一種黃磷尾氣燃氣發電裝置的製作方法
2023-05-06 05:01:11 1
專利名稱：一種黃磷尾氣燃氣發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種黃磷尾氣燃氣發電裝置，^i宜類似黃磷尾氣 燃氣用的專用發電裝置。
技術背景目前，全球黃磷幾乎都是用電爐法生產黃磷。中國黃磷生產己有60 年的歷史，目前黃磷生產企業己有130多家，其生產過程中產生大量黃磷尾氣，生 產1噸黃磷約副產黃磷尾氣2500-3000Nm3，耗電13800kw h/t 14500 kw h/t，尾 氣富含CO (82 95%) (vol.).(而水煤氣中C0平均含量在20X以下)，熱值 10. 7475-12. 0119MJ/m3，屬中熱值氣體燃料，可以作為燃料用，每1%3黃磷尾氣熱值 為IO. 6763-11. 9324 MJ/m3。
黃磷尾氣成分複雜，除主要含CO外，還含磷、硫( 300mg/Nm3)、砷(1 2mg /Nm3)、氟( 500mg/Nm3)等高腐蝕的雜質及少量水份，磷主要以PH3和h形式存 在，含量分別為PH3 500 900mg/Nm3， P4 300 700 mg/Nm3;硫主要以H2S形式存在， 含量為,800 3000 mg/Nm3。磷主要以Pft和h形式存在，含量分別為400 900 mg/Nm3、 P4300 700 mg/Nm3;硫主要以H2S、 COS、 CSz等形式存在，含量分別為800 3000 mg/Nm3、 20 2000 mg/Nm3、 1 50 mg/Nm3。 20世紀90年代以來，許多國內外 企業或研究單位對禾,黃磷尾氣作為發電裝置燃料進行過一些嘗試。由於黃磷尾氣 中含磷、硫、砷、氟等有害、腐蝕成分，把它當發電燃氣利用，導致發電裝置部件 材料腐蝕失效，設備壽命大大縮短。例如雲南某化學工業公司，1998年底完成"黃 磷尾氣代替發電裝置燃燒煤節能技改項目"，然而在黃磷尾氣作燃料利用過程中發 現黃磷尾氣燃燒時發電裝置的腐蝕十分嚴重，經過3個月的運行後，發電裝置因腐 蝕擊穿而報廢；雲南某磷製品公司投^H座熱水發電裝置，運行3 4個月發電裝 置內過熱面出現腐蝕擊穿而頻繁更換換熱部件等。目前，多數黃磷生產廠家僅將黃 磷尾氣用作燃料或直接以火炬燃燒放空，這些廢氣都是用火炬燃成C02、 S02、貼、 PH3等排到大氣中，其中PH3和H2S燃燒後生成P205和S02，在空氣中遇水後形成了腐蝕性極強的磷酸和硫酸，而且PH3和貼使金屬材料發生嚴重的高溫硫化、磷化及氧 化等多種腐蝕，材料服役壽命大大縮短，有效利用率不足20%，造成了資源的極大 浪費。 一方面浪費了重要而寶貴的一氧化碳資源，同時又加劇了大氣環境的汙染。
雲南省經濟委員會文件一雲輕重工(2008) 63號"《雲南省2008-2012年磷化工 結構調整工作指導意見》的通知"，指出"2007年全國黃磷實際生產能力230萬 噸、產量72萬噸，雲南省的實際生產能力120萬噸、產量35萬噸，分別佔到全國的 52%和48%。全國黃磷生產能力過剩，能源資源消耗高，行業無序競爭的矛盾十分 突出。""黃磷產業結構調整目標。繼續發揮黃磷產品對水電調峰儲能的功能，走 磷、電、化相結合的發展道路"、"1萬噸及以上裝置的磷爐尾氣禾1傭率超過90%， 並熄滅"火炬"、"70%以上的生產裝置能耗達到單位產品綜合能耗小於3. 2噸標準 煤、單位產品電耗小於l. 34萬千瓦 小時、單位產品電爐電耗小於l. 32萬千瓦 小 時的國際先進水平"、"新建或改擴建裝置必須符合準入^f牛。