CN112444134A - 一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其包括高炉、风冷系统、水冷系统,高炉连接风冷系统，风冷系统连接水冷系统，风冷系统包括炉渣槽、封闭管道、进风口、出风口、风冷风机，炉渣槽连接高炉的炉渣出口，炉渣槽位于封闭管道内部，在封闭管道上设置进风口与出风口，出风口连接风冷风机，水冷系统包括破碎装置、雾化喷头、烟气吸收管道，雾化喷头以及烟气吸收管道均位于破碎装置上方其可以有效利用炉渣大部分热量，同时在冷却过程中用水少，不会造成烟气、水蒸气、废水排放，得到的炉渣处于干燥状态，品质较高。

Description

一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备
技术领域
本发明属于黄磷生产技术领域，具体涉及一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备。
背景技术
电炉法黄磷是将磷矿石、焦炭和硅石，按一定的比例混合均匀后加入密闭的电炉内，通过电极输入的电能将炉料加热到1300—1500℃，使炉料熔融，发生化学反应，将磷矿石中的五氧化二磷还原成元素磷，生成含磷蒸汽的由炉顶导气管导出，并且经过水洗、冷凝和精制而得成品黄磷，同时其余熔融炉料定期从电炉底部排出。
黄磷炉渣在出炉时温度高达1200～1300℃，每吨炉渣带走显热1.88×109J，相当于64.159kg标准煤，炉渣带走的热量占总能耗29.37％。
黄磷生产过程中产生的炉渣为高温熔融状态，当其排出磷炉0后，目前多采用水淬工艺的处理方式，水淬工艺中需要用到水淬池，水淬池呈敞开式，当电炉排渣时高温熔融炉渣流进水淬池，炉渣被水淬成块状或颗粒状，再用抓斗吊抓出炉渣送往贮槽中定期外运。
也有企业直接排干渣或者风冷的方式冷却炉渣，就是让高温的熔融炉渣直接流淌进入干渣场或者风进行冷却，待温度降低后再由工人将干渣铲起运走。此法不造成水耗，也不会造成废水的二次污染与腐蚀性蒸汽的发生，但是排干渣的高温以及烟气对于环境的影响较大，风冷速度又太慢。
发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：
1.当高温熔融炉渣进入水淬池的同时，水淬池中的水随着大量热量的进入而产生大量的水蒸汽，水蒸汽形成雾团滚滚冒出，笼罩整个池面，甚至弥漫整个电炉厂房，由于水蒸汽中含有磷酸，其具有腐蚀性，会对厂房内的设备和电气产生腐蚀，造成安全隐患，也会对操作人员的身体健康带来一定程度的危害，水淬炉渣含有的巨大热量也没有得到有效利用。
2.水淬法生产用水量巨大，同时产生大量的废水，生产用水的使用及废水的处理都会大大增加黄磷生产企业的生产成本。
3.烟气、污染的水蒸气排放到空气当中也会造成空气污染，废水的排放会对环境造成严重的污染，不符合国家环保的要求。
4.由于水淬渣的市场价远远低于干渣的市场价，所以为了提高效益，炉渣经过水淬处理后，在后续利用过程中需要烘干处理，而烘干处理能耗大的同时人工成本较高，且炉渣在各个工序之间需要使用汽车转运，转运工序复杂，费用较高。
发明内容
为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其可以有效利用炉渣大部分热量，同时在冷却过程中用水少，不会造成烟气、水蒸气、废水排放，得到的炉渣处于干燥状态，品质较高。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备。其包括高炉、风冷系统、水冷系统,高炉连接风冷系统，风冷系统连接水冷系统，风冷系统包括炉渣槽、封闭管道、进风口、出风口、风冷风机，炉渣槽连接高炉的炉渣出口，炉渣槽位于封闭管道内部，在封闭管道上设置进风口与出风口，出风口连接风冷风机，水冷系统包括破碎装置、雾化喷头、烟气吸收管道，雾化喷头以及烟气吸收管道均位于破碎装置上方。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：在靠近高炉的封闭管道上设置进风口，在远离高炉的封闭管道上设置出风口。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：所述炉渣槽为多段式拼接，两个炉渣槽之间有高度差。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：所述出风口连接风冷风机后连接锅炉。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：所述破碎装置为密闭结构或位于封闭空间内，炉渣槽末端连接破碎装置，封闭管道连接在破碎装置或封闭空间侧壁上。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：所述烟气吸收管道连接烟气风机后连接净化塔。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：在烟气风机与净化塔之间设置有余热回收装置。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：在破碎机的下方设置有炉渣传送带。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：所述雾化喷头连接水泵后连接水池，多个雾化喷头均匀布置在破碎机上方。
根据本发明所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其进一步的优选技术方案是：所述炉渣槽使用承受熔融炉渣高温的金属或陶瓷材料制成。
相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
1、采用风冷与水冷结合，风冷产生的热风进入锅炉得到有效利用，水淬采用雾化水，雾化水与以往大量的液态水不同，熔渣直接与雾化水进行更充分快速的热交换，热量排除迅速，同时产生的余热水蒸气可以进入余热回收系统进一步回收，炉渣的热量得到充分利用。
2、风冷与水冷均采用密闭结构，基本没有废气、污染的水蒸气排出。
3、采用雾化的水与炉渣接触，换热迅速，炉渣接触的雾化水变得均匀，可以保证水冷后的炉渣温度达到堆积要求的同时不会过度潮湿，相比于完全水淬的炉渣含水量大幅度降低，堆积进一步冷却余温后得到干燥炉渣，无需再次烘干，运输过程当中不会有废水滴落。价格也比较有优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备的结构示意图。
