一种黄磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的节能方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及黄磷化工领域，尤其涉及一种黄磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的节能方法和设备。
【背景技术】
[0002]磷是重要的生命元素，存在于人体所有细胞中，几乎参与所有生理上的化学反应，是使心脏有规律地跳动、维持肾脏正常机能和传达神经刺激的重要物质，是骨骼牙齿的重要构成材料，也是保持体内ATP代谢的平衡，组成遗传物质核酸的基本成分之一。磷能够促进番茄花芽分化，提早开花结果，促进幼苗根系生长和改善果实品质，存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、植酸等中。磷在ATP的反应中起关键作用，在糖类代谢、蛋白质代谢、和脂肪代谢中起着重要的作用。目前，全世界单质磷主要依靠电热法制备，一般磷酸盐以湿法制备。
[0003]长期以来，传统电热法制备黄磷能耗高，环境污染严重。电耗一般14000?17500kwh/t。所产生的熔渣以间歇方式排出电炉，温度一般高达1400°C，通过渣槽，用高压水在冲渣沟或冲渣池内水淬，吨黄磷产生渣量8?12t，而每吨熔渣产生水淬乏蒸汽1000m3左右。冲渣沟或冲渣池均为裸露，造成100?110°C低压水淬乏蒸汽四处弥漫。而冲渣水残留在冲渣池或溢流至污水池，温度一般在50?95°C，同样造成乏蒸汽四处弥漫。尤其是在气温较低时更为严重，造成严重的环境和视觉污染。
[0004]目前已公开的较先进的水淬方法主要有湖北兴发化工集团股份有限公司的公开号为CN 103736288A的《一种黄磷电炉淬渣水汽治理方法及设备》和公开号为CN103801549A的《一种水淬黄磷炉渣的方法及设备》，其主要特点是，黄磷熔渣在冲渣沟内水淬，用缓冲塔收集乏蒸汽，用脱水器达到淬渣和淬水分离。乏蒸汽集中用低温水换热降温后排空，炉渣余热未实现综合利用。
[0005]在熔渣余热综合利用方面，公开号为CN 101543832A的中国专利公开了一种黄磷炉炉渣利用系统，但是其技术方案中使用的是出干渣方式。熔渣经螺旋自转式风炉与空气换热，经蒸汽蒸发器组转换为高温蒸汽发电。
[0006]所谓出干渣，也称死渣，指黄磷炉渣的主要成分0&5103无活性，不能用作建材工业原料。而水淬黄磷炉渣，CaS1jg性高，是生产建筑微粉、矿渣水泥、建筑型材的优质原料。按照国家黄磷清洁生产标准，黄磷炉渣的利用率需达100%，S卩，黄磷炉渣必须全部资源化。然而水淬伴随的最大问题就是水淬乏蒸汽量大而散，温度和压力低，综合利用难度大。
【发明内容】
[0007]针对现有技术之不足，本发明提供了一种黄磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用的节能方法，其包括以下步骤:
[0008]将黄磷熔渣和高压水送入涡槽式水淬集气塔水淬，以收集高温乏蒸汽并得到冲渣水和炉渣，所述冲渣水和炉渣进入分离器；
[0009]利用分离器将所述冲渣水和炉渣进行分离并收集低温乏蒸汽，分离后的冲渣水经冲渣水换热器回收部分热能，然后经冲渣水沉降池返回涡槽式水淬集气塔循环利用；
[0010]利用冲渣水回收的热能和辅助增压锅炉将收集的乏蒸汽增温增压，然后经储气罐恒定温度和压力后输入汽轮发电机组发电，所发电量返回供电系统或上电网市售，蒸汽冷凝水返回涡槽式水淬集气塔循环利用。
[0011]根据一个优选实施方式，所述涡槽式水淬集气塔的内部设置有涡槽、椎管和水车式熔渣自动喂料机，其外部分别与高压水管、熔渣槽、分离器和第一蒸汽输出管路连接；
[0012]当高压水与黄磷熔渣接触时会产生剧烈的水淬，高压水带着炉渣沿着涡槽形成强烈的涡转，并在椎管上下端产生负压，从而使冲渣水和炉渣顺利进入分离器。
