專利名稱：：一種循環(huán)流化床鍋爐及利用黃磷尾氣燃燒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床鍋爐，尤其是一種循環(huán)流化床鍋爐的燃燒室，特別是一種既能用于單獨燃燒固體燃料也可摻燒黃磷尾氣的燃燒室，以及采用該循環(huán)流化床鍋爐利用黃磷尾氣燃燒的方法。
背景技術(shù)：
：我國作為黃磷生產(chǎn)大國，目前黃磷裝置年生產(chǎn)量約150萬噸，占世界總量的60%。隨著黃磷生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，黃磷生產(chǎn)場地趨于集中，使得我國每年排放的黃磷尾氣超過37.5億立方米。黃磷尾氣典型成份表<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>說明(1)、根據(jù)各生產(chǎn)廠的工藝要求、設(shè)備狀況、人員操作水平不同，尾氣成份與黃磷尾氣低位發(fā)熱值略有差異。(2)、C0、C02、02、N2、CH4為氣體相色譜分析值。(3)、ra3、H2S、CS2為氣體檢測管測量值，COS、H2為參考值。根據(jù)以上黃磷尾氣的成份，黃磷尾氣除富含一氧化碳外，主要含有磷、硫、砷、氟等雜質(zhì)，其中砷、H2S和氟通過水洗和堿洗較容易除去其中大部分，磷主要以PH3和P4形式存在。由于黃磷尾氣中的磷、硫難以高效凈化，且凈化成本高，因此傳統(tǒng)上對黃磷尾氣的利用，是將部份黃磷尾氣作為泥磷蒸餾、磷礦和焦炭干燥時的低級燃料使用，其余大部份黃磷尾氣放空燃燒，因此目前黃磷尾氣的利用率僅為20%25%。黃磷尾氣排放污染也日趨嚴重，圍繞著黃磷尾氣綜合利用，許多大專院校、研究機構(gòu)主要是對尾氣凈化、提純，作為化工原料這一技術(shù)進行研究，也取得了一定的成果，但由于尾氣中有害雜質(zhì)多，凈化難度大、凈化成本高，因此該技術(shù)未得到推廣。國內(nèi)曾有廠家將黃磷尾氣作為燃料供鍋爐使用，將燃燒室布置于爐膛內(nèi)，爐膛由爐膽及其受熱面或水冷壁組成，爐膛后部布置煙火管或?qū)α鞴苁葘α魇軣崦?，黃磷尾氣燃燒后產(chǎn)生的高溫煙氣對爐膽、受熱面、水冷壁、煙火管或?qū)α鞴芊艧?。使熱量傳遞給鍋爐的介質(zhì)水或水蒸汽，加熱介質(zhì)送往用熱單位，放熱后的煙氣(溫度170度-250度)經(jīng)尾部除塵器處理后直接排入大氣或經(jīng)引風機排入大氣。但由于黃磷尾氣中的成分PH3、H^、C0S、CS2、^在燃燒后產(chǎn)生磷酸、氫氟酸、S(^等物質(zhì)具有腐蝕性，且腐蝕性與金屬的壁溫有關(guān)，金屬壁溫越高，腐蝕性越強，根據(jù)目前研究即使抗腐蝕能力較強的316L鋼材在其壁溫超過250°C，也無法抵抗該煙氣的腐蝕。鍋爐在運行數(shù)十小時后，鍋爐受壓元件如受熱面管道、管板等被腐蝕穿孔，如鍋爐設(shè)計按常規(guī)燃氣、燃煤鍋爐選用材料，最長使用壽命不超過200小時，即使選用抗腐蝕能力較強的316L鋼材，鍋爐運行一年，也會出現(xiàn)鍋爐受壓元件受腐蝕現(xiàn)象，無法保證鍋爐長期安全運行。此外黃磷尾氣燃燒產(chǎn)生的煙氣中腐蝕性物質(zhì)未除去直接排入大氣，無法避免對環(huán)境的污染。因此要將黃磷尾氣作能源綜合利用，技術(shù)的關(guān)鍵與重點是解決黃磷尾氣燃燒腐蝕性產(chǎn)物產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種常規(guī)材料制成的、能長期運行、安全、環(huán)保、成本低的循環(huán)流化床鍋爐。本發(fā)明另一個目的是提供一種上述循環(huán)流化床鍋爐利用黃磷尾氣燃燒的方法。本發(fā)明的目的是通過實施下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的—種循環(huán)流化床鍋爐，包括燃燒室、風室，燃燒室和風室間設(shè)有布風板，布風板上配裝有風帽，燃燒室外壁依次設(shè)置有耐火層、保溫層，燃燒室設(shè)有給料口、檢查孔，其特征在于，所述燃燒室還設(shè)有與外部相通的黃磷尾氣送入口和二次風送入口，所述黃磷尾氣送入口連接黃磷尾氣輸送系統(tǒng)，所述二次風送入口與配風裝置連接。