资源描述
中管网房地产频道 作为国内最大、最专业、更新速度最快的专业房地产资料库,月更新房地产资料近千个。最大程度的搜集了数十家国内顶级开发商多年实际操盘之系统资料。 中管网房地产频道 作为国内最大、最专业、更新速度最快的专业房地产资料库,月更新房地产资料近千个。最大程度的搜集了数十家国内顶级开发商多年实际操盘之系统资料。贵州省开阳安达磷化工有限公司贵州省开阳安达磷化工有限公司热法磷酸生产热能回收替代燃煤锅炉项目热法磷酸生产热能回收替代燃煤锅炉项目可行性研究报告贵州省开阳安达磷化工有限公司贵州省开阳安达磷化工有限公司二二八八 年年 一一 月月 1目目 录录1总总 论论.11.1概述.11.2研究结论.52改造规模及方案改造规模及方案.82.1改造方案是否符合国家产业政策.82.2改造方案及规模.92.3建设地点.113工艺技术方案工艺技术方案.113.1国内、外热法磷酸中热能利用技术概况.123.2国内尾气外余热回收利用概况.173.3热能利用技术实施方案和消耗定额.203.4自动控制技术方案.254原料、辅助材料及燃料的供应原料、辅助材料及燃料的供应.264.1磷酸装置原料和辅助材料的消耗.265建厂条件建厂条件.285.1厂址的地理位置.285.2气象水文条件.285.3地质、地貌.305.4矿产资源.305.5能源交通运输状况.305.6水源、供排水、防洪等情况.305.7电源、供电、电讯等情况.305.8供热工程.305.9厂址方案.306公用工程和辅助设施方案公用工程和辅助设施方案.316.1总图运输.316.2给排水.316.3供电及电讯.316.4贮运设施.316.5维修(机修、电修、仪修).316.6工厂外管.326.7分析化验室.326.8土建.326.9生活福利设施.32 27节能、节水节能、节水.337.1节能.337.2节水.338环境保护环境保护.348.1厂址与环境现状.348.2执行的环境质量标准和排放标准.348.3改造后项目主要污染源及污染物排放.348.4环境影响分析.348.5环保监测方案.349劳动保护与安全卫生劳动保护与安全卫生.359.1编制依据.359.2项目过程中危害因素的分析.359.3安全卫生防护的措施.359.4消防.3510劳动定员和项目实施规划劳动定员和项目实施规划.3510.1 生产班制和定员.3510.2 建设周期的规划.3510.3 实施进度.3611投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措.3611.1 投资估算.3611.2 资金筹措.3612财务经济评价财务经济评价.7312.1 财务评价基础数据与参数选取.7312.2 生产成本和费用估算.7312.3 销售收入和利润估算.7312.4 项目内部收益率的计算、投资利润率、投资回收期等指标的计算.7312.5 确定性分析.7312.6 财务评价结论.7313结论结论.74 1 1 1总总 论论1.11.1 概述概述1.1.1项目名称、建设单位名称、企业性质及法人项目名称:热法磷酸余热余热回收替代燃煤锅炉项目建设单位:贵州省开阳安达磷化工有限公司企业性质:民营法人代表:刘国安1.1.2 可行性报告编制的依据和原则1.1.1.1编制依据(1) 贵州省安达磷化工有限公司与云南化工研究院签订的合同号(2) 云南化工研究院提供的相关技术资料;(3)清华大学“热法磷酸生产热能利用技术及装置项目技术专利说明书” 。1.1.1.2编制原则(1)认真贯彻执行我国基本建设的各项方针、政策,严格执行各项规范和规定;特别是努力地在公司内向今年第六次全国环保大会提出的目标奋斗:即到 2010 年,在保持国民经济平稳较快增长的同时,使重点地区和城市的环境质量得到改善,生态环境恶化趋势基本遏制。单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低 20%左右;主要污染物排放总量减少 10%;(2)余热回收替代燃煤锅炉工艺上力求做到技术稳妥可靠、工艺先进,不影响原装置的稳定操作;选用先进可靠的设备配置,采用新的节约能源技术;(3)认真贯彻环境保护 “三同时”原则,做到总量控制,达标排放;同时本项目在环保方面尽可能采用循环经济理念,以资源化利用的方式实现源头冶理的方案。(4)尽量依托热法磷酸原有装置和设施,缩短设备制作周期,节约 2投资,并认真执行“五化”原则。(5)在项目设计中,按照消防、安全、劳动卫生规范高标准设计,增强企业的消防、安全、劳动卫生保护意识,保证项目建成后实现安全生产。(6)根据地方和行业基价表,结合企业的实际情况,实事求是地编制工程投资估算和项目可行性研究报告。1.1.2企业简介 公司自创建以来,经过全体员工团结奋进、努力拼搏,开拓创新以及各级政府部门的大力支持,从一台黄磷炉发展到今天初具规模的磷化工产业链,实现了从小型企业到大中企业的根本性转变。公司现有的生产装置有:2 台 15000KVA 黄磷电炉、2 台 6300KVA 的黄磷电炉,共计 3 万吨/年黄磷生产线及黄磷尾气回收利用装置;一条5 万吨/年、一条 3 万吨/年、一条 4 万吨/年 85%磷酸生产线,三条生产线共计生产 12 万吨/年 85%磷酸;配套一条 5 万吨/年、一条 3 万吨/年、一条 4 万吨/年五钠生产线,三条生产线共计生产 12 万吨/年三聚磷酸钠;同时控股开阳金山矿业公司;参股息烽合力化工、浙江嘉化物流。1.1.2.1 公司能源管理状况近几年,公司加大对磷渣、黄磷尾气及废水的综合利用,使公司积极走出一条与磷化工相关的循环经济产业道路。现已利用 40%的黄磷尾气作为生产五钠的聚合热源,每年可以节约无烟煤(折标煤)2.688 万吨(价值约 1290 万元) ,减少 CO2 排放 6.39 万吨(固定碳按 65%计) ,SO2 排放 0.215 万吨(含硫量按 4%计) ,煤渣排放 0.457 万吨(灰份及杂质按 17%计) 。