一種燃黃磷專用鍋爐的製作方法

2023-07-15 10:26:16

專利名稱：一種燃黃磷專用鍋爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及黃磷燃燒熱能的回收和利用領域，具體涉及一種燃黃磷專用鍋爐。
背景技術：
黃磷的生產工藝較為簡單，其生產方法 為將磷礦石、矽石和焦碳(白煤)按一定比例和粒度放入電爐裡，在1000多攝氏度的高溫下發生分解、還原反應，磷蒸汽與爐塵一起被冷卻、漂洗後得到產品。生產黃磷時生成的高溫爐渣直接從電爐中排出，生產出的黃磷能夠用於製備磷酸、磷酸酐、和磷酸鹽等產品。現有的生產黃磷以及黃磷下遊產品的裝置在生產過程中需要用燃煤鍋爐產蒸汽進行保溫、精製或者聚合反應，反應的同時消耗了大量的熱能和電能，而黃磷在燃燒反應時會釋放出大量熱能(每噸黃磷燃燒可以產生24335MJ的熱量)。現有生產黃磷以及黃磷下遊產品的裝置不僅沒有利用到黃磷燃燒產生的熱量，造成了能源浪費這一極不合理的現象，而且黃磷燃燒後的溫度非常高(大約在2000多攝氏度)，高溫磷蒸汽及其生成的聚合物具有極強的腐蝕性，極易對黃磷生產裝置進行腐蝕，存在較大的安全隱患。國內專利號01143443. 0中介紹了一種黃磷燃燒熱能回收與利用裝置及其熱法磷酸生產系統，其中黃磷燃燒熱能回收與利用裝置由一汽包和具有熱能回收的燃燒塔組成，燃燒塔內布置多束換熱管以組成環行模式換熱器。環行模式換熱器用於吸收黃磷燃燒後煙氣的餘熱，並產生壓力為0. 5MPa I. OMPa的低壓飽和蒸汽，其熱效率為50% 60%。但是黃磷燃燒後釋放的熱能大量集中在高溫段，而燃燒塔內的換熱布置結構無法有效吸收爐內高溫段的燃燒熱量，該結構主要是利用黃磷燃燒後煙氣中的餘熱，屬於中低溫段熱能利用。因此，黃磷燃燒後熱能的利用率較低，其熱效率通常小於60% ;黃磷燃燒產生的低壓蒸汽在企業蒸汽富裕情況下，由於壓力和蒸汽溫度較低，不能有效帶動汽輪機做功發電，低壓蒸汽只能白白排放浪費，使得黃磷熱能利用率較低、應用層面較窄。

實用新型內容針對現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在於提供一種燃黃磷專用鍋爐，它不僅能夠提高黃磷燃燒熱能的熱效率及利用率，而且耐腐蝕性能較強，能夠延長設備的使用壽命。為達到以上目的，本實用新型採取的技術方案是一種燃黃磷專用鍋爐，包括鍋爐本體和鍋筒，所述鍋爐本體前端設有燃燒機，後端設有煙氣連接通道；所述鍋筒設於鍋爐本體頂部，所述鍋筒頂部設有多個汽閥，所述鍋筒下端從前至後依次設有膜式壁爐膛、對流段和過熱段，所述膜式壁爐膛內設有多束水冷壁管，所述對流段內設有多束對流管，所述過熱段內設有多束過熱蒸汽管，所述水冷壁管、對流管和過熱蒸汽管共同組成金屬換熱面，所述金屬換熱面上塗有耐高溫防腐蝕塗層。在上述技術方案的基礎上，所述膜式壁爐膛位於鍋爐本體靠近燃燒機的一側，所述對流段位於鍋爐本體中間，所述過熱段位於鍋爐本體靠近煙氣連接通道的一側，所述膜式壁爐膛、對流段和過熱段的兩側均設有爐牆。在上述技術方案的基礎上，所述鍋筒與其下部兩側的水冷壁管形成A型結構，且所述每側的水冷壁管均部分嵌入該側爐牆內部。在上述技術方案的基礎上，所述對流管設於對流段兩側的爐牆之間，所述對流管的換熱面不與爐牆接觸。在上述技術方案的基礎上，所述過熱蒸汽管設於過熱段兩側的爐牆之間，所述過熱蒸汽管的換熱面不與爐牆接觸。在上述技術方案的基礎上，所述耐高溫防腐蝕塗層為具有耐高溫氧化物和磷酸聚合物的等離子塗層。在上述技術方案的基礎上，所述多個汽閥包括一個主汽閥和多個安全閥。在上述技術方案的基礎上，所述煙氣連接通道與一個重力防爆門連接。在上述技術方案的基礎上，所述煙氣連接通道的排煙溫度為600°C _900°C。本實用新型的有益效果在於I.