元，将温度升至T1-T0，当加热后炉气温度高于T0，功率调节装置自动将第一加热单元电流降低，减少加热量；当加热后炉气温度低于T1，启动备用第四加热单元加热炉气，保证炉气温度在T1-T0期间过滤；

b、当炉气温度在T3-T2之间包括T3时，关闭第三加热单元和备用备用第四加热单元，启动第一加热单元和第二加热单元，将温度升至T1-T0，当加热后炉气温度高于T0，功率调节装置自动将第一加热单元和第二加热单元电流降低，减少加热量；当加热后炉气温度低于T1，启动备用第四加热单元加热炉气，保证炉气温度在T1-T0期间过滤；

c、当炉气温度在T4-T3之间包括T4时，启动第一加热单元、第二加热单元和第三加热单元，将温度升至T1-T0，当加热后炉气温度高于T0，功率调节装置自动将第一加热单元、第二加热单元和第三加热单元电流降低，减少加热量；当加热后炉气温度低于T1，启动备用第四加热单元加热炉气，保证炉气温度在T1-T0期间过滤；

其中，T0＞T1＞T2＞T3＞T4。

进一步的是，T1与T2之差、T2与T3之差和T3与T4之差皆在19-25℃之间，T0与T1之差在25-35℃。

这里的差值如上所示皆为温度差值，在实践中，温度的调节范围在19到25℃之间，调控起来更加方便。

进一步的是，T0为220℃，T1为190℃，T2为165℃，T3为140℃，T4为115℃。

上述的T1-T0，190-220℃为一个较好的黄磷炉气过滤温度范围，黄磷变为气态需要温度为180.7℃，但生产温度不易超过300℃，可以使温度在220-300℃，但提升到这个温度并不经济，也没必要。

本发明的有益效果是：

现有技术为水洗系统、电除尘系统，均不涉及加热伴热原理，在其他行业上，加热预热系统为纯加热或伴热，无针对温度范围不定介质的特点而预热伴热，对系统介质温度控制未作详细控制，加热介质温度波动不大，且不频繁。

经过试车实际运行，本发明针对介质温度波动大、控制温度较严格的行业，温度控制十分有效。能够实现升温、控温、保温的方式，控制系统过滤温度，使过滤系统长期、安全、可靠地运行。

附图说明

图1为一种黄磷炉气过滤系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图描述实施例对本发明做具体阐述。

本实施例中，伴热装置1为夹套伴热装置。

如图1，一种黄磷炉气过滤系统，黄磷炉气进入所述系统时，黄磷炉气温度为一个波动范围，所述过滤系统包括加热装置5、伴热装置1、过滤装置2、检测装置和控制系统3，过滤装置2包括进气管21、过滤主体22和出气管23，过滤主体22的进口端与进气管21连接，进气管21的进口端与黄磷电炉的出口端连接，过滤主体22的出口端与出气管23连接,过滤主体22里有过滤元件221，加热装置5设置于进气管21上，以黄磷炉气进入方向为前，反之为后，加热装置5包括4个的加热单元，其中一个为备用加热单元，检测装置设置在进气管21上和过滤元件221上，检测装置包括3个的测温元件4，在进气管上21，在加热装置5前后各设置1个测温元件4，在过滤元件221上设置1个测温元件4，在过滤元件221上设置的测温元件4可提供过滤时黄磷炉气的温度，加热装置5和检测装置与控制系统3相连，在进气管21和过滤主体22上设置夹套伴热装置1，这里的控制系统3可以是PLC控制器。

在进气管上的4个加热单元从前往后，分别为第一加热单元51、第二加热单元52、第三加热单元53和备用第四加热单元54，第一加热单元51和第二加热单元52不仅与控制系统3连接，也设置了可控硅调压控制器6与第一加热单元51和第二加热单元52连接，可控硅调压控制器6与控制系统3连接，可控硅调压控制器6就是为了通过调节电流量，来对第一加热单元51和第二加热单元52实现无级调节温度。黄磷炉气从黄磷电炉中出来后温度在125-250℃波动，所以设置3个加热单元与一个备用加热单元，第一加热单元51、第二加热单元52与第三加热单元53加热温度差别在20-25℃就足以满足加热要求使黄磷温度保持在190-220℃，当然温度也不易超过300℃，把温度升到220-300℃也可，但会并不经济，也没有必要，把温度控制在190-220℃为最合适的范围。

黄磷炉气从黄磷电炉出气端进入进气管21时，黄磷炉气的温度会被设置在进气管21上的测温元件4测量，并将信息反馈给控制系统3。黄磷炉气在进气管21中的温度与加热单元运行的关系如下：

a、温度在165-190℃期间包括165℃时，启动第一加热单元51加热黄磷炉气，将温度升至190-220℃，当加热后炉气温度逼近或高于220℃，与第一加热单元51相连的可控硅调压控制器6自动将第一加热单元51电流降低，减少加热量，与第二加热单元52相连的可控硅调压控制器6将不运作，第二加热单元51与第三加热单元53为关闭状态；当加热后炉气温度低于190℃，启动备用第四加热单元54加热炉气，保证炉气温度在190-220℃期间过滤。

b、当温度为140-165℃包括140℃时，启动第一加热单元51和第二加热单元52加热炉气，将温度升至190-220℃，当加热后炉气温度逼近或高于220℃，可控硅调压控制器6自动将第一加热单元51和第二加热单元52电流降低减少加热量，第三加热单元53为关闭状态；当加热后炉气温度低于190℃，启动备用第四加热单元54加热炉气，保证炉气温度在190-220℃期间过滤。

c、当温度为115-140℃包括115℃时，启动第一加热单元51、第二加热单元52和第三加热单元53加热炉气，将温度升至190-220℃，当加热后炉气温度高于220℃，可控硅调压控制器6自动将第一加热单元51、第二加热单元52电流降低减少加热量，第三加热单元53为关闭状态；当加热后炉气温度低于190℃，启动备用第四加热单元54加热炉气，保证炉气温度在190-220℃期间过滤。