图2是本发明一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备的风冷系统的结构示意图。
图3是本发明一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备水冷系统的结构示意图。
图4是本发明一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备的炉渣槽透视图。
图中标记分别为：1.高炉 2.风冷系统 201.炉渣槽 202.封闭管道 203.进风口204.出风口 205.风冷风机 3.水冷系统 301.破碎装置 302.雾化喷头 303.烟气吸收管道304.烟气风机 305.余热回收装置 306.炉渣传送带 4.净化塔。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
实施例1：
如图1所示，一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备。其包括高炉1、风冷系统2、水冷系统3,高炉1连接风冷系统2，风冷系统2连接水冷系统3，风冷系统2包括炉渣槽201、封闭管道202、进风口203、出风口204、风冷风机205，炉渣槽201连接高炉1的炉渣出口，炉渣槽201位于封闭管道202内部，在封闭管道202上设置进风口203与出风口204，出风口204连接风冷风机205，水冷系统3包括破碎装置301、雾化喷头302、烟气吸收管道303，雾化喷头302以及烟气吸收管道303均位于破碎装置301上方。
如图2所示，在靠近高炉1的封闭管道202上设置进风口203，在远离高炉1的封闭管道202上设置出风口204，这样设置保证风的流向与熔融炉渣的流向一致，可以有更长的接触时间，保证带走更多的热量。炉渣槽201为多段式拼接，两个炉渣槽201之间有高度差，多段式的高度差设计，可以保证熔融炉渣在流动时因为下落得到一定的混合作用，不会因为表面的凝固停止流动，同时对于炉渣的散热也可以将更多地热量散发到空气当中，在必要时，可以增加安装振动装置保证炉渣的行进。
所述出风口204连接风冷风机205后连接锅炉，这是将从出风口204出来的热风导入锅炉，对温度大致为800-900摄氏度的热风进行利用，使用热风的设备不一定是锅炉，也可以是其他设备。
如图3所示，所述破碎装置301为密闭结构或位于封闭空间内，炉渣槽201末端连接破碎装置301，封闭管道202连接在破碎装置301或封闭空间侧壁上。在烟气吸收管道303连接烟气风机304后连接净化塔4。便于将水淬系统产生的烟、水蒸汽等全部收集，然后将其全部送进净化塔4进行净化。可以保证在水淬时不会造成烟气排放到空气当中对环境造成污染，同时水淬过程的水使用的是雾化水，基本没有水滴落，无需再对水进行净化，节约污水净化的成本。在有需求的情况下，还可以在烟气风机304与净化塔4之间设置有余热回收装置305，进一步的利用水淬过程中带走的炉渣的热量。
在破碎机的下方设置有炉渣传送带306，将完成带有余温的炉渣送入堆积场，此时炉渣在堆积场释放最后的残余温度，炉渣进入堆积场的温度略低于100℃，在传送带上以及堆积场中将炉渣表面残留的水进行蒸发，保证不会有多余的污染水进入地下水系统，污染土地以及地下水。
所述雾化喷头302连接水泵后连接水池，多个雾化喷头302均匀布置在破碎机上方，对凝固的高温炉渣同时进行破碎以及水雾喷洒，炉渣在热量骤降自身开裂以及破碎装置301的作用下变成较小的颗粒。
所述炉渣槽201使用承受熔融炉渣高温的金属或陶瓷材料制成，延长炉渣槽201的寿命。同时炉渣槽201还需要有较好的导热性能，便于冷却风带走熔融炉渣的热量。如图4所示，炉渣槽201为凹陷的通道结构，上部开放，底部两侧向中间倾斜，防止炉渣粘附。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，其包括高炉、风冷系统、水冷系统,高炉连接风冷系统，风冷系统连接水冷系统，风冷系统包括炉渣槽、封闭管道、进风口、出风口、风冷风机，炉渣槽连接高炉的炉渣出口，炉渣槽位于封闭管道内部，在封闭管道上设置进风口与出风口，出风口连接风冷风机，水冷系统包括破碎装置、雾化喷头、烟气吸收管道，雾化喷头以及烟气吸收管道均位于破碎装置上方。
2.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，在靠近高炉的封闭管道上设置进风口，在远离高炉的封闭管道上设置出风口。
3.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，所述炉渣槽为多段式拼接，两个炉渣槽之间有高度差。
4.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，所述出风口连接风冷风机后连接锅炉。
5.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，所述破碎装置为密闭结构或位于封闭空间内，炉渣槽末端连接破碎装置，封闭管道连接在破碎装置或封闭空间侧壁上。
6.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，所述烟气吸收管道连接烟气风机后连接净化塔。
7.根据权利要求6所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，在烟气风机与净化塔之间设置有余热回收装置。
8.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，在破碎机的下方设置有炉渣传送带。
9.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，所述雾化喷头连接水泵后连接水池，多个雾化喷头均匀布置在破碎机上方。
10.根据权利要求1所述的一种黄磷炉渣烟气收集及其余热利用的设备，其特征在于，所述炉渣槽使用承受熔融炉渣高温的金属或陶瓷材料制成。
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