一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的節(jié)能方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及黃磷化工領(lǐng)域，尤其涉及一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的節(jié)能方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]磷是重要的生命元素，存在于人體所有細(xì)胞中，幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng)，是使心臟有規(guī)律地跳動、維持腎臟正常機(jī)能和傳達(dá)神經(jīng)刺激的重要物質(zhì)，是骨骼牙齒的重要構(gòu)成材料，也是保持體內(nèi)ATP代謝的平衡，組成遺傳物質(zhì)核酸的基本成分之一。磷能夠促進(jìn)番茄花芽分化，提早開花結(jié)果，促進(jìn)幼苗根系生長和改善果實品質(zhì)，存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、輔酶、磷脂、植酸等中。磷在ATP的反應(yīng)中起關(guān)鍵作用，在糖類代謝、蛋白質(zhì)代謝、和脂肪代謝中起著重要的作用。目前，全世界單質(zhì)磷主要依靠電熱法制備，一般磷酸鹽以濕法制備。
[0003]長期以來，傳統(tǒng)電熱法制備黃磷能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重。電耗一般14000?17500kwh/t。所產(chǎn)生的熔渣以間歇方式排出電爐，溫度一般高達(dá)1400°C，通過渣槽，用高壓水在沖渣溝或沖渣池內(nèi)水淬，噸黃磷產(chǎn)生渣量8?12t，而每噸熔渣產(chǎn)生水淬乏蒸汽1000m3左右。沖渣溝或沖渣池均為裸露，造成100?110°C低壓水淬乏蒸汽四處彌漫。而沖渣水殘留在沖渣池或溢流至污水池，溫度一般在50?95°C，同樣造成乏蒸汽四處彌漫。尤其是在氣溫較低時更為嚴(yán)重，造成嚴(yán)重的環(huán)境和視覺污染。
[0004]目前已公開的較先進(jìn)的水淬方法主要有湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司的公開號為CN 103736288A的《一種黃磷電爐淬渣水汽治理方法及設(shè)備》和公開號為CN103801549A的《一種水淬黃磷爐渣的方法及設(shè)備》，其主要特點是，黃磷熔渣在沖渣溝內(nèi)水淬，用緩沖塔收集乏蒸汽，用脫水器達(dá)到淬渣和淬水分離。乏蒸汽集中用低溫水換熱降溫后排空，爐渣余熱未實現(xiàn)綜合利用。
[0005]在熔渣余熱綜合利用方面，公開號為CN 101543832A的中國專利公開了一種黃磷爐爐渣利用系統(tǒng)，但是其技術(shù)方案中使用的是出干渣方式。熔渣經(jīng)螺旋自轉(zhuǎn)式風(fēng)爐與空氣換熱，經(jīng)蒸汽蒸發(fā)器組轉(zhuǎn)換為高溫蒸汽發(fā)電。
[0006]所謂出干渣，也稱死渣，指黃磷爐渣的主要成分0&5103無活性，不能用作建材工業(yè)原料。而水淬黃磷爐渣，CaS1jg性高，是生產(chǎn)建筑微粉、礦渣水泥、建筑型材的優(yōu)質(zhì)原料。按照國家黃磷清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，黃磷爐渣的利用率需達(dá)100%，S卩，黃磷爐渣必須全部資源化。然而水淬伴隨的最大問題就是水淬乏蒸汽量大而散，溫度和壓力低，綜合利用難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供了一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的節(jié)能方法，其包括以下步驟:
[0008]將黃磷熔渣和高壓水送入渦槽式水淬集氣塔水淬，以收集高溫乏蒸汽并得到?jīng)_渣水和爐渣，所述沖渣水和爐渣進(jìn)入分離器；
[0009]利用分離器將所述沖渣水和爐渣進(jìn)行分離并收集低溫乏蒸汽，分離后的沖渣水經(jīng)沖渣水換熱器回收部分熱能，然后經(jīng)沖渣水沉降池返回渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用；
[0010]利用沖渣水回收的熱能和輔助增壓鍋爐將收集的乏蒸汽增溫增壓，然后經(jīng)儲氣罐恒定溫度和壓力后輸入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，所發(fā)電量返回供電系統(tǒng)或上電網(wǎng)市售，蒸汽冷凝水返回渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用。
[0011]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述渦槽式水淬集氣塔的內(nèi)部設(shè)置有渦槽、椎管和水車式熔渣自動喂料機(jī)，其外部分別與高壓水管、熔渣槽、分離器和第一蒸汽輸出管路連接；
[0012]當(dāng)高壓水與黃磷熔渣接觸時會產(chǎn)生劇烈的水淬，高壓水帶著爐渣沿著渦槽形成強(qiáng)烈的渦轉(zhuǎn)，并在椎管上下端產(chǎn)生負(fù)壓，從而使沖渣水和爐渣順利進(jìn)入分離器。
