CN114931812A - 黄磷生产系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种黄磷生产系统及其工作方法。该黄磷生产系统包括：工业炉；第一烟气输送管，设置有第一控制阀；加热装置，通过第一烟气输送管连接工业炉；袋式除尘器，通过第二烟气输送管连接加热装置；第三烟气输送管，设置有第二控制阀，且其一端与袋式除尘器连接，另一端连接喷淋装置；循环管道，其一端与第一烟气输送管连接，且位于加热装置和第一控制阀之间，另一端与第三烟气输送管连接，且位于袋式除尘器和第二控制阀之间，循环管道上设置有第三控制阀和第四控制阀；以及氮气供应管，氮气供应管与循环管道连接。根据本发明的黄磷生产系统能够有效降低黄磷烟气在管路中结露的可能性，降低管路被堵塞的可能性。

Description

黄磷生产系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及黄磷生产领域，尤其涉及一种黄磷生产系统及其工作方法。
背景技术
电炉法生产黄磷是将混合炉料经下料管进入电炉内，在电热作用下发生还原反应，含磷炉气先经多级冷凝洗涤制得粗磷、再通过多级精制分离得到成品磷，生产过程中产生大量的污水以及泥磷，造成严重的环境污染以及高昂的处理成本。此生产工艺路线复杂，含磷炉气成分复杂、颗粒物浓度高、受原料和操作影响波动较大，原料的综合利用水平较低，黄磷回收率低。
目前泥磷的回收一般采用转锅法，即使用黄磷尾气在转锅外燃烧加热，首先蒸发泥磷中约60～70％的水分，再逐渐加温至炉膛温度700～800℃进行磷蒸发，使残渣含磷量降至1％以下，每锅蒸磷作业周期一般在6～8h。
目前，有些预先净化黄磷炉气的黄磷制备方法，其能够较好地避免泥磷的产生。但是，这类黄磷制备方法中通常均是直接开机生产，此时整个生产系统中的温度较低，黄磷炉气进入生产系统的管路中后容易发生结露现象，进而可能会堵塞管路，对黄磷的生产产生不利影响。
发明内容
基于现有技术中的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种黄磷生产系统及其工作方法，其能够有效降低黄磷烟气在管路中结露的可能性，降低管路被堵塞的可能性。
为此，本发明提供如下技术方案。
本发明提供一种黄磷生产系统，所述黄磷生产系统包括：
工业炉，用于产出黄磷烟气；
第一烟气输送管，设置有第一控制阀；
加热装置，通过所述第一烟气输送管连接所述工业炉，至少用于加热所述黄磷烟气；
袋式除尘器，通过第二烟气输送管连接所述加热装置；
第三烟气输送管，设置有第二控制阀，且其一端与所述袋式除尘器连接，另一端连接喷淋装置；
循环管道，其一端与所述第一烟气输送管连接，且位于所述加热装置和所述第一控制阀之间，另一端与所述第三烟气输送管道连接，且位于所述袋式除尘器和所述第二控制阀之间，所述循环管道上设置有第三控制阀和第四控制阀；以及
氮气供应管，用于输入置换用的氮气，所述氮气供应管与所述循环管道连接，且位于所述第三控制阀和所述第四控制阀之间。
在至少一个实施方式中，还包括空气供应管，所述空气供应管与所述循环管道连接，且位于所述第三控制阀和所述第四控制阀之间。
在至少一个实施方式中，所述循环管道上设置有循环风机，所述循环风机设置于所述第三控制阀和所述第四控制阀之间。
在至少一个实施方式中，所述第三烟气输送管道上设置有变频风机，所述变频风机设置于所述袋式除尘器和所述第二控制阀之间；
所述第一烟气输送管上设置有压力变送器，所述压力变送器与所述变频风机连锁控制。
在至少一个实施方式中，所述第一烟气输送管竖直设置，所述加热装置从所述第一烟气输送管的顶部竖直地插设于所述第一烟气输送管中。
在至少一个实施方式中，还包括排灰装置，所述排灰装置包括排灰料斗，所述排灰料斗与所述袋式除尘器的下端连接，用于承接所述袋式除尘器中的灰料。
在至少一个实施方式中，还包括清灰装置，所述清灰装置包括供气部、加热部、清灰气管和脉冲阀，
所述供气部容纳有压缩氮气，所述加热部用于加热所述压缩氮气，所述供气部通过所述清灰气管与所述袋式除尘器连接，所述脉冲阀设置于所述清灰气管上。
本发明还提供了一种上述任一实施方式所述的黄磷生产系统的工作方法，所述工作方法包括：
在正式开机生产之前，闭合所述第一控制阀和第四控制阀，打开第二控制阀和第三控制阀，从所述氮气供应管输入常温氮气至黄磷生产系统的整个管路进行气体置换；
在置换完成后，闭合所述第二控制阀，打开第四控制阀，启动所述加热装置，将整个管路中的氮气加热至预定的温度。
在至少一个实施方式中，所述循环管道上设置有循环风机，在所述加热装置加热氮气的过程中，所述循环风机工作使得整个管路中的氮气循环流动。
在至少一个实施方式中，停止生产后，闭合所述第一控制阀，打开第三控制阀，从所述氮气供应管和加热装置输入温度大于180℃的氮气至黄磷生产系统的整个管路进行气体置换；并且
当检修设备时，从所述循环管道中引入空气对整个管路中的氮气进行置换。
