[发明专利]一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置

说明书

技术领域

一种制磷电炉炉气的电除尘预处理装置，涉及一种采用磷矿石为原料制备磷的过程中，特别采用多电极制磷过程的电炉炉气的电除尘预处理装置。

背景技术

目前，国内外黄磷生产均用电炉法生产。电炉法生产黄磷即将磷矿石、硅石、碳质还原剂混合料加入密闭的三相电炉中，在1300～1500℃高温下熔融，进行化学还原反应，生成元素磷（P₄）、一氧化碳（CO）等气态物并挟带粉尘逸出，称磷炉气。含磷炉气经除尘、冷凝洗涤、精制分离得到成品磷。同时，副产磷铁和炉渣。

电炉法生产黄磷的主要工艺流程都基本相同。但由于电炉容量（规模）大小、炉型各有不同，在设备配置、一般工艺流程上有所差异。其中磷炉气冷凝洗涤前的除尘工艺差异为最根本区别。

（1）大型自焙电极制磷电炉

    大型自焙制磷电炉主要为德国、前苏联、美国等技术。由于其具有磷炉变压器容量大（一般50000kVA-90000kVA）、产量大（一般30000t/a及以上）所以称其为大型制磷电炉。其采用自焙电极。入炉原料制备非常严格，采用热处理如烧结法、球团法预处理后入炉，不直接使用块矿入炉。炉气温度一般高于350℃，采用电除尘工艺净化磷炉气，炉气直接进入静电除尘器除尘。除尘净化后的磷气进入冷凝塔得到粗磷，再经过滤精制得到产品黄磷。

（2）多电极制磷电炉

多电极制磷电炉为中国自主知识产权技术。由于其磷炉变压器容量及产量均比大型自焙电极磷炉小较多，一般为28000 kVA以下、产量一般7000-10000t/a。电炉电极采用成型石墨电极，多电极布置形式，一般为三相6根、三相7根                                                石墨电极。与大型自焙电极制磷电炉不同，多电极制磷电炉入炉原料不需烧结料或球团料，采用烘干预处理，块矿入炉。炉气温度普遍低于200℃，一般在150℃左右（导气管），最低在80℃左右（导气管）。炉气净化没有采用静电除尘器除尘工艺技术。炉气出炉后直接进入冷凝塔，经冷凝塔水喷淋洗涤、冷却，黄磷凝聚成液滴，与绝大部分粉尘一起进入受磷槽中，得到粗磷。粗磷在精制锅中用蒸汽加热，漂洗精制、澄清后，得产品黄磷，同时得到含有磷20%左右的泥磷。

    从以上可以看出，按对磷炉气净化的不同处理工艺，磷炉气净化总体可分为湿法除尘工艺和干法除尘工艺。

   （3）磷炉气性质

    电炉法制磷产生的磷炉气为混合气体，主要由磷蒸汽、CO、粉尘等组成。在该混合气体中，磷蒸汽的露点为180.7℃。磷蒸汽为该工艺产品黄磷的气态相物，是收集的对象。所以必须对磷炉气进行除尘。

制磷电炉炉气中的粉尘，一部分是原料中夹带粉尘和炉料在电炉内受热炸裂产生，另一部分是炉料中挥发分遇高温挥发逸出和化学反应生成挥发性化合物，温度降低后又冷凝下来。前者产生的粉尘颗粒较大，超过10，后者分散度很高，一般小于10。磷炉气中含尘量一般在50-150g/m³。粉尘的化学成分主要为P₂O₅（即磷酸盐）、SiO₂、碱金属及焦粉（以炭黑的形式存在）等。

多电极制磷电炉炉气最初采用箱式除尘器，但由于设备庞大、除尘效率低，且黄磷在除尘器内凝结严重等系列问题无法得到推广应用。后曾研究过应用静电除尘器，但也因为除尘器内黄磷凝结严重、排灰操作条件很差等原因，也无法得到推广应用。所以目前均采用直接进入冷凝塔喷淋洗涤的湿法除尘工艺。 

   （4）多电极制磷电炉炉气湿法除尘的不足

    ①多电极制磷电炉炉气湿法除尘收磷工艺工艺流程长且复杂，需经洗气、收磷、精制、磷泥回收处理等工序，排污环节多、劳动强度大。

   ②废水产生量大，湿法除尘工艺生产每吨黄磷产生20～40m³的含磷污水，废水处理成本高。采用干法电除尘后，吨黄磷污水的产生量可减少90%以上。

   ③泥磷产生量大。每生产一吨黄磷泥磷产生30%的泥磷，泥磷含有磷20%左右。降低了一次收磷率，也增加了泥磷的处理成本。

   ④磷炉尾气杂质高，不易回收利用。

所以，很有必要针对我国普遍使用的多电极制磷电炉炉气性质，研究开发先进高效的磷炉气干法除尘工艺技术，替代当前磷炉气湿法除尘工艺，这对提高我国黄磷工业的清洁生产、节能减排技术水平具有重要实际意义，也具有重大的推广使用价值。