所述黃磷尾氣輸送系統(tǒng)包括設(shè)置在黃磷尾氣送入口的噴嘴，以及與噴嘴管道連接的水封裝置，所述連接管道上設(shè)置閥門；水封裝置還與外部黃磷尾氣輸送管道連通。所述閥門包括調(diào)節(jié)閥和快關(guān)閥。所述鍋爐尾部的出煙口設(shè)置有測氧裝置。所述噴嘴材料為耐熱耐磨鑄鋼材料。所述噴嘴材料為ZGCr28Ni4Mn3n。所述二次風送入口的位置高于黃磷尾氣送入口。所述黃磷尾氣送入口和對應(yīng)的噴嘴為至少2個，所述噴嘴對稱均布于燃燒室壁面，噴嘴出口角度向下傾斜9ll度。采用上述的循環(huán)流化床鍋爐利用黃磷尾氣燃燒的方法，包括如下步驟將固體燃料與堿性固體物的混合物從燃燒室的給料口送入，固體燃料流化需要的風從等壓風室經(jīng)布風板、風帽送入；當固體燃料燃燒正常，燃燒室溫度達到黃磷尾氣著火溫度以上后，打開尾氣調(diào)節(jié)閥、快關(guān)閥，尾氣經(jīng)過噴嘴射入燃燒室內(nèi)供氣，與此同時，通過布置于噴嘴上部的與配風裝置連接的二次送風口向燃燒室內(nèi)送風，運行時通過測氧裝置獲取的煙氣含氧量來調(diào)整黃磷尾氣送入量與配風量，使黃磷尾氣在燃燒室內(nèi)充分完全燃燒，尾氣中的單質(zhì)磷或磷化物在高溫下反應(yīng)生成五氧化二磷，與水蒸汽生成磷酸；尾氣中氟化物在燃燒過程中形成氫氟酸；堿性固體物與黃磷尾氣燃燒后產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)磷酸和氫氟酸等物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)生成磷酸鹽或氟化物，從而脫除尾氣燃燒后的高溫煙氣中的大部分腐蝕性物質(zhì)；燃燒后的高溫煙氣由燃燒室上部進入爐膛，煙氣中的剩余的腐蝕性物質(zhì)與高溫煙氣中攜帶的堿性固體物的飛灰繼續(xù)進行酸堿中和反應(yīng)，以完全去除煙氣中的腐蝕性物質(zhì)；脫除腐蝕性物質(zhì)的高溫煙氣進入分離器，經(jīng)分離器分離下來的飛灰由返料器送入燃燒器繼續(xù)進行循環(huán)利用，分離后的煙氣與過熱器，對流管束、省煤器換熱后進入尾部除塵器，經(jīng)引風機進入大氣。所述堿性固體物為石灰石，其與黃磷尾氣燃燒產(chǎn)生的磷酸、氫氟酸的摩爾比為2.5-3:1。采用本發(fā)明的循環(huán)流化床鍋爐，黃磷尾氣在燃燒室內(nèi)燃燒，黃磷尾氣燃燒產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)在燃燒室和爐膛內(nèi)與堿性固體物發(fā)生中和反應(yīng)，使腐蝕性物質(zhì)得到徹底去除，避免了對鍋爐的腐蝕性，設(shè)備采用常規(guī)材料，也可長期運行。且工藝簡單，操作方便，除腐蝕性物質(zhì)成本低，設(shè)備投資、運行及維護費用少。脫除了腐蝕性物質(zhì)的高溫煙氣換熱后可直接排入大氣，不會造成對環(huán)境的污染。圖1是本發(fā)明實施例燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。圖3是本發(fā)明的循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式如圖l-3，循環(huán)流化床鍋爐包括燃燒室15及其下部的等壓風室l，風室連接一次風機26。燃燒室和風室間設(shè)有布風板2，布風板上配裝有風帽3，燃燒室外壁為依次包覆的耐火層4、保溫層5，外壁面設(shè)置有通往燃燒室的給料口7、檢查孔6、黃磷尾氣送入口和二次風送入口，二次風送入口的位置高于黃磷尾氣送入口。黃磷尾氣送入口為均布于燃燒室壁面的6個送入口(黃磷尾氣送入口可以根據(jù)實際需要增加或減少)，每個黃磷尾氣送入口內(nèi)設(shè)置有與水封裝置管道連接的噴嘴8，噴嘴出口角度向下傾斜911度，噴嘴材料由耐熱耐磨鑄鋼材料制成，本實施例采用的是ZGCr28Ni4Mn3n材料。噴嘴與水封裝置12的連接管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥IO和快關(guān)閥ll，水封裝置與外部黃磷尾氣輸送管道13連通。二次風送入口與配置有二次風機25的配風裝置9連接。