其中:一分厂有 2 台 6300KVA 和 1 台 15000KVA 黄磷电炉,5 万吨/年 85%磷酸生产线配套 5 万吨/年五钠生产线,利用黄磷尾气作为五钠聚合热源,每年可以节约无烟煤(折标煤)1.12 万吨(价值约 537.6 万元) ,减少 CO2 排放 2.66 万吨(固定碳按 65%计) ,SO2 排放 30.0896 万吨(含硫量按 4%计) ,煤渣排放 0.19 万吨(灰份及杂质按 17%计) ;二分厂有 1 台 15000KVA 黄磷电炉,3 万吨/年和 4 万吨/年 85%磷酸生产线,配套 3 万吨/年和 4 万吨/年五钠生产线,利用黄磷尾气作为五钠聚合热源,每年可以节约无烟煤(折标煤)1.568 万吨(价值约752.64 万元) ,减少 CO2 排放 3.73 万吨(固定碳按 65%计) ,SO2 排放0.1254 万吨(含硫量按 4%计) ,煤渣排放 0.267 万吨(灰份及杂质按 17%计)。1.1.3项目提出的背景、必要性和经济意义1.1.3.1项目提出的背景从世界范围来看,环境污染与生态破坏问题并未解决,而且仍在不断恶化,局部地区的问题打破了区域和国家的疆界变成为全球性的问题;暂时性的问题相互贯通、相互影响演变成长远问题;潜在性的问题进一步恶化、蔓延演变成为公开性问题。其中全球气候变化就成为其中十分突出的问题之一。从元素磷出发生产热法磷酸的生产工艺有燃烧水合一步法流程和燃烧水合二步法流程。无论何种流程都有一个不可缺少的环节黄磷燃烧。每燃烧一吨磷产生 24335MJ(5.8106 kcal)热量。气体在无任何冷却的情况下,即使空气过剩量达 50%,工艺气体温度也将高达 2000以上。为了防止燃烧设备不被高温腐蚀性气体烧坏、腐蚀,保证工艺生产的顺利进行,目前的两种生产工艺是用水或酸将热量带走,水和酸用专设的循环冷却系统冷却后再循环使用。在生产工艺控制过程中,当产品为 85%工业磷酸时,要求酸温80,水温50,这部份由水或酸带出的低温热能难于进一步利用。而生产系统中的熔磷、供磷设备及其相关管线要求黄磷处于液相状态流动及雾化燃烧,需要另外设置燃煤锅炉供给蒸汽。而生产系统中溶碱和中和过程还需要消耗外供蒸汽。形成生产系统中需要外部供给热量而自身产生的燃烧热能不能利用造成浪费的不合理现象。中国政府计划 2020 年实现全面建设小康社会的目标。随着小康目标的建设加快,工业化和城镇化进程也在加快,特别是重化工业和交通运 4输的快速发展,能源需求量将大幅度上升,经济发展面临的能源约束矛盾和能源使用带来的环境污染问题更加突出。1.1.3.2项目投资的目的、意义和必要性能源是工业化社会经济发展过程中的“血液”,是人类赖以生存和发展的不可缺少的物质基础,没有充足的能源供应,社会经济是难以整体持续发展的。世界上任何一个发达国家都有一个可靠的能源保证体系,但在我国的能源发展过程中存在着两个十分严重的问题:一是优质能源比例很低;二是人均能源资源占有量低。我国总的能源状况是富煤缺油少气,这导致了我国的能源生产和能源消费的结构不合理,一定程度上制约了我国经济的总体发展。我国单位 GDP 能源利用率与发达国家差距极大。产出 1 万美元的 GDP 所消耗能源吨油当量日本为 1.31,德国为1.46,美国为 2.33,而我国高达 7.24。我国耗能设备能源利用率也比发达国家低 30-40%。2003 年,我国 GDP 仅占世界的 4%,却消耗了世界25%以上的钢、1/3 的铝、30%的煤和近 50%的水泥。中国政府提出了到2020年全面实现小康社会的奋斗目标,随着中国全面建设小康社会步伐的加快,对能源生产和能源消费也提出了更高的要求。矿物燃料作为人类的主要能源,其燃烧排放物与酸雨及全球变暖密切相关,产生的CO2占了人为产生的CO2总量的2/3。中国是世界上少数几个以煤为主要燃料的国家之一,煤炭在我国能源消费中的比例占70%,短期内难以改变。2002年中国能源生产总量为13.9亿吨标准煤,居世界第3位,能源消费总量14.8亿吨标准煤,居世界第2位。相应的二氧化硫和二氧化碳排放量分别居世界第1位和第2位。能源发展与环境保护对中国有着重要意义。一方面,中国是一个发展中国家,按照世界各国发展经历,在全面建设小康社会、实现人均GDP达到3000美元的过程中,中国的能源需求正处于持续增长阶段;另一方面,中国目前大气环境形势依然十分严峻,能源结构和过高的能源消费强度,使中国的大气污染防治面临着沉重的压力。未来20年中国能源发展面临着环境需求、环境容量、环境管理要求和全球气候变化等四大环境挑战。中国是世界上仅次于美国的二氧化碳排放大国,19902000年中国二氧化碳排放量由6.66亿吨碳增至8.81亿吨碳,由占全球排放量的l1.6%增至13.7%(日 5本能源经济研究所)。根据国家发改委能源所(2020年中国能源需求情景分析的分析和预测,2020年中国二氧化碳排放量在l3亿20亿吨之间,人均碳排放水平在0.91.3吨之间。本项目通过采用先进技术和设备,提高能源的利用率,把污染物削减在生产源头中。取消热法磷酸主生产装置配套的燃煤锅炉,对我国的酸雨控制与减少SO2、CO2排放工作十分有益。热法磷酸生产余热利用燃烧塔和余热锅炉进行整体设计,利用黄磷燃烧产生的热量来生产蒸汽,既不影响原有的生产工艺,又对黄磷燃烧产生的大量热能进行了回收,减少了循环冷却水的流量及携带走的热量,从而减少了冷却水带走热量排至大气的热污染。项目改造完成后,公司将取消四台 4 吨快装锅炉,公司的蒸汽全部由小时投磷量为 1.4 吨的 2 台燃磷锅炉和小时投磷量为 1 吨的一台 4 吨/小时燃磷锅炉来提供,产汽量 26 吨/h 和 14 吨/h,该锅炉的投用后,根据贵州烟煤的热值结合生产实际耗煤 0.25 吨/吨蒸汽,每年为公司节约标煤 2 万吨,可减少锅炉操作工 24 人。经测算:每年可以节约标煤 2 万吨(价值约 800 万元) ,减少 CO2排放 4 万吨,SO2排放 0.2 万吨,煤渣排放 0.8 万吨;节电 120 万kwh/a(价值约 60 万元) ,直接和间接节省资金上千万元。