有益效果
根据本发明的黄磷生产系统，通过设置循环管道和氮气供应管，能够在正式进行黄磷生产之前对整个生产系统的管路进行气体置换，且能够利用加热装置将管路中的氮气循环加热至预定的温度，这样，正式开始生产后，黄磷烟气进入管路中发生结露的可能性就大大降低，从而能够降低管路被堵塞的风险。
附图说明
图1示出了根据本发明的黄磷生产系统的结构示意图。
图2示出了本发明的黄磷生产系统中的加热装置的示意图。
附图标记说明
1工业炉；11第一烟气输送管；111第一控制阀；112压力变送器； 12第二烟气输送管；121温度变送器；13第三烟气输送管；131第二控制阀；132变频风机；
2加热装置；
3袋式除尘器；31集灰部；32过滤部；
4循环管道；41循环风机；42第三控制阀；43第四控制阀；
5氮气供应管；51第五控制阀；
6空气供应管；61第六控制阀；
7排灰装置；71排灰料斗；72排灰阀；
8清灰装置；81供气部；82加热部；83清灰气管；84脉冲阀。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和有益效果能够更加明显易懂，下面通过列举具体实施例的方式进行详细说明。除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与本申请所属的技术领域中的技术和科学术语的含义相同。
在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”、“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，仅是为了便于本发明的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，即不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述清楚的目的，不能理解为所指示特征的相对重要性或所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个；“若干个”的含义是至少一个；另有明确限定的除外。
在本发明中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等应作广义理解。例如，“连接”，可以是固定连接、可拆卸连接或一体成型；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，还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，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征“上”、“之上”、“上方”和“上面”、“下”、“之下”、“下方”或“下面”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征的水平高度高于第二特征的水平高度。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征的水平高度小于第二特征的水平高度。
下面根据图1至图2详细说明根据本发明的黄磷生产系统的具体实施方式。
在本实施方式中，如图1所示，根据本发明的黄磷生产系统包括工业炉1、加热装置2、袋式除尘器3、循环管道4、氮气供应管5、空气供应管6、排灰装置7和清灰装置8。其中，工业炉1和加热装置2通过第一烟气输送管11连接，加热装置2和袋式除尘器3通过第二烟气输送管12连接，袋式除尘器3和喷淋装置(图中未示出)通过第三烟气输送管13连接。
在本实施方式中，工业炉1可以为黄磷电炉，用于产出黄磷烟气。加热装置2至少用于加热该黄磷烟气。可选地将黄磷烟气加热至220℃以上、280℃以下。这样，对于露点通常不低于180℃的黄磷烟气来说，能够有效地确保黄磷烟气不结露，同时，气体整体温度相对不高，使得整个生产系统的加热能耗低，设备的成本也会相对较低。
如图2所示，加热装置2可以构造为内插式的加热器，该加热器从第一烟气输送管11的顶部竖直地插设于第一烟气输送管11中，第一烟气输送管11竖直地设置。这样，黄磷烟气可以从加热器的底部流过，从加热器的侧面流到第二烟气输送管12中，黄磷烟气中的大颗粒物直接从竖直设置的第一烟气输送管11中沉降回工业炉1中。该结构设计可以使得无需设置现有技术中常用的沉降室除尘器、机械收尘器、撞击式除尘器等初级除尘器，能够简化生产系统的结构。
在本实施方式中，如图1所示，第一烟气输送管11上设置有第一控制阀 111和压力变送器112。其中，第一控制阀111用于控制第一烟气输送管11的通断。
第二烟气输送管12上设置有温度变送器121，用于检测经过加热装置2加热的黄磷烟气的温度是否达到预定的温度(例如，220℃以上、280℃以下)。