燃燒室上部的出煙口14設(shè)置有測氧裝置。采用以上結(jié)構(gòu)的循環(huán)流化床鍋爐燃燒室，將固體燃料與堿性固體物如石灰石的混合物從燃燒室的給料口送入，固體燃料流化需要的風從等壓風室經(jīng)布風板、風帽送入；當固體燃料燃燒正常，燃燒室溫度達到黃磷尾氣著火溫度以上后，打開尾氣調(diào)節(jié)閥、快關(guān)閥，尾氣經(jīng)過噴嘴射入燃燒室內(nèi)供氣，與此同時，通過布置于噴嘴上部的與配風裝置連接的二次送風口向燃燒室內(nèi)送風，運行時通過測氧裝置獲取的煙氣含氧量來調(diào)整黃磷尾氣送入量與配風量，使黃磷尾氣在燃燒室內(nèi)充分完全燃燒，尾氣中的單質(zhì)磷或磷化物在高溫下反應(yīng)生成五氧化二磷與水蒸汽生成磷酸；尾氣中氟化物在燃燒過程中形成氫氟酸；堿性固體物與黃磷尾氣燃燒后產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)磷酸和氫氟酸發(fā)生中和反應(yīng)生成磷酸鹽或氟化物，從而脫除尾氣燃燒后的高溫煙氣中的大部分腐蝕性物質(zhì)。燃燒運行時，可以打開檢查門觀察燃燒室燃燒情況，通過調(diào)節(jié)黃磷尾氣送入量與配風量，使黃磷尾氣在燃燒室內(nèi)充分完全燃燒，提高燃燒效率。還可以通過測量燃燒后煙氣的含氧量來調(diào)節(jié)配風量。二次風送入口設(shè)置于黃磷尾氣送入口的上部，使尾氣得到更加充分燃燒。黃磷尾氣輸送系統(tǒng)設(shè)置有水封裝置，起到了防回火的作用，確保了尾氣輸送系統(tǒng)的安全。如圖3，脫除大部分腐蝕性物質(zhì)的高溫煙氣通過燃燒室上部的出煙口進入爐膛16，高溫煙氣中剩余的腐蝕性物質(zhì)與高溫煙氣中攜帶的堿性固體物的飛灰在爐膛內(nèi)繼續(xù)進行酸堿中和反應(yīng)。完全脫除腐蝕性物質(zhì)的煙氣進入分離器17，經(jīng)分離器分離下來的飛灰由返料器24送入燃燒室的給料口繼續(xù)進行循環(huán)利用；分離后的煙氣經(jīng)過出口煙道18與過熱器、對流管束19、省煤器20換熱后進入尾部除塵器21，經(jīng)引風機22進入煙閨23排入大氣。鍋爐運行同時應(yīng)保證堿性固體物與高溫煙氣的混合良好，在上述脫除Hf(V氫氟酸的反應(yīng)劑中石灰石&0與^04、氫氟酸的摩爾比達到(2.5-3):l，其效果最理想，因此在鍋爐運行中必須保證足夠的堿性固體物(石灰石)，可根據(jù)尾氣組份進行詳細的計算所需堿性固體物的摻入量。經(jīng)過計算每標準立方的黃磷尾氣加入石灰石可按2028g/Nn^黃磷尾氣計算，當然具體的量應(yīng)根據(jù)尾氣的具體成份進行詳細計算。本發(fā)明提供的能單獨燃固體燃料也可摻燒黃磷尾氣的循環(huán)流化床燃燒室，實現(xiàn)了黃磷尾氣作為能源的安全利用，在無黃磷尾氣作為燃料時，可單獨燃固體燃料，為燃燒室連續(xù)運行提供了保證。同時在黃磷尾氣燃燒過程中去除產(chǎn)生的腐蝕性產(chǎn)物，保證鍋爐的安全，避免黃磷尾氣燃燒產(chǎn)生的煙氣中腐蝕性物質(zhì)直接排入大氣，減少了對環(huán)境的污染。為尾氣燃燒的熱能設(shè)備長期運行提供了保證，其材料可以選用常規(guī)材料，大大降低了投資、運行及維護費用。按消耗燃料的總熱值計，黃磷尾氣與固體燃料最大摻燒量(熱值比)可達到70%，尾氣燃燒效率達99.5%，使黃磷尾氣作為燃料燃燒得以實現(xiàn)。權(quán)利要求一種循環(huán)流化床鍋爐，包括燃燒室、風室，燃燒室和風室間設(shè)有布風板，布風板上配裝有風帽，燃燒室外壁依次設(shè)置有耐火層、保溫層，燃燒室開有給料口、檢查孔以及出煙口，其特征在于，所述燃燒室設(shè)有與外部相通的黃磷尾氣送入口和二次風送入口，所述黃磷尾氣送入口連接黃磷尾氣輸送系統(tǒng)，所述二次風送入口與配風裝置連接。2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述黃磷尾氣輸送系統(tǒng)包括設(shè)置在黃磷尾氣送入口的噴嘴，以及與噴嘴管道連接的水封裝置，所述連接管道上設(shè)置閥門；水封裝置還與外部黃磷尾氣輸送管道連通。3.