因此,本项目的实施不仅具有明显的经济效率,还减少了因燃煤产生的废气、废渣排放,减少了热污染,有利于保护环境,符合可持续发展的战略要求。1.1.4可行性研究报告研究范围本研究包括技术改造项目的背景、建设必要性及建设意义,热法磷酸生产热能利用技术成熟度,原装置的技术改造的可行性和建设条件,技术改造项目的建设内容、规模及进度,国内外发展概况、 “三废”处理与环境保护、劳动保护与工业卫生、投资估算和经济效果评价等方面内容。1.21.2 研究结论研究结论1.2.1研究结论提要(1) 本项目实施后,可从根本上杜绝燃煤锅炉带来的废气、废渣污 6染问题,改善周边环境;由此每年可消减煤渣 0.8 万吨、SO20.2 吨以上、CO24 万吨、烟尘 0.03 万吨以上。本项目属于环保、利废、资源综合利用项目,具有良好的环境效益与社会效益。(2) 清华大学与云南化工研究院开发的热法磷酸生产热能利用技术及装置技术可靠,方案可行 。(3) 贵州省磷矿资源得天独厚,生产热法磷酸、三聚磷酸钠同时联产副产品白炭黑, 热法磷酸、五钠产品、白炭黑市场前景广阔,且符合国家和我省产业政策,磷酸生产热能回收 既为企业节约了能源,又降低了生产成本。因此,具有良好的经济效益、社会效益和环保效益;安达磷化工作为贵州省最强磷化企业 实施本项目在贵州省节能增效减排方面具有突出的示范作用。(4) 安达公司拥有 12 万吨热法磷酸装置,实施该余热利用技术具有充分的优势和条件;并且非常便于厂区蒸汽的灵活调度。(5) 本项目的主要设施均在现在的生产装置区内建设,无需新建维修设施、生活设施和消防设施,可节省工程建设投资。(6) 装置改造工程建成后,可减少热法磷酸生产循环水的用量,直接减少一次水用量 11 万吨/年,达到节水目的;由于黄磷燃烧大部分热能被作为蒸汽利用,减少了排入大气的热污染;由于本项目改造完成后每年可回收蒸 12 万吨,节约电量 120 万 kWh/a,具有很好的节能降耗效果。(7) 本项目改造完成后,虽然增加了饱和蒸汽副产品,但操作人员和管理人员没有增加,相反将减少锅炉操作人员24 人左右,全员人均劳动生产率和 利税均有很大增加。(8) 实施余热资源综合利用技术改造项目 需投入总资金 980 万元,其中固定资产投资 800 万元,流动资金 180 万元。该项目建成投产后年均新增销售收入 1320 万元,年均新增利润总额 820 万元,年均新增所得税 160 万元,年均税后利润 660 万元,投产后 1.5 年内可回收全部投资。(9) 研究结果表明:本项目符合国家产业发展政策,对安达公司发挥主导产品规模优势,增强核心竞争力,提高经济效益有着积极的意义。 7同时减少了燃煤锅炉生产污染物的排放,符合可持续发展理念的经济增长模式,具有较好的环境效益和社会效益。1.2.2存在的主要问题和建议(1)本项目的主要风险来自于磷酸、白炭黑及磷酸盐的市场,因为本项目依托于磷酸、白炭黑及三聚磷酸钠装置的化联产正常运行,建议投资者在磷酸盐、白炭黑市场开拓方面进行细分市场,加大市场的开发和产品策划力度,从而保证装置的长期稳定运行;(2)本项目的另一风险来源于设备是否能安全运行,由于特种燃磷炉热能回收装置均属于特种设备,且在高温腐蚀性环境中运行。腐蚀风险存在于操作环境急剧变化,这要求公司强化车间日常管理,要求操作和检修工人严格按操作规程进行作业,建议工厂加强设备的运行管理和加强操作人员培训。附:表 11 主要技术经济指标表表表 1-11-1 主要技术经济指标表主要技术经济指标表序号项 目 名 称单 位数 量备 注一改造规模1磷酸万吨/年122增添 6T/h 燃磷锅炉台23增添 4T/h 燃磷锅炉台1二生产方案1副产蒸汽万吨/年11.52其中自用 0.8 万吨/年,可外供 7.84 万吨三年操作日1磷酸装置天/年300五工程项目投入总资金万元9801固定资产综投资万元8002流动资金万元180六年均销售收入万元1360七成本和费用 81年均总成本费用万元340八年均利润总额万元920九年均销售税金及附加万元160十财务评价指标1投资利润率%622投资利税率%16.7年年1.53投资回收期 I(税前) II(税后)年2.5含建设期 1 年%624全投资内部收益率I(税前) (税后)%45.3万元万元8605全投资净现值 I (税前) II(税后)万元6936生产能力利用率(BEP)%43.42 2改造规模及改造规模及方案方案2.12.1 改造方案是否符合国家产业政策改造方案是否符合国家产业政策能源是人类赖以生存和发展的不可缺少的物质基础, 能源利用是实施可持续发展战略的重要课题之一。我国的环境污染问题已经受到了国际社会的高度关注。随着人口的增加和经济的发展,我国资源相对不足的矛盾将日益突出。回收利用工业余热是节约能源、保护资源、保护环境的重要措施,从70年代中开始,就受到国家重视。党的十六大和十六届三中、四中全会精神中也要求以科学发展观为指导,坚持节能优先的方针,以大幅度提高能源利用效率为核心,以转变增长方式、调整经济结构、加快技术进步为根本,以法治为保障,以提高终端用能效率为重点,加强管理,逐步改变生产用能方式,加快建设节能型企业和节能型社会,以能源的有效利用促进经济的可持续发展。国务院在关于结合技术改造防治工业污染的几项规定中明确要求:现有企业的技术改造,要把防治工业污染作为重要内容,通过采用先进的技术和设备,提高资源、能源的利用率,把污染物消除在生产过程中。开展资源综合利用,是我国一项重大的技术经济政策,也是国民经济和社会发展中一项长远的战略方针,对于节约资源,改善环境,提高经济效益,促进经济增 9长方式由粗放型向集约型转变,实现资源优化配置和可持续发展都具有重要的意义。国家鼓励化工行业进行节能和环保改造。而且企业要生存和发展也必须充分运用先进技术进行技术改造,既要发挥资源优势,也不能完全依赖资源消耗来支撑经济的长期快速增长。