第三烟气输送管13上设置有第二控制阀131和变频风机132。其中，第二控制阀131用于控制第三烟气输送管13的通断，变频风机132用于排出净化后的黄磷烟气。
在本实施方式中，压力变送器112和变频风机132连锁控制，进而能够保证工业炉1的出口微正压(大约50Pa)。
在本实施方式中，如图1所示，循环管道4上设置有循环风机41、第三控制阀42和第四控制阀43。其中，循环管道4的一端与第一烟气输送管11连接，且位于第一控制阀111和加热装置2之间，另一端与第三烟气输送管13连接，且位于袋式除尘器3和第二控制阀131之间，第三控制阀42和第四控制阀43分别设置于循环管道4的两端，均用于控制循环管道4的通断，循环风机41设置于第三控制阀42和第四控制阀43之间，用于促使气体流动。
如图1所示，氮气供应管5与循环管道4连接，且位于第三控制阀42和第四控制阀43之间，用于向循环管道4中提供氮气。氮气供应管5上设置有第五控制阀51，用于控制氮气供应管5的通断。
空气供应管6与循环管道4连接，且位于第三控制阀42和第四控制阀43之间，用于向循环管道4中提供空气。空气供应管6上设置有第六控制阀61，用于控制空气供应管6的通断。
在本实施方式中，通过设置上述的循环管道4和氮气供应管5，可以在生产系统正式开机生产之前，对生产系统中的管路进行气体置换，具体地，可以闭合第一控制阀111和第四控制阀43，打开第二控制阀131和第三控制阀 42，将常温氮气引入循环管道4中进行置换。进一步地，当置换完成后，可以闭合第二控制阀131和第五控制阀51，打开第四控制阀43，利用加热装置2 加热管路中的氮气，此时循环风机41工作促使管路中的氮气循环流动，最终将氮气加热到一定温度，例如220℃以上、280℃以下。通过这一预气体置换和加热，可以提前使得生产系统的管路中充满高温的氮气，这样，当开始正式开始生产时，从工业炉1处产出的黄磷烟气发生结露的可能性就大大降低，从而能够降低管路被堵塞的风险。
在本实施方式中，如图1所示，袋式除尘器3的下部形成有集灰部31，用于收集过滤下来的灰料。排灰装置7包括排灰料斗71和排灰阀72。排灰阀72 设置于集灰部31和排灰料斗71之间，用于控制两者之间的连通与断开。其中，集灰部31中可以设置料位计监测其灰料的数量，以判断是否需要进行排料。当需要排料时，可以使得排灰阀72打开，集灰部31中的灰料可以进入排灰料斗71中，灰料在排灰料斗71中冷却后可以被收集送往料仓。可以理解，集灰部31中的料位计可以根据需要设置多个以检测不同的料位。排灰料斗71中也可以设置料位计监测其灰料的数量以判断是否需要将其进一步排出送往料仓。
在本实施方式中，排灰料斗71的顶部可以设置仓顶除尘器，下方可以设置螺旋输送机或气力输灰装置，这些均属于现有技术，此处不再赘述。
在本实施方式中，如图1所示，清灰装置8包括供气部81、加热部82、清灰气管83和脉冲阀84。其中，供气部81容纳有压缩氮气，加热部82用于加热压缩氮气，供气部81通过清灰气管83与袋式除尘器3连接，脉冲阀84设置于清灰气管83上，用于控制清灰气管的通断。可以理解，压缩氮气可以被输入值供气部81中，加热部82可以将压缩氮气加热到设定的温度，而脉冲阀84可以定时打开以使得高温的压缩氮气进入袋式除尘器3中，对袋式除尘器3的过滤部32上的灰尘进行吹扫清理，保障袋式除尘器3正常的运行阻力。
在本实施方式中，供气部81、加热部82可以构造为一体化的加热气包，当然本发明不限于此。此外，供气部81可以设置压力变送器、温度变送器、伴热保温装置、安全阀及高空放散装置等，这些属于现有技术，此处不再赘述。
下面简单说明根据本发明的黄磷生产系统的工作方法。
在本实施方式中，工作方法包括：在正式开机生产之前，闭合第一控制阀111和第四控制阀43，打开第二控制阀131和第三控制阀42，从氮气供应管 5输入常温氮气至黄磷生产系统的整个管路进行气体置换；
在置换完成后，闭合第二控制阀131和第五控制阀51，打开第四控制阀 43，启动加热装置2，将整个管路中的氮气加热至一定温度(例如220℃以上、 280℃以下)。在此过程中，循环风机41工作以使得整个管路中的氮气循环流动。这有利于更快地将氮气加热至所需的温度。
完成预置换和加热后，即可开始正式开机生产，此时，可以关闭循环风机41，开启变频风机132，打开第一控制阀111、第二控制阀131，闭合第三控制阀42、第四控制阀43。在正式的生产中，定期使用清灰装置8进行清灰，使用排灰装置7进行排灰。
停止生产后，可以闭合第一控制阀111，打开第三控制阀42，从氮气供应管5和加热装置2输入温度大于180℃的氮气至黄磷生产系统的整个管路进行气体置换，防止出现结露、焦油糊膜，置换完毕后即关闭相关阀门和设备。
进一步的，当需要检修设备时，从空气供应管6向循环管道4中引入空气，对整个管路中的氮气进行置换，这样有利于保证安全检修。
通过采用上述技术方案，根据本发明的黄磷生产系统至少具有如下优点：
