[发明专利]具有辐射对流换热面的热法磷酸余热利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其是涉及一种具有辐射对流换热面的热法磷酸余热利用装置。

背景技术

磷酸是一种重要的化工原料和中间体，可用于制造磷肥及各种磷酸盐，热法磷酸可以获得高浓度和纯度较高的磷酸，经净化的高纯磷酸可用于国防、宇航、食品、医药、电子等行业。

热法生产首先将磷矿石在电炉中进行冶炼获得单质磷，然后将单质磷和空气在燃烧塔内燃烧得到P₄O₁₀气体，再经水合获取热法磷酸。热法磷酸的工艺有燃烧水合一步法流程和燃烧水合二步法流程。一步法流程的特点是磷的燃烧与P₄O₁₀的水化在同一设备中进行，燃烧产生的热量主要靠喷淋在塔内壁的、并预先冷却过的大量稀磷酸移走。二步法流程的特点是磷的燃烧与P₄O₁₀的水化分别在燃烧塔与水化塔中进行，传统热法磷酸燃烧塔与水化塔塔壁均采用水夹套结构，燃烧热与水合热通过夹套的冷却水移走，冷却水循环使用。

由清华大学和云南省化工研究院的发明专利[公开号：CN1355133A]中提出能有效回收黄磷燃烧热副产工业蒸汽热法磷酸生产技术，发明了具有锅炉要素和反应塔要素的余热利用装置，经过不断的研究开发，新型的余热利用装置在国内获得了大范围的推广应用，热能回收效率达到60%左右。但是这种燃磷塔的结构是由膜式水冷壁形成一个圆筒状结构，磷和助燃空气燃烧反应生成的高温气体（在通常条件下理论燃烧温度达到2000℃）主要以辐射换热方式与四周的膜式水冷壁换热（由于塔内气流速度很低对流换热可以忽略不计），由于辐射换热与气体温度的四次方成正比，当气体温度从2000℃降到1000℃时，辐射换热强度下降90%以上，此时，即使增加反应塔的高度，换热面增加有限，气体温度也难以降下来，事实上反应塔的高度受到后续配套设备及结构刚度的限制，现在实际投运的气体排出温度达到800℃以上，为了进一步降低气体出口温度，提高热能利用率，有必要对原有余热利用装置的结构进行技术改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中燃磷塔气体出口温度高的问题，提供一种具有辐射对流换热面的热法磷酸余热利用装置，利用对流换热面进一步降低气体出口温度，同时能保证后续水化合工艺的安全运行，进一步提高热能利用效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有辐射对流换热面的热法磷酸余热利用装置，包括汽包和燃磷塔，所述汽包包括壳体，所述壳体上设有往汽包内补充水的补充水接管，所述壳体底部设有往燃磷塔输送补充水的下降总管接口，所述下降总管接口处固定连接有下降总管所述壳体上设有往汽包内导入汽水混合物的导汽接管，所述壳体顶部设有蒸汽出口管，所述燃磷塔包括辐射换热蒸发段；

所述燃磷塔还包括对流蒸发段，所述对流蒸发段固定连接在辐射换热蒸发段上部，所述对流蒸发段包括圆筒形膜式水冷壁、上集汽环形管B、下配水环形管B、对流蒸发管、导汽出口管B和循环水导入管B；所述圆筒形膜式水冷壁包括上升管B以及固定连接上升管B的翅片B，所述上升管B上端与上集汽环形管B固定连通，所述上升管B下端与下配水环形管B固定连通，所述翅片B上端与上集汽环形管B固定连接，所述翅片B下端与下配水环形管B固定连接；所述对流蒸发管以多层方式布置在对流蒸发段的内空腔内、且均布于不同半径的圆周方向，所述对流蒸发管上端与上集汽环形管B固定连通，所述对流蒸发管下端与下配水环形管B固定连通；所述上集汽环形管B与导汽出口管B连通，所述导汽出口管B通过导气管B与汽包导汽接管连通，所述下配水环形管B与循环水导入管B连通，所述循环水导入管B通过下降管B与下降总管连通；，所述上集汽环形管B上部固定连接有上封头，所述上封头上开有工艺气体出口管，所述对流蒸发段的下配水环形管B与辐射换热蒸发段固定连接。