要充分、高效利用有限的资源,搞好资源节约和综合利用,加强节能降耗,降低生产成本,提高竞争力,发展循环经济,使有限的资源发挥出最大的效用。本项目包括热法磷酸生产中黄磷燃烧热能余热的回收与利用。针对热法磷酸生产中一方面要求外部供热,另一方面又浪费自身燃烧热的现状,利用特种燃磷炉回收余热。这样,不仅做到生产系统内的热量平衡,无需耗用外供的蒸汽,节省专用燃煤锅炉,而且由回收热量所产生的蒸汽还可向外输出,供白炭黑中和、洗涤和水玻璃是制取;同时,由于改造后减低了磷酸装置循环冷去水用量,直接减少一次水量,既减少了生产成本,节约了能源,又节约了煤资源与水资源,还可以减少对环境的污染,符合党中央国务院提出的用高新技术改造传统产业,走节约能源,节约资源,保护环境相协调的可持续发展道路的产业政策。具有较明显的经济效益与社会效益。因此,拟建热法磷酸余热及磷酸盐生产聚合尾气余热回收替代燃煤锅炉项目符合国家产业政策和行业发展规划要求。2.22.2 改造改造方案及规模方案及规模2.2.1改造方案的选择为保持黄磷燃烧热能余热的回收生产装置技术的先进性,本着降低消耗、节约能源,使公司所生产的产品在激烈的市场竞争中占据有利位置的原则,经多方调研和比较,拟采用由清华大学与云南化工研究院共同开发的热法磷酸生产热能利用技术,在保持原工业磷酸生产能力不变的情况下,对热法磷酸生产装置进行技术改造,改造 8.5 万吨/年 75%磷酸生产线,只上两台燃磷炉,公司磷酸总产能不变,增加副产品低压饱和蒸汽。2.2.2改造规模和各装置规模确定的原则和理由 102.2.2.1装置规模确定的原则和理由(1) 热法磷酸生产装置安达公司热法磷酸生产装置均为一步法热法磷酸,为充分利用现有设备设施,节省投资,引进清华大学开发的“黄磷燃烧热能回收与利用装置及热法磷酸生产系统”专利技术,该专利的公开号为CN1355133A,申请号为01143443.0。改造时主要是将现一步法燃烧水合塔改成二步法的水合塔,新增燃磷塔和热能回收装置,同时在热能回收装置中采用热管技术提高热能回收效率,改造完成后,现有磷酸生产能力不变。该技术具有以下特点:特种燃磷塔主要结构如图 2 所示。其中,反应塔的壁面是由一系列锅炉水管所组成的上升管与强化换热翅片组成一个膜式换热器。喷磷枪设置在反应塔侧面的下部,含 P4O10气体的出口设置在反应塔顶部侧面。液态的单质磷与助燃的空气在压缩空气的作用下,经喷磷枪进入塔内燃烧。在生成 P4O10的同时释放出大量的燃烧热。这些热能通过辐射换热的形式被设置于壁面的一系列上升管内的水所吸收。上升管内的水因吸收热量而汽化,形成汽水混合的两相流体。它的密度要比位于同一水平面的下降管内的水密度小。因而,在下降管和上升管之间存在的密度差产生了一个使水自然循环的驱动力。这样,上升管内由于水受热汽化所产生的水蒸汽经上联箱、导汽管进入锅筒,在锅筒内经汽水分离后产生蒸汽从蒸汽出口输出。在蒸汽输出过程中,为了确保上升管内有充分的水,从补给水进口中给上升管补充低温水。从而实现了热法磷酸生产装置黄磷燃烧时热能的回收,产生压力 1.0MPa 以下的蒸汽。图 2 特种燃磷塔结构示意图 11a 、特种燃磷塔所用二次空气采用普通空气,工艺中不需要进行空气干燥及其相应的干燥设备,降低了设备投资及生产成本。b 、完成了特种燃磷塔保护膜的成膜机理研究,从设备及工艺控制方面解决了高温腐蚀性气体对材质的腐蚀问题,技术上取得了实质性突破。从实施的三年有余的产业化装置来看,设备运行安全,设备接触化工介质的设备内表面没有腐蚀的现象发生,采用适当的工艺和防腐蚀技术是可以解决高温腐蚀问题的。c 、开展了计算机的仿真模拟研究,得到了特种燃磷塔内流场、温度场、浓度场的塔内分布情况,为工程放大提供了依据。d 、完成了反应热回收的方法与装置燃烧塔与反应热回收装置的整体设计(即特种燃磷塔) 。这种结构设计既可以最大限度地提高反应热回收效率,又可以节约设备投资。其特点是:首先保证了化工工艺的要求,确保黄磷完全燃烧;充分考虑了制造厂的制作条件与工艺;应用水冷壁作为工艺生产的塔壁,结构简单;整体结构合理,整体重量由下支撑承担;工作时炉体的热膨胀可向上自由伸展,集汽管两端与汽包及上联箱的连接、下降管两端与汽包和下联箱的连接都设计有补偿器,自动补偿各部件热膨胀量不一致的差别;充分考虑了设备各部件的合理选材与应力的消除。e 、生产实践证明:本技术的实施不影响后系统正常生产和产品质量。2.2.2.2 改造规模(1) 热法磷酸生产装置需要改造磷酸生产能力:75%磷酸年生产能力为:24.25kt/a。年生产天数:300天/年日开车小时数:24 小时/天副产蒸汽能力:26T/h饱和蒸汽压力: 0.8Mpa饱和蒸汽压力:0.8MPa2.32.3 建设地点建设地点 12根据公司现目前的产业布局,和磷酸生产线的设置,结合公司的实际情况,技改项目实施选在公司五钠一分厂和五钠二分厂。3 3工艺技术方案工艺技术方案3.13.1 国内、外热法磷酸中热能利用技术概况国内、外热法磷酸中热能利用技术概况热法磷酸生产的余热利用是发达国家近来一直在从事的研究课题。安达磷化工一方面生产黄磷及其下游的磷酸、磷酸盐、同进联产白炭黑产品每年消耗近 4.52 亿度电能和燃烧 2 万吨以上的煤生产蒸汽提供热能,排放大量的 SO2、CO2和粉尘,另一方面投入大量的成本用每小时数百吨的冷却水带走磷酸工序生产所产生的显热。七多年来一直关注磷酸热能回收利用进展,希望利用磷酸生产的显热替代燃煤锅炉生产蒸汽。有关热法磷酸余热利用技术的研究,目前国内除以清华大学为团队的科研工作组完成了工程应用开发并在实际生产中得到产业化应用外,在国内尚未见到其他报道。国外已有德国、美国、日本开展了这方面热能利用的研究,其中德国已有工业化装置。据了解,德国伍德公司已利用黄磷燃烧热产出蒸汽来回收热能。3.1.1热法磷酸概况热法磷酸通常指以元素磷为原料,经燃烧氧化、水合、吸收制得的磷酸。分子式H3PO4,其纯粹状态在常温下形成透明的单斜结晶,比重为1.88,结晶在42.4熔化,含有72.4% P2O5。