实现余热利用的热法磷酸装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及余热利用技术领域，特指一种黄磷酸燃烧工艺中可实现余热利用的热法磷酸装置。其采用上下联箱与汽包及锅筒相联，及由多根上升管组成的膜式水冷壁，其特征是采用矩形燃烧室，燃烧室宽∶长＝（０．６～０．７）∶１，增加火焰喷射自由行程。同时左右上联箱交叉布置、顶上覆盖保温层，并控制局部热流密度不超过５０ＫＷ／ｍ↑［２］，进而控制管壁温度超温，使蒸汽压力控制在０．１Ｍｐａ以下。且膜式水冷壁的两管间的翅片宽度不超过管子的直径。从而保证管壁不会因管壁冲刷而超温腐蚀。实施后，可回收７０％左右的热量，产生的蒸汽供自身工艺使用，原锅炉房可以停用。对年产１００００吨热法磷酸装置，每年可回收热量１．６８×１０↑［８］ＫＪ的热量，同时也减少了冷却水及其动力消耗。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
实现余热利用的热法磷酸装置
本技术涉及余热利用
，特指一种黄磷酸燃烧工艺中可实现余热利用的热法磷酸装置。
技术介绍
磷酸及磷酸盐是重要的化工原料，由磷生产磷酸有湿法和热法两种。与湿法磷酸相比，热法磷酸具有产品浓度高，杂质少等优点，高精度磷酸盐产品(分析纯、试验级或食品级等磷酸盐产品)通常使用热法磷酸为原料，而湿法磷酸仅用于磷肥生产，因此热法生产磷酸盐得到了广泛的应用。在热法磷酸生产过程中，磷燃烧产生大量的热量(每1kg磷燃烧生成2.4×104kJ的热量)，在传统的生产过程中，由于磷酸对钢材的腐蚀性随温度的升高而严重，因此这些产品的热量采用大量的冷却水从燃烧夹套中带走，将壁温控制在80℃以下不但浪费了大量的能量，而且还消耗大量的冷却水，并需要建立冷却水冷却装置，而另一方面，在生产过程中，为了使固态磷转换为液态磷，需要由专门外部锅炉产生蒸汽，将固态磷转化为液态磷，这就造成能量的大量浪费。带有余热利用的热法磷酸生产装置，巧妙地采用膜式水冷壁来代替原来反应器的冷却装置，膜式水冷壁既解决了与原结构相同的密封问题，又增加了水冷壁的水冷度以提高热流密度。相关技术有中国专利申请号01143443.0“黄磷燃烧热能回收与利用装置及其热法磷酸生产系统”，其主要是：1)采用膜式水冷壁管组成的密封壁燃烧室代替原工艺的水夹套燃烧室。膜式水冷壁为常规余热锅炉的组成部分，作为上升管。锅炉另布置有锅筒、下降管、环型下联箱及上联箱以及与锅筒相连的导汽管。2)采用等离子体涂层作为防止腐蚀涂层。该专利不足是：1)燃磷喷嘴在燃烧室中喷射在对面水冷壁面上，使喷嘴对面水冷壁面温度提高，从而使管壁腐蚀加快，根据有关单位使用情况，在使用不到一月的时间就将对面水壁膜穿孔。2)等离子涂层容易脱落，特别在曲率半径较大的区域，容易作为涂-->层脱落的起始点，以后逐渐脱落。
技术实现思路
本技术的目的是解决燃磷喷嘴在燃烧室中喷射在对面水冷壁面上加速管壁腐蚀问题，提供一种实现余热利用的热法磷酸装置。实现上述目的技术方案：其采用上下联箱与汽包及锅筒相联，及由多根上升管组成的膜式水冷壁，其特征是采用矩形燃烧室，燃烧室宽∶长＝(0.6～0.7)∶1，增加火焰喷射自由行程。同时左右上联箱交叉布置、顶上覆盖保温层，并控制局部热流密度不超过50KW/m2，进而控制管壁温度超温，使蒸汽压力控制在0.1Mpa以下。且膜式水冷壁的两管间的翅片宽度不超过管子的直径。温度场分析及生产实践表明钢材的腐蚀与温度有较大的关系。原有燃烧器由于喷嘴喷出时速度所具有的动能，高温火炬冲刷在对面水冷壁管上，由于高温及冲刷作用，致使管壁超温而腐蚀。本技术的优点在于采用长方形燃烧室，使火炬在燃烧室有足够长度的行程。火焰的动能消耗在燃烧室中，而不会冲到对面的管壁上，使管壁不会因管壁冲刷而超温腐蚀。实施后，可回收70％左右的热量，产生的蒸汽供自身工艺使用，原锅炉房可以停用。对年产10000吨热法磷酸装置，每年可回收热量1.68×108KJ的热量，相当于标准燃煤5800吨，同时也减少了冷却水及其动力消耗。附图说明图1为本技术结构示意图图2为燃烧室结构示意图1、锅筒 2 、上联箱  3、膜式水冷壁  4、下联箱  5、保温层  6、磷燃烧喷燃方向具体实施方式如图1所示，锅筒高位布置，下降管将锅筒内饱和水引至下联箱，下联箱分前、后、左、右四组，左、右两组各有二根下降管，前后两组各有一根下降管相-->连。由膜式水冷壁组成的上升管将矩形的燃烧室封闭，两管间的翅片宽度不要超过管子直径，以防过热，膜式水冷壁上部分别与前、后、左、右四组上联箱相连，左、右两组上联箱各由二根集汽管与锅筒相连，前、后两组上联箱由一根集汽管与锅筒相连。且控制局部热流密度不超过80KW/m2，蒸汽压力控制在0.1Mpa以下，可实现有效控制管壁温度超温。其工作原理为：液态单质磷与空气在磷喷嘴中燃烧而生成五氧化二磷，同时生成大量的热量，这些热量以辐射为主的方式传向膜式水壁冷管，饱和水在膜式水冷壁管内由于受热而部分汽化，形成汽水混合物，其密度较下降管内的饱和水要低，因而形成了自然循环的推动力。汽水混合物在上联箱汇集合后由集汽管通到锅筒进行汽水分离，其中蒸汽经主蒸汽管导出至集汽箱供用户使用，而饱和水继续参与水循环。膜式水冷壁由316L不锈钢组成，不与五氧化二磷相接触的部件可由普通锅炉钢制成。五氧化二磷气体在燃烧室内以辐射方式释放热量后，由烟道通向水化塔，在水化塔内被水或稀磷酸吸收生成浓磷酸。为保证水循环可靠以及有足够的换热面积，膜式水冷壁高应大于4米，离开燃烧塔的五氧化二磷温度为650℃左右，回收热效率达70％，这样每燃烧一吨黄磷可以生成压力为0.1MPa的水蒸汽5.8吨，节省标煤550公斤，节省冷却水400吨，按现有价格计算可节省250元。本文档来自技高网...

【技术保护点】
实现余热利用的热法磷酸装置，其采用下降管、下联箱及由多根上升管组成的膜式水冷壁、上联箱、集汽管、锅筒组成，其特征是采用矩形燃烧室，燃烧室宽∶长＝（０．６～０．７）∶１。

【技术特征摘要】
1.实现余热利用的热法磷酸装置，其采用下降管、下联箱及由多根上升管组成的膜式水冷壁、上联箱、集汽管、锅筒组成，其特征是采用矩形燃烧室，燃烧室宽∶长＝(0.6~0.7)∶1。2.根据权利要求1所述的实现余热利用的热法磷酸装置，其特征在于上升管与...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖立川，王政伟，
申请(专利权)人：江苏工业学院，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]