CN201386998Y - 一种黄磷尾气燃气锅炉 - Google Patents

一种黄磷尾气燃气锅炉 Download PDF

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本实用新型涉及一种黄磷尾气燃气锅炉,由黄磷尾气燃气燃烧装置和黄磷尾气燃气锅炉组成。黄磷尾气燃气燃烧装置由净化黄磷尾气燃气进口、安全水封、尾气喷燃器、鼓风机、燃烧炉组成;黄磷尾气燃气锅炉由净化气燃烧炉、引风机、独立的汽包、冷水进口、控制含氧系统、烟气测温计、热气出口、烟囱、用户组成。这种锅炉解决了黄磷尾气作为燃气一直不能有效利用的关键问题,尤其是适宜黄磷尾气燃气的燃烧室和锅炉本体结构,经济价值、社会效益、环境效益显著。

Description

一种黄磷尾气燃气锅炉
技术领域
本实用新型涉及一种黄磷尾气燃气锅炉,是适宜类似黄磷尾气燃气用的专用锅炉。
背景技术
目前,全球黄磷几乎都是用电炉法生产黄磷。中国黄磷生产已有60年的历史,目前黄磷生产企业已有130多家,其生产过程中产生大量黄磷尾气,生产1吨黄磷约副产黄磷尾气2500-3000Nm3,尾气富含CO(82~95%)(vol.)(而水煤气中CO平均含量在20%以下),热值10.7475-12.0119MJ/m3,属中热值气体燃料,可以作为燃料用,每Nm3黄磷尾气热值为10.6763-11.9324MJ/m3。黄磷尾气成分复杂,除主要含CO外,还含磷、硫(~300mg/Nm3)、砷(1~2mg/Nm3)、氟(~500mg/Nm3)等高腐蚀的杂质及少量水份,磷主要以PH3和P4形式存在,含量分别为PH3 500~900mg/Nm3,P4 300~700mg/Nm3;硫主要以H2S形式存在,含量为800~3000mg/Nm3。磷主要以PH3和P4形式存在,含量分别为PH3 400~900mg/Nm3、P4 300~700mg/Nm3;硫主要以H2S、COS、CS2等形式存在,含量分别为800~3000mg/Nm3、20~2000mg/Nm3、1~50mg/Nm3。20世纪90年代以来,许多国内外企业或研究单位对利用黄磷尾气作为锅炉燃料进行过一些尝试。由于黄磷制磷电炉单台产能小、数量多、分布广、尾气难以收集,主要是将黄磷尾气用作为中低压锅炉的燃料,如用于干燥原料、生产热水蒸汽等,但由于黄磷尾气中含磷、硫、砷、氟等有害、腐蚀成分,把它当常规燃气利用,导致锅炉部件材料腐蚀失效,设备寿命大大缩短。例如:云南某化学工业公司,1998年底完成“黄磷尾气代替锅炉燃烧煤节能技改项目”,然而在黄磷尾气作燃料利用过程中发现黄磷尾气燃烧时锅炉的腐蚀十分严重,经过3个月的运行后,锅炉因腐蚀击穿而报废;四川某化学公司,经过企业认为可行的黄磷尾气净化设备净化后,将其作为2台40吨/小时蒸汽锅炉的燃料,结果40天就因腐蚀严重而报废;南京某化工研究院,一台100Kg/cm2换热器,不到一个月换热器管因腐蚀而报废;云南某磷制品公司投建三座热水锅炉,运行3~4个月锅炉内过热面出现腐蚀击穿而频繁更换换热部件等。因此黄磷尾气的利用不到20%,这些废气都是用火炬燃成CO2、SO2、H2S、PH3等排到大气中,其中PH3和H2S燃烧后生成P2O5和SO2,在空气中遇水后形成了腐蚀性极强的磷酸和硫酸,而且PH3和H2S使金属材料发生严重的高温硫化、磷化及氧化等多种腐蚀,材料服役寿命大大缩短,一方面浪费了重要而宝贵的一氧化碳资源,同时又加剧了大气环境的污染。
以2006年我国实际黄磷产量83万吨计,每年排放的黄磷尾气已超过23亿Nm3,大约有8000t SO2、3000t P2O5进入大气;仅云南省黄磷产量36万t,产生黄磷尾气10亿Nm3,大约还有3500t SO2、1300t P2O5进入大气,使得黄磷尾气污染也日趋严重。黄磷生产能耗大、成本高,已成为制约磷化工可持续发展的主要因素。2008年颁布的《云南省黄磷行业准入条件》明确:2010年黄磷企业必须灭天灯、必须建设黄磷尾气、炉渣等资源综合利用设施。黄磷尾气燃气锅炉技术及其系统成套设备是黄磷生产企业在竞争日益激烈,准入条件日益严格的状况下寻求节能减排、降耗之路的重要技术之一。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种带有黄磷尾气燃气燃烧装置的黄磷尾气燃气锅炉,解决了常年来黄磷尾气作为燃气一直不能有效利用的关键问题,尤其是适宜黄磷尾气燃气的燃烧室和锅炉本体结构,经济价值、社会效益、环境效益显著。
本实用新型的目的是这样实现的:这种锅炉由黄磷尾气燃气燃烧装置和黄磷尾气燃气锅炉组成。
所述黄磷尾气燃气燃烧装置由净化黄磷尾气燃气进口、安全水封、尾气喷燃器、鼓风机、燃烧炉组成,尾气燃气进口连安全水封,安全水封连尾气喷燃器,尾气喷燃器与燃烧炉之间连有鼓风机;从黄磷电炉经过三级洗磷收磷后的黄磷尾气,经过黄磷尾气净化系统净化后的尾气,此时的黄磷尾气杂质含量为:H2S含量<50mg/Nm3、PH3含量<10mg/Nm3,AsH3含量<10mg/Nm3,HF含量<20mg/Nm3,从净化黄磷尾气燃气进口进入安全水封,经鼓风机配风,通过尾气喷燃器喷燃后,在燃烧炉燃烧,燃烧至400~1100℃,将高温燃气送入黄磷尾气燃气锅炉。