一般商品磷酸有75%和85%两种浓度,相当于百分含量分别为54.3%和61.1% P2O5。热法磷酸具有产品浓度高、杂质含量少等优点,主要用于生产各种技术级磷酸盐。磷酸还大量用作电镀抛光剂、钢板防锈剂、印刷工业去污剂,有机合成的催化剂;医药工业用于制造甘油磷酸钠、磷酸铁、食品工业用作酸性调味剂。磷、磷酸、磷化物、磷酸盐是化学工业中一个重要组成部份, 所有磷化物、磷酸盐的生产都离不开基础化工原料磷及磷酸。从元素磷出发生产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。 13一步法流程的特点是磷的燃烧与五氧化二磷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并预先冷却过的大量磷酸移走。二步法流程的特点是磷的燃烧与五氧化二磷的水化分别在燃烧塔与水化塔中进行, 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。无论何种流程都有一个不可缺少的环节黄磷燃烧。每燃烧1t黄磷产生24335MJ热量。无任何冷却的情况下, 即使空气过剩系数达50%, 工艺气体温度也将高达2000 以上。为了防止燃烧设备被高温和腐蚀性气体损坏,两种生产工艺产生的热量分别用酸或水带走, 酸和水冷却后循环使用。在生产工艺控制过程中, 为保证材质不被腐蚀, 当产品中工业磷酸质量分数为85%时, 要求酸温80, 水温50, 这部份由水或酸带出的低温热能难以再利用。而了为保证黄磷的流动及雾化燃烧, 生产系统中的熔磷、供磷设备及其相关管线则需要另外设置燃煤锅炉供给蒸汽。3.1.1.1国内生产情况我国除了在 20 世纪 80 年代和 90 年代初从德国赫斯特公司引进的 2套 10 万吨/年大型装置外,90 年初国产装置大多数为中、小型,单机生产能力一般为 3000-20000t/a 85% H3PO4(以下均以 85%H3PO4计) , 20000t/a 的生产装置较少。90 年代后我国磷酸装置越建越大,2005 年国内磷酸单套装置主要以 30000t/a、50000t/a 和 75000t/a 为主,少数企业也在建设 100000t/a 装置,磷酸装置在我国已不存在技术问题,关键是受控于磷酸和磷酸盐的市场。全国热法磷酸装置生产能力估计超过400000t/a,2001 年产量约 97.5d 万吨,2001-2004 年磷酸盐产品市场行情较好,我国迅速建成一批大磷酸装置,2005 年实际产量达 300 万吨,占热法磷酸装置总产能 400 万吨的 75%。热法磷酸生产企业分布在全国各地,其中云、贵、川、鄂等地约占生产能力的 80%以上(表 3-1) 。表表 3-13-1 我国热法磷酸主要生产企业一览表我国热法磷酸主要生产企业一览表企业名称生产能力(t/a)江苏澄星磷化工集团400000四川龙莽集团有限公司380000宜昌集团有限责任公司350000 14云南磷肥工业有限公司350000中轻依兰集团公司300000贵州剑峰化工股份有限公司250000澄江磷化学工业公司80000澄江华业有限公司60000昆阳磷肥厂100000云南滇东磷化工公司50000云南曲靖磷酸盐厂50000贵州磷酸盐厂50000贵州省开阳安达磷化工有限公司120000四川绵阳华丰磷化工有限公司150000川西磷化工集团公司150000重庆川东化工集团80000国投原宜实业股份公司60000合肥四方化工集团公司70000广西三柳化工有限责任公司85000广西钦州港明鑫食用磷化工有限公司80000山西春泉化学工业有限公司40000山东腾州市化工二厂20000陕西宝嘉应用化学有限责任公司50000主要厂商磷酸生产能力合计33150003.1.1.2 磷酸市场供需情况现状和远期需求预测目前我国热法磷酸实际生产量在300万吨(以P2O5计)以上。热法磷酸工业起步早、发展快,经过20多年的迅猛发展,截止2005年,热法磷酸总生产能力约为37万吨(以85% H3PO4计) ,但全部为一步法。近十年来世界磷化工的格局发生了很大变化,从企业的兼并、重组、布局调整、产品结构调整到技术水平的提升和产品应用面的扩大等都出现了巨大的变化,向着国际化、大型化、精细化、专业化方向迈进。国 15外一些生产磷酸盐的公司为增强竞争力而兼并重组为更大的公司;为保护资源,保护环境,节约能源而致力于高科技、高附加值的精细和专用磷化工产品的生产,减少和放弃磷化工基础产品的生产,把一些基本的磷化工产品市场转移到发展中国家,为发展中国家发展基本磷化工提供了机遇。从近年黄磷产量变化就可以看出来。表 3-2 为 1994-2005 年世界黄磷生产能力变化。表表3-23-2 1994-20051994-2005年世界黄磷生产能力的变化年世界黄磷生产能力的变化 (单位:万吨)(单位:万吨)国 别19941997200120032005美 国2723.523.510.54.5哈萨克斯坦3620201518西 欧10.58.58.56.54俄 罗 斯6.56.56.57.58.5印 度11.51.51.52加 拿 大00000日 本00000南 非00000墨 西 哥00000中 国304080110120小 计111100140151156我国热法磷酸是黄磷的主要用户,其消费量占黄磷总消费量的 50%以上。其中,三聚磷酸钠又是热法磷酸的主要用户,约 50%以上的热法磷酸用于生产三聚磷酸钠。其消费途径主要有:a、作为生产三聚磷酸钠等磷酸盐的原料;b、作为商品磷酸出口;c、用于生产耐火材料、食品添加剂、金属表面处理剂等。以 2000 年为例,上述三部分消费量分别为 662.29kt、126.94kt 及 129.59kt,所占产量百分比分别为72.08%、13.82%及 14.10%。随着世界经济的复苏,全球化学工业行业由负增长转为正增长,全球化学品的需求量逐步增加,而作为无机磷化工产品基础原料的黄磷和磷酸产品需求量也在增长。