针对进气管21管道较长的情况，使用夹套伴热的方式，保证电炉出来炉气温度到过滤主体22的黄磷炉气温度不发生变化。黄磷炉气经过伴热后，使温度稳定，不下降，当黄磷炉气从炉内出来到过滤主体进口温度为降温，焦油会被析出，低于180.7℃，黄磷也会被析出，当焦油被析出时，会堵塞过滤元件221孔，所以让炉气中的焦油和黄磷不发生相变，需设置夹套伴热装置1，使过滤系统稳定运行。

Claims (10)

1.气体过滤系统，包括气体过滤装置(2)，该气体过滤装置(2)连接有用于向该装置传送待过滤气体的进气管(21)，所述进气管(21)上设有待过滤气体加热装置(5)，其特征在于：所述加热装置(5)包括至少两个可单独控制的加热单元，在气体过滤装置(2)与进气管(21)所构成的待过滤气体传送通道上位于加热装置(5)前后分别设有第一温度检测装置(41)和第二温度检测装置(42)，所述第一温度检测装置(41)、第二温度检测装置(42)以及各加热单元分别连接控制系统(3)；所述控制系统(3)中设定有分别与所述加热单元相对应的阀值，这些阀值构成温度由低到高的温区，控制系统(3)根据第一温度检测装置(41)检测到的待过滤气体所处温区来控制加热单元的开启数量，从而将待过滤气体的温度加热至理想范围内，并且当第二温度检测装置(42)检测到加热后的待过滤气体温度超过理想范围的温度上限时，控制系统(3)再将已开启的至少一个加热单元的加热功率降低。

2.根据权利要求1所述的气体过滤系统，其特征在于：所述的控制系统(3)通过功率调节装置(6)降低加热单元的加热功率，所述功率调节装置(6)可实现无级调节加热功率。

3.根据权利要求2所述的气体过滤系统，其特征在于：所述的功率调节装置(6)为可控硅调压控制器。

4.根据权利要求1所述的气体过滤系统，其特征在于：在过滤装置(2)中的过滤元件(221)设置第三温度检测装置。

5.根据权利要求1所述的气体过滤系统，其特征在于：所述加热装置(5)包括4个加热单元，分别为第一加热单元(51)、第二加热单元(52)、第三加热单元(53)和备用第四加热单元(54)，当气体温度低于理想范围的下限时，可开启备用第四加热单元(54)，当气体温度高于理想范围的上限时，控制系统(3)再将已开启的第一加热单元(51)、第二加热单元(52)的加热功率降低。

6.根据权利要求1所述的气体过滤系统，其特征在于：在气体过滤装置(2)与进气管(21)所构成的待过滤气体传送通道上设置伴热装置。

7.根据权利要求6所述的气体过滤系统，其特征在于：所述的伴热装置(1)为夹套伴热装置或电伴热装置。

8.一种黄磷炉气过滤方法，其特征在于：所使用的权利要求1-7任意一项所述的气体过滤系统，其加热单元启动情形如下：

a、当炉气温度低于T1时，温度在T2-T1之间包括T2时，关闭第二加热单元(52)、第三加热单元(53)和备用第四加热单元(54)，启动第一加热单元(51)，将温度升至T1-T0，当加热后炉气温度高于T0，功率调节装置(6)自动将第一加热单元(51)电流降低，减少加热量；当加热后炉气温度低于T1，启动备用第四加热单元(54)加热炉气，保证炉气温度在T1-T0期间过滤；

b、当炉气温度在T3-T2之间包括T3时，关闭第三加热单元(53)和备用备用第四加热单元(54)，启动第一加热单元(51)和第二加热单元(52)，将温度升至T1-T0，当加热后炉气温度高于T0，功率调节装置(6)自动将第一加热单元(51)和第二加热单元(52)电流降低，减少加热量；当加热后炉气温度低于T1，启动备用第四加热单元(54)加热炉气，保证炉气温度在T1-T0期间过滤；

c、当炉气温度在T4-T3之间包括T4时，启动第一加热单元(51)、第二加热单元(52)和第三加热单元(53)，将温度升至T1-T0，当加热后炉气温度高于T0，功率调节装置(6)自动将第一加热单元(51)、第二加热单元(52)和第三加热单元(53)电流降低，减少加热量；当加热后炉气温度低于T1，启动备用第四加热单元(54)加热炉气，保证炉气温度在T1-T0期间过滤；

其中，T0＞T1＞T2＞T3＞T4。

9.根据权利要求8所述的一种黄磷炉气过滤方法，其特征在于：T1与T2之差、T2与T3之差和T3与T4之差在19-25℃之间，T0与T1之差在25-35℃之间。

10.根据权利要求8或9所述的一种黄磷炉气过滤方法，其特征在于：T0为220℃，T1为190℃，T2为165℃，T3为140℃，T4为115℃。