所述的黄磷尾气燃气锅炉由净化气燃烧炉、引风机、独立的汽包、冷水进口、控制含氧系统、烟气测温计、热气出口、烟囱、用户组成,净化气燃烧炉内有热交换加热管组A和其余四件管组B、外部连引风机,在炉膛、各回路烟气出口有烟气测温计,燃烧炉侧部的热气出口通过独立的汽包连接用户;冷水进口与燃烧炉侧上部相连,燃烧炉顶部有烟囱及控制含氧系统。
本实用新型的这种黄磷尾气燃气锅炉,其锅炉为整体可拆装配式、对易损的换热管组可拆换。
黄磷尾气燃烧装置中的燃烧炉,结构为卧式、衬砖的圆筒形钢制容器,燃烧器布置前端,内部有档板,除了用于燃烧的一次风外,还有调节出口烟气温度的二次风,净化黄磷尾气中的CO在其中充分燃烧后生成CO2
本实用新型的黄磷尾气燃气的燃烧装置,将净化后的黄磷尾气在特制的喷燃器,由鼓风机进行最佳空燃比的调节后一起送入燃烧炉充分燃烧,净化尾气与燃烧所需的空气净化气中含量为90%左右的CO在燃烧炉中燃烧放热,燃烧炉内不布置受热面,净化气的热值约2700kcal/Nm3,在燃烧炉中需要再加入二次风,以控制燃烧炉出口的烟气温度在400-1100℃,从燃烧器排出的高温气体进入后继的黄磷尾气燃气锅炉系统。
所述锅炉燃气含CO高达82%~95%,即在将黄磷尾气通入燃气锅炉系统以前必须进行系统管道和设备内的气体置换,确保整个系统安全操作,而且在黄磷尾气净化系统及其装置内氧含量必须控制在1%(v/v)以下。
本实用新型专用锅炉结构是单锅筒横向布置,净化黄磷尾气在黄磷尾气燃气燃烧装置,经尾气喷燃器3点燃,进入黄磷尾气燃气锅炉II系统。净化气燃烧炉5可根据黄磷尾气的特性调节燃气量,烟气呈S型走向冲刷炉管,通过热交换加热管组A(O型炉膛)6和其余四件管组B7,构成四个回路,经过热交换得到的蒸汽进入独立的汽包9,蒸汽从热气出口12输送入用户15。整个燃烧系统由控制含氧系统13控制含氧量<1%(v/v)。各回路烟气出口均设置了烟气测温计10,可根据所需蒸汽压力调节烟气量尾气进口1和水量冷水进口11的大小;在炉膛、汽包及可拆分的五件管组间由螺栓连接,可及时更换受损零部件,操作检修方便,宽高度尺寸较小,长度伸缩性较大,利于黄磷尾气燃烧锅炉不同蒸汽量要求的锅筒系列化生产。完全充分燃烧后的黄磷尾气,经测试达到国家烟气排放标准,由引风机8,抽引至烟囱15。
黄磷尾气燃气气锅炉,其锅炉是单锅筒横向布置,水平烟道式水管锅炉强制循环型,净化黄磷尾气通过尾气喷燃器点燃,通过鼓风机进行最佳空燃比的调节,燃烧的尾气送入净化气燃烧炉,烟气呈S型走向冲刷炉管,通过热交换加热管组A和其余四件管组B,在燃烧炉中需要再由引风机加入二次风,在炉膛、各回路烟气出口均设置了烟气测温计,可根据所需蒸汽压力调节净化黄磷尾气进口管道气量、冷水进口水量的大小进行系统燃气量和蒸汽量调节,以控制燃烧炉出口的烟气温度在400-1100℃,构成四个回路,从而得到所需高温蒸汽,由热气出口进入独立的汽包稳定输送给用户;完全充分燃烧后的黄磷尾气达标由烟囱排向大气。汽包及可拆分的五件管组间由螺栓连接,可及时更换受损零部件,操作检修方便,宽高度尺寸较小,长度伸缩性较大,利于黄磷尾气燃烧锅炉不同蒸汽量要求的锅筒系列化生产,此结构适宜腐蚀性极强的燃气锅炉结构。
下面结合附图详细说明本实用新型的具体结构,但本实用新型的结构不限于附图所示。
附图说明
图1是本实用新型的黄磷尾气燃烧装置的结构示意图。
图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
图1中,黄磷尾气燃气燃烧装置I由净化黄磷尾气燃气进口1、安全水封2、尾气喷燃器3、鼓风机4、燃烧炉5组成,尾气燃气进口1连安全水封2,安全水封2连尾气喷燃器3,尾气喷燃器3与燃烧炉5之间连有鼓风机4。
图2中,黄磷尾气燃气锅炉II由净化气燃烧炉5、引风机8、独立的汽包9、冷水进口10、控制含氧系统11、烟气测温计12、热气出口13、烟囱14、用户15组成,净化气燃烧炉5内有热交换加热管组A 6和其余四件管组B 7、外部连引风机8,在炉膛、各回路烟气出口有烟气测温计12,连燃烧炉5侧部的热气出口13通过独立的汽包9连接用户15,冷水进口10与燃烧炉5侧上部相连,燃烧炉5顶部有烟囱14及控制含氧系统11。
实施例1:某黄磷电炉生产厂,将1万t/a黄磷电炉尾气的30%,即750万Nm3/a,经过燃气净化的黄磷尾气,此时的黄磷尾气杂质含量为:H2S含量<50mg/Nm3、PH3含量<10mg/Nm3,AsH3含量<10mg/Nm3,HF含量<20mg/Nm3。按本发明流程,进入本装置强制循环,从汽包出来的饱和过热蒸汽(3.82Mpa、450℃)由主蒸汽管送给洗泥磷用的蒸汽系统中,替代了原来用燃煤产汽的工艺,按黄磷尾气燃气热值和标煤热值折标(折标系数按0.357),节约燃煤267.75t/a,按现行标煤价格500元/t,及节约13.39万元/a。经济价值、社会效益、环境效益显著。
实施例2:某黄磷电炉生产厂,将1万t/a黄磷电炉尾气的70%,即1750万Nm3/a,经过燃气净化的黄磷尾气,此时的黄磷尾气杂质含量为:H2S含量<50mg/Nm3、PH3含量<10mg/Nm3,AsH3含量<10mg/Nm3,HF含量<20mg/Nm3。按本发明流程,进入本装置强制循环,从汽包出来的饱和过热蒸汽(3.82Mpa、450℃)由主蒸汽管送给洗泥磷用的蒸汽系统中,替代了原来用燃煤产汽的工艺,按黄磷尾气燃气热值和标煤热值折标(折标系数按0.357),节约燃煤624.75t/a,按现行标煤价格500元/t,及节约31.24万元/a。经济价值、社会效益、环境效益显著。