目前我国磷化工产品生产能力在 700 万吨/ 16年以上,年产量约为 400 多万吨,生产品种 80 多个,100 多个规格型号。从产能和产量看我国已列为世界第二的磷酸盐生产大国,个别产品能力和产量位居世界第一。我国有相对丰富的磷矿资源和水电资源,这给我国发展以黄磷为基础磷化工产品创造了良好的条件。在未来几年中世界磷化工格局发生变化,重心将向中国转移。全世界现有黄磷生产能力约为 150 多万吨,中国占 77%,而云南、贵州、湖北、四川三省黄磷产量之和 2005 年已超过中国黄磷产量的 95%,未来 3-5 年四省黄磷产量将会占到世界黄磷产量的 90%。这是我国发展精细磷化工的基础和优势。安达磷化工黄磷产能达到 3 万吨,实际产能占我国热法黄磷的 2%左右,热法磷酸装置产能达到 12 万吨,实际产能占我国热法磷酸 4%左右。3.1.2热法磷酸生产工艺及余热利用的发展与变迁3.1.2.1国外热法磷酸生产余热利用的发展与变迁热法磷酸的开发始于 1915 年,美国农业局进行了电炉法制磷酸的中间试验。美国 TVA 从 1933 年开始致力于热法磷酸生产的研究,完成了从小试、中试到大型装置的试验与建设,并首先建设了全不锈钢二步法生产装置,为热法磷酸的发展及热能利用奠定了基础。上世纪四十年代以前,燃烧室的炉壁都是用石墨砖块、防腐材料或者镀有防腐材料的金属材料构成。当时,由于石墨材料会遭受腐蚀并对磷酸产生很大的污染,直接影响到了磷酸成品的质量。1939 年,美国的G.Du Bois 对当时用石墨做成的热法磷酸装置进行了改造,如图 3-1 所示。图 3-1 中燃烧塔和水化塔之间放置了一个蒸汽锅炉。蒸汽锅炉管道由镍铬金属合金制成,管内的饱和水维持在 180以下。改造以后,可以获得出口温度略低于 140的蒸汽,这在工业生产中具有一定的利用价值,这是对热法磷酸生产余热利用进行的第一次探索性试验。五十年代随着冶金工业的发展,人们开始用金属材料取代石墨材料来制造燃烧塔的壁面。H. S. Winnicki 在传统的工艺流程上用 ANSI 316型不锈钢代替了以往的石墨壁面。该方法大大地提高了磷酸生产的纯度,在工业上获得了很大的成功,但燃烧塔的内壁温度只能保持 70左右,无论是用来冷却燃烧塔塔壁的循环水,还是换热器中用来冷却出口磷酸和出口 P4O10(P2O5)气体的冷却水,都只能获得 50以下的热水。这种低 17温的热水,在工业上没有什么利用价值。六七十年代的余热利用主要表现在两个方面,一个方面是对 H. S. Winnick 流程参数的改善,经过改造之后,可以获得低于 95的热水,比 H. S. Winnick 装置中所获得的热水(低于 50)有了一定的提高。另一个方面则是首次采用了磷酸两步法生产工艺及设备。在这方面美国TVA 最具代表性,其特点是采用全不锈钢、无须衬里、带水冷夹套,该工艺的开发为黄磷燃烧的热能回收奠定了基础。10 燃烧室 26 蛇管 28 汽包图 3-1 石墨燃磷炉上的蒸汽锅炉八十年代以前,人们很少主动考虑余热利用问题。当时工业上的磷酸生产,还有许多问题急需人们解决,是否进行余热利用,在生产上并不是一个非常紧迫的问题。尤其是我国,磷酸装置能力都在 2 万吨/年以下,认为热能不多,在计划经济体制下没有企业考虑节能。仅有少量企业使用换热器和进行工艺改造,改造的的目的,主要是解决磷酸生产中如何提高磷酸产量,如何防止磷酸对设备的腐蚀等问题,而不是出于余热利用的考虑。因此,在这几十年的时间里,在余热利用的问题上一直没有进展。八十年代是磷酸生产余热利用一个重要的转折点。随着磷酸生产技术的不断进步和人们对能源和环境问题的日益重视,各国对磷酸制造过程中的余热利用日益重视起来。美国、德国、日本都先后对磷酸生产过程的余热都进行了研究和开发。 183.1.2.2国内热法磷酸生产工艺技术现状我国热法磷酸于 1958 年由上海化工研究院完成了以单质磷为起点采用酸冷流程和水冷流程的中间试验,随后建立了工业化生产装置。上世纪八十年代初昆明五钠厂从德国引进了一套 7 万吨/年一步法热法磷酸生产装置,经过消化、吸收,使我国一步法热法磷酸生产技术水平得到了大辐度提高。1993 年云南省化工研究院在国内首先建成了国内第一套全不锈钢二步法热法磷酸生产装置。热法磷酸工业化装置大都采用燃烧水合一步法生产工艺,即磷的燃烧和五氧化二磷的吸收集中在一个塔(燃烧水合塔)内完成,反应热主要由塔内循环酸移出,通过板式换热器等冷却循环酸,保持整个装置的热平衡,出塔尾气通过文丘里、复档除沫器、丝网除雾器、填料除沫器以及引风机等设备的不同组合,使尾气含磷量不断降低,达到排放标准后通过排空管放空。磷酸生产企业通过对水蒸发、酸循环、外壁热交换等工艺的优化组合提高移出热量的能力和增大燃烧强度等手段,使热法磷酸的生产成本逐步下降,经过“八五” “九五”期间的技术攻关,我国一步法、二步法热法磷酸的单套装置年生产能力都达到了 5-7 万吨水平,工艺技术、设备技术、自动控制技术得到很大提高,各生产装置已充分发挥应有的潜力,降低成本的空间已基本耗尽。据 2005 年统计数据表明,我国热法磷酸的产量仅为其生产能力的 75%,大部分装置处于极不合理的运行状态,其关键问题仍是生产成本的问题。从目前国际及国内磷化工产品市场看,要改变磷酸盐产品市场不景气的形势还需进一步降低产品成本,要发挥热法磷酸生产装置应有的生产能力,提高产品的市场竞争力,还需引入新技术、新工艺。业内人士指出,开发和推广节水、节能、低成本脱砷净化技术,维持长周期稳定运行等适用技术,使热法磷酸生产进一步降低成本,增强市场竞争力,是热法磷酸生产走出低谷的必由之路。1997 年针对我国热法磷酸热能回收利用现状,云南省化工研究院首先提出热法磷酸热能回收利用课题。1998 年在云南省科技经费的资助下,与清华大学共同组成攻关组,联合多家大学进行了实验与工程开发。研究开发工作采用理论研究、试验探索、生产实验验证、产业化实施的循 19环渐进方法。