(1)在本发明的黄磷生产系统中，通过设置循环管道和氮气供应管，能够在正式进行黄磷生产之前对整个生产系统的管路进行气体置换，且能够利用加热装置将管路中的氮气循环加热至预定的温度，这样，正式开始生产后，黄磷烟气进入管路中发生结露的可能性就大大降低，从而能够降低管路被堵塞的风险。
(2)在本发明的黄磷生产系统中，第一烟气输送管竖直地设置，加热器直接从第一烟气输送管的顶部竖直地插设于第一烟气输送管中，这样，黄磷烟气可以从加热器的底部流过，从加热器的侧面流到第二烟气输送管中，黄磷烟气中的大颗粒物直接从竖直设置的第一烟气输送管中沉降回工业炉中，该结构设计可以使得无需设置现有技术中常用的沉降室除尘器、机械收尘器、撞击式除尘器等初级除尘器，能够简化生产系统的结构。
(3)在本发明的黄磷生产系统中，压力变送器和变频风机连锁控制，进而能够保证工业炉的出口微正压。
应当理解，以上实施方式均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本发明的范围的情况下，还可以在以上实施方式的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施方式的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本发明的另外的实施方式。因此，上述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，不对本发明的保护范围进行限制。

Claims (10)

1.一种黄磷生产系统，其特征在于，所述黄磷生产系统包括：
工业炉，用于产出黄磷烟气；
第一烟气输送管，设置有第一控制阀；
加热装置，通过所述第一烟气输送管连接所述工业炉，至少用于加热所述黄磷烟气；
袋式除尘器，通过第二烟气输送管连接所述加热装置；
第三烟气输送管，设置有第二控制阀，且其一端与所述袋式除尘器连接，另一端连接喷淋装置；
循环管道，其一端与所述第一烟气输送管连接，且位于所述加热装置和所述第一控制阀之间，另一端与所述第三烟气输送管连接，且位于所述袋式除尘器和所述第二控制阀之间，所述循环管道上设置有第三控制阀和第四控制阀；以及
氮气供应管，用于输入置换用的氮气，所述氮气供应管与所述循环管道连接，且位于所述第三控制阀和所述第四控制阀之间。
2.根据权利要求1所述的黄磷生产系统，其特征在于，还包括空气供应管，所述空气供应管与所述循环管道连接，且位于所述第三控制阀和所述第四控制阀之间。
3.根据权利要求1所述的黄磷生产系统，其特征在于，所述循环管道上设置有循环风机，所述循环风机设置于所述第三控制阀和所述第四控制阀之间。
4.根据权利要求1所述的黄磷生产系统，其特征在于，所述第三烟气输送管上设置有变频风机，所述变频风机设置于所述袋式除尘器和所述第二控制阀之间；
所述第一烟气输送管上设置有压力变送器，所述压力变送器与所述变频风机连锁控制。
5.根据权利要求1所述的黄磷生产系统，其特征在于，所述第一烟气输送管竖直设置，所述加热装置从所述第一烟气输送管的顶部竖直地插设于所述第一烟气输送管中。
6.根据权利要求1所述的黄磷生产系统，其特征在于，还包括排灰装置，所述排灰装置包括排灰料斗，所述排灰料斗与所述袋式除尘器的下端连接，用于承接所述袋式除尘器中的灰料。
7.根据权利要求1所述的黄磷生产系统，其特征在于，还包括清灰装置，所述清灰装置包括供气部、加热部、清灰气管和脉冲阀，
所述供气部容纳有压缩氮气，所述加热部用于加热所述压缩氮气，所述供气部通过所述清灰气管与所述袋式除尘器连接，所述脉冲阀设置于所述清灰气管上。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的黄磷生产系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：
在正式开机生产之前，闭合所述第一控制阀和第四控制阀，打开第二控制阀和第三控制阀，从所述氮气供应管输入常温氮气至黄磷生产系统的整个管路进行气体置换；
在置换完成后，闭合所述第二控制阀，打开第四控制阀，启动所述加热装置，将整个管路中的氮气加热至预定的温度。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述循环管道上设置有循环风机，在所述加热装置加热氮气的过程中，所述循环风机工作使得整个管路中的氮气循环流动。
10.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，停止生产后，闭合所述第一控制阀，打开第三控制阀，从所述氮气供应管和加热装置输入温度大于180℃的氮气至黄磷生产系统的整个管路进行气体置换；并且
当检修设备时，从所述循环管道中引入空气对整个管路中的氮气进行置换。
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