新建或改擴建裝置 必須執行規劃規模外，必須同時達至麟爐尾氣利用率大於90%"、"鼓勵採用尾氣 熱能轉化、尾氣淨化、碳一化工產品合成、磷渣熱能回收禾傭、粉礦成球等技術， 實現資源綜合利用"、"現有5000噸及以上裝置必須在產能不新增的前提下，實施 節能、減排和資源綜合利用的技術改造，使磷爐尾氣利用率大於90V'、"在配合 爐料為24%時，單位產品綜合能耗小於3. 3噸標準煤，單位產品電耗小於1.35萬千 瓦.小時，單位產品電爐電耗小於1.32萬千瓦*小時；截止2010年12月31日，凡未 能達到上述指標要求的所有裝置，均列入淘汰類限制生產"；2009年3月即將執行 的新的《雲南省黃磷行業準入^f牛》明確規定黃磷企業S02排放量，也列入環境容 量排放控制範圍考核。以2007年我國實際黃磷產量72萬t計，排放的黃磷尾氣已超 過20億Nm3，大約有6900t S02、 2600t PA進入大氣；雲南省生產約35萬t黃磷，其 尾氣年排量約為9.8^NmVa，大約有3300t S02、 1260t 205進入大氣，使得黃磷尾 氣汙染也日趨嚴重。黃磷生產能耗大、成本高、汙染嚴重，已成為制約磷化工可持續發展的主要因素。可見，黃磷尾氣燃氣發電裝置，是黃磷生產企業在競爭日益激 烈，準入^#曰益嚴格的狀況下尋求節能減排、降耗之路的重要技術之一。
發明內容本實用新型的目的是提供一種淨化黃磷尾氣燃氣發電裝置，是將淨 化黃磷尾氣燃氣作為發電燃料的成功應用，g無可降低黃磷生產成本，又達到節能減 排的環境效益，還可達到黃磷生產準入^#和會嫌要求；可為黃磷企業可持續發展 提供又一關鍵技術。
本實用新型的目的是這樣實現的這種黃磷尾氣燃氣發電裝置由淨化黃磷尾氣 燃氣管織口、安全水封、高效旋風分離器、羅茨風機、活塞壓縮機、調壓閥、燃 料調節器、含氧測試控制儀表、燃燒室、燃氣輪機、壓氣機、勵磁起動機、主機、 系統控制裝置、循環冷卻系統、輸電線路組成。管道進口、安全水封、高效旋風分
離器、羅茨風機、活塞壓縮mffl過管道順序相連，活塞壓縮inM過調壓閥與燃氣輪
機相連，燃氣輪機上有壓氣機，與主機相聯的勵磁起動機連燃氣輪機，活塞壓縮機 經燃料調節器連燃燒室，燃燒室連燃氣輪機，主,循環冷卻系統並與燃氣輪機、 壓氣機、勵磁起動機構成迴路，系統控制裝置連主機，主機經輸電線路連用戶。
在於所述黃磷尾氣燃氣發電裝置，從黃磷電爐經過三級洗磷收磷後的黃磷尾
氣，經成套黃磷尾氣燃氣淨化裝置(申請號200910094045.9)淨化後，淨化黃磷 尾氣燃氣從管M口 1 iSA安全水封2，通過高效旋風分離器3進入羅茨風機4， 再經活塞壓縮機5通過調壓閥6，進入燃氣輪機10;開啟燃氣輪機10，與主機13 相聯的勵磁起動機12拖動機組運轉，當燃氣輪機10織達到點火魏時，經燃料 調節器調節7進入燃燒室9燃燒，當機組達到平衡轉速後，發電機發，；發電機組 運行時，需^t盾環冷卻系統17冷卻，以便發電機組正常連續運行。燃氣輪機10達 到一定織後，其燃氣輪機10上的壓氣機11能將外部的空氣吸入並增壓，再送至 燃燒室9中，其過程的含氧量、溫度以及壓力通過含氧測試控制儀表8、溫度計15 以及壓力表16的顯示，由系統控制裝置14控制執行，如此循環往復工作，連續發電，經輸電線路18供用戶19。
所述適宜燃氣發電裝置的燃氣雜質含量為貼含量〈50mg/Nm3、 PH3含量〈
10mg/Nm3， AsK含量< 10mg/Nm3， HF含量< 20mg/Nm3，固態物< 10 u m顆粒，液相物 質不允許存在。
根據所需要的電量，可增大或縮小黃磷尾氣燃氣淨化的處理量，並可匹配燃氣 發電機組裝機容量。
所述發電裝置燃氣含CO高達82% 95%，即在將黃磷尾氣通入燃氣發電裝置系 統以前必須進行系統管道和設備內的氣體用&或CO進行置換，確保整個系統安全 操作，而且在黃磷尾氣淨化系統及其裝置內氧含量必須控制在1% (v/v)以下，由 系統控制裝置和含氧測試控制儀表控制。 .