首先对热能回收的可行性与可能性进行分析,然后针对高温腐蚀介质的特点,提出理论方案,进行理论研究,在理论研究成果基础上,实施单管及工业性试验,完成热法磷酸生产余热利用的方案设计,进行产业化实施工作。经过科技人员的共同努力,取得了独创性的技术创新产业化成果,开发成功的热法磷酸热能利用技术及装置获得国家发明专利授权。该热法磷酸生产热能利用技术具有以下特点:采用两步法热法磷生产工艺技术,热法磷酸反应塔进气采用普通空气,工艺中不需要进行空气干燥及其相应的干燥设备。降低了设备投资及生产成本。完成了反应塔保护膜的成膜机理研究,从设备及工艺控制方面解决了高温腐蚀性气体对材质的腐蚀问题,工程化技术上取得了实质性突破。开展了计算机的仿真模拟研究,得到了热法磷酸反应塔塔内流场、温度场、浓度场的塔内分布情况,为工程放大提供了依据。完成了余热回收的方法与装置燃烧塔与余热回收装置的整体设计(即热法磷酸反应塔) 。这种结构设计既可以最大限度地提高余热回收效率,又可以节约设备投资。其特点是:首先保证了化工工艺的要求,确保黄磷完全燃烧;充分考虑了制造厂的制作条件与工艺,结构简单,整体结构合理。生产实践证明:通过云南省化工研究院的小试、中试和工业化装置试验证明,本技术的实施不影响后系统正常生产和产品质量。 云南省化工研究院自主开发的热法磷酸生产热能利用技术产业化生产实施情况如下: 2001 年在云南省化工研究院 5 kt/a 多聚磷酸装置上实施,累计运行时间 6 个月,共产蒸汽 5840 吨,热能利用率 65.2%; 2002 年 11 月以技术使用权转让的形式在重庆一企业集团 15Kt/a热法磷酸装置实施,于 2003 年 6 月投入生产,运行时间 24 个月,共产蒸汽 32000 吨,热能利用率 51.7%; 2004 年 12 月以技术使用权转让的形式在重庆一企业集团 15Kt/a热法磷酸装置实施,于 2005 年 5 月 31 日投入生产,预计热能利用率55%; 2005 年 3 月以技术使用权转让的形式在云南一企业集团 50Kt/a热法磷酸装置实施,目前在进行设备的制作和配套设计工作; 20 2005 年 5 月以技术使用权转让的形式在云南一企业 400/h 热法磷酸装置实施,2005 年 12 月投产运行至今; 2005 年 11 月以技术使用权转让的形式在广西一企业集团 1200/h 热法磷酸装置实施,预计 2006 年 8 月投产运行; 2006 年 4 月以技术使用权转让的形式在贵州一企业集团 550/h热法磷酸装置实施,2006 年 9 月投产运行至今。3.1.3热能利用技术路线的确定及技术指标3.1.3.1 热法磷酸的反应机理热法磷酸制备:P4 +5O2 =2P2O5 H1P2O5 +3H2O=2H3PO4 H2两反应均为放热反应,其中:由于绝对值 H1远大于 H2,本次改造主要考虑利用 H1。一步法和改造后二步法热法磷酸生产工艺流程见图 35。一步法流程 二步法流程图 3-5 一步法和二步法热法磷酸生产工艺流程方框图3.1.3.2安达公司实施热法磷酸热能回收技术及方案目前,安达公司热法磷酸装置均采用一步法。鉴于云南省化工研究院的技术特点,我公司拟对一步法热法磷酸装置热法磷酸装置增加热法磷酸生产热能利用技术,将一步法热法磷酸装置改成二步法法热法磷酸装置,达到利用热能的。 21由于改造后磷酸工艺由一步法变成了两步法,黄磷燃烧更加充分,减少了磷的低级氧化物如 P2O3的产生,延长了水合时间,提高了磷酸的质量,下一步产品如磷酸盐等质量更加有保证;由于特种锅炉带走了黄磷燃烧的辐射热,后续换热器也将相应改小,减产了冷却水使用量,更进一步减少了供水能耗,具有消除视觉污染和明显节水的功效;特种锅炉基本不用人操作,可实现自动控制,这样,就将燃煤锅炉系统工人从恶劣的燃煤锅炉操作环境解脱出来,企业还降低了人工工资成本。对于安达公司来说,回收热法磷酸热能,也是环保治理的重大举措。利用该热能部分替代原有燃煤锅炉副产蒸汽,减少了二氧化硫、二氧化碳和烟尘的排放,对完成各装置所在地乃至贵阳市、贵州省二氧化硫削减任务都有其重大意义。热法磷酸生产热能利用技术实施技术指标:设计燃磷量:小时投磷量 21.4T。蒸汽压力:0.8MPa热法磷酸特种燃磷炉产汽量:26T。3.1.4特种燃烧炉的腐蚀问题解决特种燃烧炉的技术关键首先是如何保证设备在满足化工生产要求的同时,防止由燃烧火焰、气体和磷酸引起的设备腐蚀,其次是如何获得高的热能回收率,第三是提高投入产出比。云南省化工研究院与清华大学共同对特种燃磷炉的腐蚀机理进行了研究,研究发现当空气中有一定水分时,特种燃烧炉壁会形成一层结膜物。据相关资料介绍,此结膜物为偏磷酸(理论 P2O5含量 88.7%)或P2O5含量 92.4%的混合酸,其气化点在 800850左右,因此,一般认为燃烧塔的尾气温度要控制在 800以上,蒸发出塔内多余的酸以防止结膜物在塔内累积导致装置无法正常运行。为此曾专门开展了结膜物的研究。研究摸拟特种燃烧炉形成结膜物来开展相关物化数据研究对特种燃烧炉的结膜物进行化学分析,确定其 P2O5含量,通过 P2O5含量及其相关仪器分析,推断其物质结构;取结膜物测定其导热系数。对结膜物进行热分析测试,通过热分析测试了解其结膜物的熔点与沸点参数。通 22过这些参数的获得,分析在现有燃烧条件下的结膜物对热能回收的影响,提出余热回收装置技术开发所需的相关参数热导率及其边界条件。为了准确地获得结膜物的熔点及升华点数据,采用实验室摸拟研究和美国流变科学仪器公司生产的 STA1500 同步热分析仪等方法对结膜物样品进行了分析测试。研究结果表明:结膜物有两个玻璃化转变点,说明样品并非一纯净化合物,而是经某物质为主要成分的混合物;其主要成分于第二个玻璃化转变点开始熔化,并无固定的熔点,说明该物质属非晶体,在第二个玻璃化转变点后的开始挥发,这与实验室所做熔点、汽化点测试结果相吻合,两结果对照,可确定该物质的气化点为,而非文献报道的 800。