如權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述閥門包括調(diào)節(jié)閥和快關(guān)閥。4.如權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述鍋爐尾部的出煙口設(shè)置有測氧裝置。5.如權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述噴嘴材料為耐熱耐磨鑄鋼材料。6.如權(quán)利要求3所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述噴嘴材料為ZGCr28Ni4Mn3n。7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述二次風送入口的位置高于黃磷尾氣送入口。8.如權(quán)利要求7任一項所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述黃磷尾氣送入口和對應(yīng)的噴嘴為至少2個，所述噴嘴對稱均布于燃燒室壁面，噴嘴出口角度向下傾斜9-11度。9.一種采用權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐利用黃磷尾氣燃燒的方法，其特征在于，包括如下步驟將固體燃料與堿性固體物的混合物從燃燒室的給料口送入，固體燃料流化需要的風從等壓風室經(jīng)布風板、風帽送入；當固體燃料燃燒正常，燃燒室溫度達到黃磷尾氣著火溫度以上后，打開尾氣調(diào)節(jié)閥、快關(guān)閥，尾氣經(jīng)過噴嘴射入燃燒室內(nèi)供氣，與此同時，通過布置于噴嘴上部的與配風裝置連接的二次送風口向燃燒室內(nèi)送風，運行時通過測氧裝置獲取的煙氣含氧量來調(diào)整黃磷尾氣送入量與配風量，使黃磷尾氣在燃燒室內(nèi)充分完全燃燒，尾氣中的單質(zhì)磷或磷化物在高溫下反應(yīng)生成五氧化二磷，與水蒸汽生成磷酸；尾氣中氟化物在燃燒過程中形成氫氟酸；堿性固體物與黃磷尾氣燃燒后產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)磷酸和氫氟酸發(fā)生中和反應(yīng)生成磷酸鹽或氟化物，從而脫除尾氣燃燒后的高溫煙氣中的大部分腐蝕性物質(zhì)；燃燒后的高溫煙氣由燃燒室上部進入爐膛，煙氣中剩余的腐蝕性物質(zhì)與高溫煙氣中攜帶的堿性固體物的飛灰繼續(xù)進行酸堿中和反應(yīng)，以完全去除煙氣中的腐蝕性物質(zhì)；脫除腐蝕性物質(zhì)的高溫煙氣進入分離器，經(jīng)分離器分離下來的飛灰由返料器送入燃燒器繼續(xù)進行循環(huán)利用，分離后的煙氣與過熱器，對流管束、省煤器換熱后進入尾部除塵器，經(jīng)引風機進入大氣。10.—種采用權(quán)利要求9所述的循環(huán)流化床鍋爐利用黃磷尾氣燃燒的方法，其特征在于，所述堿性固體物為石灰石，其與黃磷尾氣燃燒產(chǎn)生的磷酸、氫氟酸的摩爾比為2.5-3:1。全文摘要本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床鍋爐利用黃磷尾氣燃燒的方法，包括燃燒室，燃燒室上部連接黃磷尾氣輸送系統(tǒng)和二次風配風裝置。黃磷尾氣在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)與加入的堿性固體物發(fā)生中和反應(yīng)，使腐蝕性物質(zhì)被徹底去除，避免了對鍋爐的腐蝕，設(shè)備采用常規(guī)材料也可長期運行。該方法工藝簡單，操作方便，除腐蝕性物質(zhì)成本低，設(shè)備投資、運行及維護費用少。脫除了腐蝕性物質(zhì)的高溫煙氣換熱后可直接排入大氣，不會造成對環(huán)境的污染。實現(xiàn)了黃磷尾氣作為能源的安全利用，在無黃磷尾氣作為燃料時，可單獨燃固體燃料，為燃燒室連續(xù)運行提供了保證。文檔編號F23C10/10GK101725963SQ20091031015公開日2010年6月9日申請日期2009年11月20日優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日發(fā)明者劉繼清,楊中建申請人:四川太湖鍋爐有限公司