本實用新型的適宜燃氣發電裝置的燃氣雜質含量為貼含量< 50mg/Nm3、 PH3 含量〈10mg/Nm3， AsH3含量〈10mg/Nm3， HF含量< 20mg/Nm3，固^/〈10um顆粒，
液相物質不允許存在；淨化黃磷尾氣從管道輸送到發電裝置之前，需要兩次增壓， 並超過1.0MP，才能滿足燃氣發電裝置的需要；黃磷尾氣是富含CO > 82%的燃氣燃 料，在燃燒時含，量必須控制< 1% (v/v)，整個系統才能安全運行。
本實用新型的裝置，經成套黃磷尾氣燃氣淨化裝置(No. 200910094045. 9)淨化 後，淨化黃磷尾氣燃氣經管道進口進入安全水封，通過高效旋風分離器，進一步脫 除尾氣中帶有的顆粒灰塵和水分，確保進入發電機組的黃磷尾氣雜質含量為H2S 含量< 50mg/Nm3、 PH3含量< 10mg/Nm3， AsH3含量< 10mg/Nm3， HF含量1. 0MP，燃氣壓力和糹顯度， 通過系統裝置上的溫度計和壓力表的顯示，M系統控制裝置操作執行；之後燃氣 通過調壓閥進入燃氣輪機，此時開啟與主機相聯的勵磁起動機拖動機組運轉，當燃 氣輪機轉速達到點火織時，經燃料調節器調節SA燃燒室的燃氣燃燒，此時與燃 氣輪機)和壓氣機吸入的空氣混合併控制含氧量< 1% (v/v)，含氧量由系統控制裝置和含氧測試控制儀表控制；當燃燒室和燃氣輪機透平的表面溫度為800°C 1350°C，產生高溫高壓A燃氣以驅動渦輪做功，當機組達到平衡轉速後，發電機發 電；發電機組運行時，需要循環冷卻系統冷卻，以便發電機組正常連續運行。燃氣 輪機達到一定轉速後，其燃氣輪機上的壓氣機能將外部的空氣吸入並增壓，再送至 燃燒室中充分燃燒，如此循環往復工作，連續發電，經輸電線路供用戶。
本實用新型專用黃磷尾氣燃氣的發電裝置，燃氣介質是富含82% 95%的C0， 為安全使用，必須在黃磷尾氣進入燃氣發電系統之前，需要用K氣或C0氣進行系 統置換，而且在齡發電系統中，有含氧測試控制儀表和系統控制裝置，控制含02 量<1% (v/v)。為減少黃磷尾氣中粉頓燃料系統和燃氣輪機的影響，在增壓前， 用高效旋風分離器(3)將黃磷尾氣中的固M粒物和液相物質進行脫出，不允許 有液相物質存在燃氣中；進入發電系統的淨化黃磷尾氣燃氣的溫度和壓力，可從溫 度計和壓力表的顯示，用系統控制裝置進行控制執行。
該裝置將黃磷尾氣作為發電用燃氣原料氣進行發電，拓寬了黃磷尾氣作為燃氣 利用的有效方法，尤其是為降低黃磷生產高耗能13800kw h/t 14500 kw h/t， 變廢氣為二次能源進行發電，是使黃磷企業走出因高會雜的瓶頸，走上循環經濟和 可持續發展之路的關鍵技術。
按黃磷尾氣的熱值計，10. 7475-12. 0119MJ/m3， 10億嵐3折合約32萬t標煤(折 標係數按0.357)，如果將空排部分用於發電，每年可發電約10億kwh，即1 Nm3 淨化黃磷尾氣，可發電1.1-1. 3kw h。按2007年雲南省黃磷生產量90萬t計，用 電124億kwh 130億kwh;若按70%黃磷尾氣用於燃氣，淨化後按8(F。用於發 電，每年可發電15. 4 18. 2億度電，用於黃磷生產裝置，按雲南省平均電價0.30 元/kw h計，可節約電費4. 6億元 5.4億元，同時減排S02 4800t/a，既可降低 黃磷生產成本，又達到節能減排的環境效益，還可達到黃磷生產準入條件和能耗要 求；本裝置可為黃磷企業可持續發展^f共又一關鍵技術。
以下結合附圖詳細說明本實用新型的具體結構，但本實用新型的 結構不限於附圖所示。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實 式圖1中，本實用新型的黃磷尾氣燃氣發電裝置由淨化黃磷尾氣