也就是说结膜物在气化,特种燃烧炉的出口操作温度控制在以上可蒸发出多余的结膜物,同时在塔内壁形成良好的保护层,满足化工生产要求。采用适宜的工艺控制条件,炉内结膜物的 P2O5含量为 9397%之间。利用 X 射线衍射分析表明:结膜物是一种以超磷酸聚合体为主要成份的,夹带少量偏磷酸 P2O5的混合体,这一点也可以从 DSC 曲线得到证实。至于 DSC 曲线中之间的第一次玻璃体转变,是制样过程中无法避免的空气中水份与结膜物反应生成磷酸所致。根据对结膜物究及其物化数据的测定和数值模拟结果,结合单管实验,实际运行、设计经验,对特种燃烧炉的设计采取了以下措施:炉体的适当高径比,以便形成良好的气体流向、热流分布、安全的水循环系统,有利于提高燃烧强度。塔体的高径比采用 2.54.5 之间。磷喷枪支承管与炉体夹角的设计。火焰喷射距离受投磷量、空气压力、涡流室出口交角等的影响,因此,喷磷枪支承管与炉体的夹角应综合考虑火焰喷射距离、喷枪雾化角、燃烧强度等因素,有利于燃烧完全和减少塔径,保证形成最长的火焰喷射距离。热应力集中区的特殊设计。特种燃烧炉有部分热量集中区,塔体结构设计避免形成了传热死角引起塔壁过烧,有利于燃烧热量的及时传出;设计中充分考虑了各部件之间的有效连接、消除热应力。对装置中磷喷头的放大设计采取了:增加翼轮槽的高度、槽深和 23导向行程,强化雾化剂的切向涡流作用,稳定雾化火焰;适当加大雾化剂涡流室的出口交角,扩大雾化锥角,使雾化角在 32-45之间,形成矮胖型火焰;在雾化锥角扩大的情况下,适当提高雾化空气压力,保证雾化的完全,达到短时间完全燃烧,提高燃烧强度。3.1.4.1 热法磷酸黄磷燃烧热回收利用液态黄磷与助燃的空气在压缩风机的作用下,经喷磷枪接口管自动进入燃烧塔内自燃,在生成五氧化二磷的同时放出大量的热能。这些热能通过辐射换热的形式被设置于燃烧塔壁面的一系列上升管内的水所吸收。上升管内的水因吸收能量而汽化,形成汽水混合的两相流体。它的密度要比位于同一水平面的下降管内的密度小。因而在下降管和上升管之间存在的密度差产生了一个使水自然循环的驱动力。它驱动水在汽包下降管、下联箱、上升管、上联箱、导汽管、汽包之间进行自然水循环。这样,上升管内由于水受热汽化所产生的水蒸汽经上联箱、导汽管进入汽包,在汽包内经汽水分离后产生的蒸汽从水蒸汽出口输出。在水蒸汽输出过程中实现了热法磷酸在黄磷燃烧时热能的回收,并产生高温高压蒸汽。具体工艺流程见流程图 3-15。1-燃磷槽;2-汽包;3-喷磷枪;4-压缩机;5-燃烧塔;6-水化塔;11-蒸汽管道;12-熔磷槽冷却水管道;21-蒸汽管道;22-汽包给水管道;51-下联箱;52-上联箱;53-上升管;61-冷却水管道;62-水冷;63-工艺气体其他进口;64-工艺气体输送管道;65-循环水;66-磷酸出口;111-外供蒸汽管道;581-工艺气体出口;582-喷磷枪接口管;583-下降管;584-导气管;图 3-15 热法磷酸生产热能利用节能工艺流程图 243.1.5原理说明3.1.5.1 黄磷燃烧热能利用技术特种设备特种燃烧炉(如图 3-17 所示)同时具备两个功能:其一,能满足磷化工生产的要求,相当于化工设备中的一个燃烧塔。其二,能满足余热回收的要求,相当于热工设备中的余热锅炉。该装置主要结构包括上联箱、下联箱、上升管、下降管、导汽管、锅筒、上下封头,支架(裙座)和壁面保温材料等。其中,燃烧塔的壁面是由一系列锅炉水管所组成的上升管与强化换热翅片组成一个膜式换热器。喷磷枪设置在特种燃烧炉侧面的下部,含 P4O10气体的出口设置在特种燃烧炉顶部侧面。液态的单质磷与助燃的空气在压缩空气的作用下,经喷磷枪进入特种燃烧炉内燃烧。在生成 P4O10的同时释放出大量的燃烧热。这些热能通过辐射换热的形式被设置于壁面的一系列上升管内的水所吸收。上升管内的水因吸收热量而汽化,形成汽水混合的两相流体。它的密度要比位于同一水平面的下降管内的水密度小。因而,在下降管和上升管之间存在的密度差产生了一个使水自然循环的驱动力。它驱动水在锅筒下降管下联箱上升管上联箱导汽管锅筒之间进行自然水循环。这样,上升管内由于水受热汽化所产生的水蒸汽经上联箱、导汽管进入锅筒,在锅筒内经汽水分离后产生蒸汽从蒸汽出口输出。在蒸汽输出过程中,为了确保上升管内有充分的水,从补给水进口中给上升管补充低温水。从而实现了热法磷酸在黄磷燃烧时热能的回收,并产生高温高压蒸汽。 1 下联箱 2 下降管 3 上升管 4 上联箱 5 燃烧塔出口 6 锅筒 7 汽口 8 补给水进口 9 导汽管 10 燃烧塔壁面保温层 11 喷磷枪 12 下封头 2513 支架图 3-17 热法磷酸反应塔结构示意图3.1.6主要原材料及动力消耗定额1、热法磷酸装置主要原材料消耗(以消耗数据计) 表表 3 33 3 改造前吨产品消耗(以改造前吨产品消耗(以 85%H85%H3 3POPO4 4计)计)序 号名 称 及 规 格单 位单耗1黄磷(P499.9%)吨0.2752电 (380V,50HZ)kwh853仪表空气m30.14循环冷却水t8吨1405补充水吨3.66工艺水吨0.657蒸汽(雾化用)吨0.28蒸汽(系统用)吨 0.1表表 3 34 4 改造后吨产品消耗(以改造后吨产品消耗(以 85%H85%H3 3POPO4 4计)计)序 号名 称 及 规 格单 位单耗1黄磷吨0.2732电(380V,50Hz)kwh533仪表空气m30.14循环冷却水吨805补充水吨26工艺水吨0.657蒸汽(系统用)吨0.13.1.7技改前后蒸汽平衡1、厂区原有供热情况 26 目前公司供热主要是通过4台燃烧4吨锅炉进行供热,蒸汽主要用于黄磷精制、磷酸熔磷保温、三聚磷酸钠做中和液浆。2、技改后厂区供热情况技改后除用于黄磷精制、磷酸熔磷保温、三聚磷酸钠做中和液浆外,主要还用于白碳黑的中和、水玻璃的制取。技改前后具体供热情况见表:技改前单位 数量技改后 单位数量4吨燃煤快装炉台4 6吨磷磷锅炉台23.23.2 自动控制技术方案自动
展开阅读全文