本實用新型充分利用黃磷燃燒高溫段的熱量以及中低溫熱能，燃黃磷專用鍋爐吸熱後對水加熱產生高溫高壓的過熱蒸汽，產生的蒸汽不但滿足了黃磷生產崗位蒸汽需求，而且還可用於化工生產或者帶動蒸汽輪機發電，提高了黃磷燃燒熱能的熱效率及利用率，降低了企業能耗。2.本實用新型對黃磷燃燒吸熱後，不會給利用黃磷進行生產加工的後續工藝段造成影響，增大熱能複合利用率。3.本實用新型鍋爐本體採用膜式壁密封，膜式壁爐膛結構有利於保護爐牆，減輕爐牆的厚度與重量，同時減少爐牆漏風，提高熱效率。4.本實用型新型的水冷壁管、對流管和過熱蒸汽管組成的金屬換熱面，不同部位金屬換熱面所用的金屬材料不同，金屬換熱面上塗有耐高溫防腐蝕塗層，耐腐蝕性較強，延長了黃磷專用鍋爐的使用壽命。5.本實用新型採用全水管A形結構，有利於燃燒後產生的高溫煙氣通過，避免出現煙氣死角，減少了煙氣阻力，提高了燃燒煙氣的穿透力，減輕了材料腐蝕，延長了鍋爐的使用壽命。

圖I為本實用新型實施例的內部結構示意圖；圖2為本實用新型設有燃燒機一側的側面結構示意圖。圖中鍋爐本體-0，膜式壁爐膛-1，燃燒機-2，煙氣連接通道-3，鍋筒_4，汽閥-5，主汽閥-51，安全閥-52，水冷壁管-6，對流管_7，過熱蒸汽管-8，重力防爆門-9，爐牆-10，對流段-11，過熱段-12,集箱-13。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細說明。參見圖I、圖2所示，本實用新型實施例中的燃黃磷專用鍋爐包括鍋爐本體0、安裝於鍋爐本體O前端的燃燒機2和連接於鍋爐本體O後端的煙氣連接通道3，煙氣連接通道3還與一個重力防爆門9連接。鍋爐本體O頂部設有鍋筒4，鍋筒4的頂部具有多個汽閥5，其中包括一個主汽閥51和多個安全閥52等其他閥門。鍋筒4下端從前至後依次設有膜式壁爐膛1，對流段11和過熱段12。膜式壁爐膛I內部設有多束水冷壁管6，對流段11內部設有多束對流管7，過熱段12內部設有多束過熱蒸汽管8。水冷壁管6、對流管7、過熱蒸汽管13共同組成金屬換熱面，金屬換熱面不同部位採用的金屬材料不同，其外表面塗有耐高溫防腐蝕塗層。本實施例中的耐高溫防腐蝕塗層為具有耐高溫氧化物和磷酸聚合物的等離子塗層。膜式壁爐膛I位於鍋爐本體0靠近燃燒機2的一側，對流段11位於鍋爐本體0中部，過熱段12位於鍋爐本體0靠近煙氣連接通道3的一側，膜式壁爐膛I、對流段11和過熱段12的兩側均設有爐牆10。鍋筒4與其下部兩側的水冷壁管6形成A型結構，每側的水冷壁管6均部分嵌入該側爐牆10內部，且每一側的水冷壁管6共同連接一個集箱8。對流管7設於對流段11兩側的爐牆10之間，對流管7的換熱面不與爐牆10接觸，對流管7直接與鍋爐燃燒後產生的煙氣進行衝刷換熱。過熱蒸汽管8設於過熱段12兩側的爐牆10之間，過熱蒸汽管8的換熱面不與爐牆10接觸，過熱蒸汽管8直接與鍋爐燃燒後產生的煙氣進行衝刷換熱，提高了蒸汽溫度並對管內的蒸汽進行過熱。本實用新型的工作過程如下黃磷通過燃燒機2噴入膜式壁爐膛I內部，並在膜式壁爐膛I內燃燒。鍋爐本體0中的金屬換熱面以輻射傳熱、對流傳熱、傳導傳熱等換熱方式對黃磷吸熱後，通過吸收的熱能將水介質加熱轉化為蒸汽，蒸汽再通過主汽閥51輸出，產生的蒸汽可利用於化工生產或者帶動蒸汽輪機發電。換熱後的煙氣經過煙氣連接通道3，進入下一步工藝段，鍋筒4頂部的主汽閥51和多個安全閥52，分別完成鍋筒4內蒸汽的輸送與排放功能，燃燒機2通過調節黃磷與空氣的進氣量控制膜式壁爐膛I內部的溫度。為了保證黃磷燃燒後熱能的充分利用和滿足下一步工藝段的指標要求，本實施例中的煙氣連接通道3在進入下一步工藝段前的排煙溫度為600°C 900°C。本實用新型不僅局限於上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得 出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本實用新型相同或相近似的技術方案，均在其保護範圍之內。