燃氣管itit口l、安全水封2、高效旋風分離器3、羅茨風機4、活塞壓縮機5、調 壓閥6、燃料調節器7、含氧測試控制儀表8、燃燒室9、燃氣輪機IO、壓氣lfUl、 勵磁起動機12、主機13、系統控制裝置14、溫度計15、壓力表16、循環冷卻系統 17、輸電線路18、用戶19組成。管道進口l、安全7jC封2、高效旋風分離器3、羅 茨風機4、活塞壓縮機5通過管道順序相連，活塞壓縮機5通過調壓閥6與燃氣輪 機10相連，燃氣輪機10上有壓氣機11，與主機13相聯的勵磁起動機12連燃氣輪 機10，活塞壓縮機5經燃料調節器7連燃燒室9，燃燒室9連燃氣輪機10，主機 13連循環冷卻系統17並與燃氣輪機10、壓氣機ll、勵磁起動機12構成迴路，系 統控制裝置14連主機13，主機13經輸電線路18連用戶19。
實施例1:某黃磷電爐生產廠，將1萬t/a黃磷電爐尾氣的3CF。，即750萬NmVa， 經過淨化的黃磷尾氣燃氣，此時的黃磷尾氣燃氣雜質含量為H2S含量< 50mg/Nm3、 PHs含量< 10mg/Nm3， AsH3含量.〈10mg/Nm3， HF含量< 20mg/Nm3，固態物< 10 u m顆粒， 無液相物質。按本專利所述工藝流程，進入發電系統，，可發電750萬kw h/a， 按電現價0.30元/kwh計，可節約成本225萬元/a,同時減排S02 29萬t/a，經 MK直、社會效益、環境效益顯著。
實施例2:某黃磷電爐生產廠，將1萬t/a黃磷電爐尾氣的7腦，即1750萬 NmVa，經過燃氣淨化的黃磷尾氣，此時的黃磷尾氣燃氣雜質含量為H2S含量< 50mg/Nm3、 PH3含量< 10mg/Nm3， AsH3含量< 10mg/Nm3， HF含量< 20mg/Nm3，固態物< 10um顆粒，無液相物質。按本專利所述工藝流禾呈，進入發電系統裝置，可發電1750 萬kwh/a，按電現價0.30元/kw'h計，可節約成本525萬元/a，同時減排50267 萬t/a，經濟價值、社會效益、環境效益顯著。
權利要求1、一種黃磷尾氣燃氣發電裝置，其特徵在於該裝置由淨化黃磷尾氣燃氣管道進口(1)、安全水封(2)、高效旋風分離器(3)、羅茨風機(4)、活塞壓縮機(5)、調壓閥(6)、燃料調節器(7)、含氧測試控制儀表(8)、燃燒室(9)、燃氣輪機(10)、壓氣機(11)、勵磁起動機(12)、主機(13)、系統控制裝置(14)、循環冷卻系統(17)組成，管道進口(1)、安全水封(2)、高效旋風分離器(3)、羅茨風機(4)、活塞壓縮機(5)通過管道順序相連，活塞壓縮機(5)通過調壓閥(6)與燃氣輪機(10)相連，燃氣輪機(10)上有壓氣機(11)，與主機(13)相聯的勵磁起動機(12)連燃氣輪機(10)，活塞壓縮機(5)經燃料調節器(7)連燃燒室(9)，燃燒室(9)連燃氣輪機(10)，主機(13)連循環冷卻系統(17)並與燃氣輪機(10)、壓氣機(11)、勵磁起動機(12)構成迴路，系統控制裝置(14)連主機(13)，主機(13)經輸電線路(18)連用戶(19)。
2、 按照權利要求1所述的一種黃磷尾氣燃氣發電裝置，其特徵在於根據所需要的電量，可增大或縮小黃磷尾氣燃氣淨化的處理量，並可匹配燃氣發電機組裝機
專利摘要本實用新型涉及一種黃磷尾氣燃氣發電裝置，由淨化黃磷尾氣燃氣管道進口、安全水封、高效旋風分離器、羅茨風機、活塞壓縮機、調壓閥、燃料調節器、含氧測試控制儀表、燃燒室、燃氣輪機、壓氣機、勵磁起動機、主機、系統控制裝置、循環冷卻系統、輸電線路組成。該裝置將黃磷尾氣作為發電用燃氣原料氣進行發電，拓寬了黃磷尾氣作為燃氣利用的有效方法，既可降低黃磷生產成本，又達到節能減排的環境效益，還可達到黃磷生產準入條件和能耗要求，可為黃磷企業可持續發展提供又一關鍵技術。
文檔編號F02C6/18GK201386594SQ20092011125
公開日2010年1月20日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年4月17日
發明者平 寧, 燁 郜, 郜華萍 申請人:昆明理工大學