[发明专利]一体化吊装式热法磷酸余热利用装置

说明书

本发明涉及一种一体化吊装式热法磷酸余热利用装置，包括汽包、导汽管、下降管、上封头、燃烧辐射换热蒸发器、喷磷燃烧枪、下封头、弹性吊钩和支架。燃烧辐射换热蒸发器具有上、中、下三个环形集箱，在上集箱和中集箱之间布置垂直环形膜式水冷壁、在中集箱和下集箱之间布置锥形膜式水冷壁，将燃烧室和辐射换热室合成一体，形成一体化水循环系统；同时采用弹性吊钩将燃烧辐射换热蒸发器悬挂在支架上。本发明采用锥形膜式水冷壁结构替代双夹套下封头，底部燃烧室的热量全部利用；整个装置采用吊装方式，一体化运行，给设备以膨胀缓冲空间，结构简单，重量轻，热回收效率高，运行安全可靠。

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，特别是涉及一种一体化吊装式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，可用于制造磷肥以及各种磷酸盐，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食品、医疗、电子、生物等行业。

热法生产首先将磷矿石在电炉中进行冶炼，获得单质磷，然后将单质磷雾化，与空气在燃烧塔内燃烧生成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和水化塔中进行，传统热法磷酸燃烧塔与水化塔均采用水夹套结构，燃烧反应热与水合热通过夹套的冷却水带走，冷却水经冷却塔冷却后循环使用，造成严重的热污染和能源的浪费。

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的热法磷酸生产技术，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。但是这种燃磷塔的有效受热面为由膜式水冷壁形成一个圆筒状结构，下封头为双夹套式结构，采用低温循环水冷却，底部反应热得不到利用，塔底的安全性也是一大隐患，另外喷磷燃烧枪附近燃烧温度达到2000℃左右，需要设置局部冷却水箱，增加了塔身的重量。

常州大学和浙江诚泰化工机械有限公司的发明专利[公开号：CN 103449390 A]提出具有辐射对流换热面的热法磷酸余热利用装置，这种带有对流蒸发段的余热利用装置与仅有辐射蒸发段的燃磷塔相比，气体出口温度更低，余热回收效率更高。但是这种余热利用装置依然没有解决底部余热浪费问题。为了进一步提高热法磷酸反应热的利用效率，简化制造工艺，降低生产成本，有必要对原有余热利用装置的结构进行技术改造。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中燃磷塔热回收效率低下的问题，本发明提供一种一体化吊装式热法磷酸余热利用装置，利用下锥形膜式水冷壁结构进一步回收底部反应热，同时保证塔底安全稳定运行。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种一体化吊装式热法磷酸余热利用装置，包括汽包、导汽管、下降管、上封头、燃烧辐射换热蒸发器、喷磷燃烧枪、下封头、弹性吊钩和支架。所述燃烧辐射换热蒸发器包括上集汽环形集箱、导汽出口管、垂直环形膜式水冷壁、中环形集箱、下部锥形膜式水冷壁、下配水环形集箱、局部冷却水箱和局部小集箱；所述上封头和下封头分别连接在燃烧辐射换热蒸发器的上下两端，所述汽包上的固定支座通过螺栓连接固定在支架上。

所述汽包上的下降管经过分配管与局部冷却水箱连通；所述汽包上的下降管经过分配管与下封头的进水管连通；所述汽包上的导汽进口管通过导汽管与所述导汽出口管连通；所述喷磷燃烧枪和局部小集箱设置在垂直环形膜式水冷壁侧面的下部。

所述上集汽环形集箱、中环形集箱和下配水环形集箱所在平面相互平行且均垂直于装置中心线。