[0013]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述渦槽式水淬集氣塔收集的高溫乏蒸汽溫度為100?130°C，壓力為 0.1 ?0.15MPa。
[0014]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述分離器包括低溫乏蒸汽集氣室和螺旋渣水分離裝置，分離后的爐渣經(jīng)皮帶機(jī)送入爐渣堆場以用于生產(chǎn)水泥和/或建筑型材；
[0015]所述高溫乏蒸汽和低溫乏蒸汽分別經(jīng)由第一、第二蒸汽輸出管路進(jìn)入輔助增壓鍋爐。
[0016]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述高溫乏蒸汽和低溫乏蒸汽被增溫增壓后的水蒸汽溫度為100?230°C，壓力為0.1?1.17MPa ；
[0017]所述汽輪發(fā)電機(jī)組為低溫低壓汽輪發(fā)電機(jī)組，其額定進(jìn)汽溫度為100?230°C，額定進(jìn)汽壓力為0.1?1.17MPa。
[0018]本發(fā)明還提供了一種黃磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用設(shè)備，其包括:渦槽式水淬集氣塔、分離器、沖渣水換熱器、沖渣水沉降池、輔助增壓鍋爐、儲氣罐和汽輪發(fā)電機(jī)組，其中:
[0019]所述渦槽式水淬集氣塔在外部分別與高壓水管、熔渣槽、分離器和第一蒸汽輸出管路連接，所述分離器分別與所述渦槽式水淬集氣塔、沖渣水換熱器和第二蒸汽輸出管路連接，儲氣罐設(shè)置在輔助增壓鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組之間；
[0020]所述渦槽式水淬集氣塔用于將黃磷熔渣進(jìn)行水淬，以收集高溫乏蒸汽并得到?jīng)_渣水和爐渣，所述沖渣水和爐渣進(jìn)入所述分離器；
[0021]所述分離器用于將沖渣水和爐渣進(jìn)行分離并收集低溫乏蒸汽，其中，沖渣水輸入沖渣水換熱器以回收部分熱能，然后經(jīng)沖渣水沉降池返回所述渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用；
[0022]利用沖渣水回收的熱能和輔助增壓鍋爐將收集的乏蒸汽增溫增壓，然后經(jīng)儲氣罐恒定溫度和壓力后輸入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，所發(fā)電量返回供電系統(tǒng)或上電網(wǎng)市售，蒸汽冷凝水返回所述渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用。
[0023]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述渦槽式水淬集氣塔為全封閉低壓容器，其內(nèi)部設(shè)置有渦槽、椎管和水車式熔渣自動喂料機(jī)，所述水車式熔渣自動喂料機(jī)用于接收送入的熔渣并將其傳輸至由所述渦槽構(gòu)成的渦槽室中。
[0024]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述渦槽室位于所述水車式熔渣自動喂料機(jī)和所述椎管之間，所述椎管的上端開口與所述渦槽室中的渦槽相連，所述椎管的下端開口連接所述分離器；
[0025]當(dāng)高壓水與水車式熔渣自動喂料機(jī)送入的熔渣接觸時會產(chǎn)生劇烈的水淬，高壓水帶著爐渣沿著渦槽形成強(qiáng)烈的渦轉(zhuǎn)，并在椎管上下端產(chǎn)生負(fù)壓，從而使沖渣水和爐渣順利進(jìn)入分離器。
[0026]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述分離器為封閉低壓容器，其包括低溫乏蒸汽集氣室和螺旋渣水分離裝置，分離后的爐渣經(jīng)皮帶機(jī)送入爐渣堆場以用于生產(chǎn)水泥和/或建筑型材，分離后的沖渣水輸入沖渣水換熱器，經(jīng)熱回收后的沖渣水溫度不大于50°C。
[0027]根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述高溫乏蒸汽和低溫乏蒸汽分別經(jīng)由第一、第二蒸汽輸出管路進(jìn)入輔助增壓鍋爐，增溫增壓后的水蒸汽溫度為100?230°C，壓力為0.1?
1.17MPa ；
[0028]所述汽輪發(fā)電機(jī)組為低溫低壓汽輪發(fā)電機(jī)組，其額定進(jìn)汽溫度為100?230°C，額定進(jìn)汽壓力為0.1?1.17MPa。
[0029]本發(fā)明的簡要技術(shù)方案如下:黃磷熔渣經(jīng)渦槽式水淬集氣塔水淬，收集水淬高溫乏蒸氣。經(jīng)渣、水、汽分離器，分離出黃磷爐渣和沖渣水，同時收集低溫乏蒸汽。沖渣水經(jīng)熱回收，沉降池沉降后返回渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用。沖渣水回收的熱能和黃磷尾氣輔助增壓鍋爐將收集的乏蒸汽增溫、增壓，然后經(jīng)儲氣罐恒定溫度和壓力后輸入低溫低壓汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。所發(fā)電量返回供電系統(tǒng)或上電網(wǎng)市售，蒸汽冷凝水返回渦槽式水淬集氣塔循環(huán)利用。
[0030]按照本發(fā)明的技術(shù)方案，以10kt/a黃磷裝置計算，可以年產(chǎn)爐渣80kt?120kt，產(chǎn)生乏蒸汽0.8?1.2億m3。經(jīng)沖渣水回收的熱能和黃磷尾氣輔助增壓鍋爐將收集的乏蒸汽增溫、增壓后，可以配置1.