[0013]根据一个优选实施方式，所述涡槽式水淬集气塔收集的高温乏蒸汽温度为100?130°C，压力为 0.1 ?0.15MPa。
[0014]根据一个优选实施方式，所述分离器包括低温乏蒸汽集气室和螺旋渣水分离装置，分离后的炉渣经皮带机送入炉渣堆场以用于生产水泥和/或建筑型材；
[0015]所述高温乏蒸汽和低温乏蒸汽分别经由第一、第二蒸汽输出管路进入辅助增压锅炉。
[0016]根据一个优选实施方式，所述高温乏蒸汽和低温乏蒸汽被增温增压后的水蒸汽温度为100?230°C，压力为0.1?1.17MPa ；
[0017]所述汽轮发电机组为低温低压汽轮发电机组，其额定进汽温度为100?230°C，额定进汽压力为0.1?1.17MPa。
[0018]本发明还提供了一种黄磷熔渣水淬及乏蒸汽治理利用设备，其包括:涡槽式水淬集气塔、分离器、冲渣水换热器、冲渣水沉降池、辅助增压锅炉、储气罐和汽轮发电机组，其中:
[0019]所述涡槽式水淬集气塔在外部分别与高压水管、熔渣槽、分离器和第一蒸汽输出管路连接，所述分离器分别与所述涡槽式水淬集气塔、冲渣水换热器和第二蒸汽输出管路连接，储气罐设置在辅助增压锅炉和汽轮发电机组之间；
[0020]所述涡槽式水淬集气塔用于将黄磷熔渣进行水淬，以收集高温乏蒸汽并得到冲渣水和炉渣，所述冲渣水和炉渣进入所述分离器；
[0021]所述分离器用于将冲渣水和炉渣进行分离并收集低温乏蒸汽，其中，冲渣水输入冲渣水换热器以回收部分热能，然后经冲渣水沉降池返回所述涡槽式水淬集气塔循环利用；
[0022]利用冲渣水回收的热能和辅助增压锅炉将收集的乏蒸汽增温增压，然后经储气罐恒定温度和压力后输入汽轮发电机组发电，所发电量返回供电系统或上电网市售，蒸汽冷凝水返回所述涡槽式水淬集气塔循环利用。
[0023]根据一个优选实施方式，所述涡槽式水淬集气塔为全封闭低压容器，其内部设置有涡槽、椎管和水车式熔渣自动喂料机，所述水车式熔渣自动喂料机用于接收送入的熔渣并将其传输至由所述涡槽构成的涡槽室中。
[0024]根据一个优选实施方式，所述涡槽室位于所述水车式熔渣自动喂料机和所述椎管之间，所述椎管的上端开口与所述涡槽室中的涡槽相连，所述椎管的下端开口连接所述分离器；
[0025]当高压水与水车式熔渣自动喂料机送入的熔渣接触时会产生剧烈的水淬，高压水带着炉渣沿着涡槽形成强烈的涡转，并在椎管上下端产生负压，从而使冲渣水和炉渣顺利进入分离器。
[0026]根据一个优选实施方式，所述分离器为封闭低压容器，其包括低温乏蒸汽集气室和螺旋渣水分离装置，分离后的炉渣经皮带机送入炉渣堆场以用于生产水泥和/或建筑型材，分离后的冲渣水输入冲渣水换热器，经热回收后的冲渣水温度不大于50°C。
[0027]根据一个优选实施方式，所述高温乏蒸汽和低温乏蒸汽分别经由第一、第二蒸汽输出管路进入辅助增压锅炉，增温增压后的水蒸汽温度为100?230°C，压力为0.1?
1.17MPa ；
[0028]所述汽轮发电机组为低温低压汽轮发电机组，其额定进汽温度为100?230°C，额定进汽压力为0.1?1.17MPa。
[0029]本发明的简要技术方案如下:黄磷熔渣经涡槽式水淬集气塔水淬，收集水淬高温乏蒸气。经渣、水、汽分离器，分离出黄磷炉渣和冲渣水，同时收集低温乏蒸汽。冲渣水经热回收，沉降池沉降后返回涡槽式水淬集气塔循环利用。冲渣水回收的热能和黄磷尾气辅助增压锅炉将收集的乏蒸汽增温、增压，然后经储气罐恒定温度和压力后输入低温低压汽轮发电机组发电。所发电量返回供电系统或上电网市售，蒸汽冷凝水返回涡槽式水淬集气塔循环利用。
[0030]按照本发明的技术方案，以10kt/a黄磷装置计算，可以年产炉渣80kt?120kt，产生乏蒸汽0.8?1.2亿m3。经冲渣水回收的热能和黄磷尾气辅助增压锅炉将收集的乏蒸汽增温、增压后，可以配置1.