權利要求1.一種燃黃磷專用鍋爐，包括鍋爐本體(O)和鍋筒(4)，所述鍋爐本體(0)前端設有燃燒機(2)，後端設有煙氣連接通道(3);所述鍋筒(4)設於鍋爐本體(0)頂部，所述鍋筒(4)頂部設有多個汽閥(5)，其特徵在於所述鍋筒(4)下端從前至後依次設有膜式壁爐膛(I)、對流段(11)和過熱段(12)，所述膜式壁爐膛(I)內部設有多束水冷壁管￠)，所述對流段(11)內部設有多束對流管(7)，所述過熱段(12)內部設有多束過熱蒸汽管(8)，所述水冷壁管(6)、對流管(11)和過熱蒸汽管(8)共同組成金屬換熱面，所述金屬換熱面上塗有耐高溫防腐蝕塗層。
2.如權利要求I所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述膜式壁爐膛(I)位於鍋爐本體(0)靠近燃燒機(2)的一側，所述對流段(11)位於鍋爐本體(0)中部，所述過熱段(12)位於鍋爐本體(0)靠近煙氣連接通道(3)的一側，所述膜式壁爐膛(I)、對流段(11)和過熱段(12)的兩側均設有爐牆(10)。
3.如權利要求2所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述鍋筒(4)與其下部兩側的水冷壁管(6)形成A型結構，且所述每側的水冷壁管(6)均部分嵌入該側爐牆(10)內部。
4.如權利要求2所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述對流管(7)設於對流段(11)兩側的爐牆(10)之間，所述對流管(7)的換熱面不與爐牆(10)接觸。
5.如權利要求2所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述過熱蒸汽管(8)設於過熱段(12)兩側的爐牆(10)之間，所述過熱蒸汽管(8)的換熱面不與爐牆(10)接觸。
6.如權利要求I所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述耐高溫防腐蝕塗層為具有耐高溫氧化物和磷酸聚合物的等離子塗層。
7.如權利要求I所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述多個汽閥(5)包括一個主汽閥(51)和多個安全閥(52)。
8.如權利要求I所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述煙氣連接通道(3)與一個重力防爆門(9)連接。
9.如權利要求I所述的燃黃磷專用鍋爐，其特徵在於所述煙氣連接通道(3)的排煙溫度為 600°C -900°C。
專利摘要本實用新型公開了一種燃黃磷專用鍋爐，涉及黃磷燃燒熱能的回收和利用領域。它包括鍋爐本體和鍋筒，鍋爐本體前端設有燃燒機，後端設有煙氣連接通道；鍋筒設於鍋爐本體頂部，鍋筒頂部設有多個汽閥，鍋筒下端從前至後依次設有膜式壁爐膛、對流段和過熱段，膜式壁爐膛內部設有多束水冷壁管，對流段內部設有多束對流管，過熱段內部設有多束過熱蒸汽管，水冷壁管、對流管和過熱蒸汽管共同組成金屬換熱面，金屬換熱面上塗有耐高溫防腐蝕塗層。本實用新型不僅能夠提高黃磷燃燒熱能的熱效率及利用率，而且耐腐蝕性能較強，能夠延長設備的使用壽命。
文檔編號F22B31/08GK202392767SQ20112053781
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者杜強 申請人:武漢東晟捷能科技有限公司