Claims (2)

1、一种黄磷尾气燃气锅炉,其特征在于该锅炉包括黄磷尾气燃气燃烧装置(I)和黄磷尾气燃气锅炉(II),所述黄磷尾气燃气燃烧装置(I)由净化黄磷尾气燃气进口(1)、安全水封(2)、尾气喷燃器(3)、鼓风机(4)、燃烧炉(5)组成,尾气燃气进口(1)连安全水封(2),安全水封(2)连尾气喷燃器(3),尾气喷燃器(3)与燃烧炉(5)之间连有鼓风机(4);所述的黄磷尾气燃气锅炉(II)由净化气燃烧炉(5)、引风机(8)、独立的汽包(9)、冷水进口(10)、控制含氧系统(11)、烟气测温计(12)、热气出口(13)、烟囱(14)、用户(15)组成,净化气燃烧炉(5)内有热交换加热管组A(6)和其余四件管组B(7)、外部连引风机(8),在炉膛、各回路烟气出口有烟气测温计(12),连燃烧炉(5)侧部的热气出口(13)通过独立的汽包(9)连接用户(15);冷水进口(10)与燃烧炉(5)侧上部相连,燃烧炉(5)顶部有烟囱(14)及控制含氧系统(11)。
2、根椐权利要求1所述的黄磷尾气燃气锅炉,其特征在于:该锅炉为整体可拆装配式、对易损的换热管组可拆换。
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CN111302597A (zh) * 2020-03-04 2020-06-19 昆明理工大学 一种基于黄磷尾气的市政污泥干化装置及使用方法

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