黄磷尾气利用——尾气蒸汽锅炉技术

黄磷尾气利用——尾气蒸汽锅炉技术

彭元洪，万源，刘新坤，唐运忠，张朝坤

（湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北宜昌，443700）

摘要：

介绍了兴发集团开发的一种黄磷尾气蒸汽锅炉新技术。黄磷尾气含有高浓度的一氧化碳，具有很高的热值，但是由于含有难以净化去除的磷、硫等杂质，大多被用来烧制热水和烘干原料等，利用率和价值很低。该技术通过一种采用将燃烧和换热蒸发分开进行的低压蒸汽锅炉结构，解决了磷、硫等杂质对设备构成的腐蚀，可以稳定生产出蒸汽供厂内其他工序使用。通过运行，各项技术指标均达到设计能力。该技术的成功运用实现了节能减排，提高了黄磷尾气的利用价值，为黄磷尾气利用提供了一条可行的新途径。

关键词：黄磷尾气蒸汽锅炉腐蚀节能减排

Phosphorus exhausts utilization:

a boiler technology for exhaust steam

Pen yuanhong, Liu xinkun, Wan yuan, Tang yunzhong, Zhang chaokun

(Hubei Xingfa Chemicals Group Co. ltd, Yichang 443700, China) Abstract: A new technology developed by Xingfa Group for phosphorus exhausts in stream boiler was introduced. Yellow phosphorus containing high levels of carbon monoxide emission, it’s have high calorific value, but due to purify the phosphorus removal contain impurities such as sulfur, mostly used to burn to making hot water and drying materials, utilization and value is very low. A low pressure steam boiler structure which separated burning and heat exchanging used in this new technology, as a result, the problem of equipment corrosion due to combustion of impurities, such as phosphorus，sulfur was resolved, and it can provided stability steam for other worked procedure in factory. It was proved that all technique indexes reached the designed capabilities. Thus, the new technology realized the energy conservation and emission reduction, enhanced the yellow phosphorus exhaust use value, provided a new route for efficient utilization of phosphorus exhausts.

Key words: yellow phosphorus tail gas; steam boiler; corrosion; energy conservation and emission reduction.

1黄磷尾气利用现状

每生产1吨黄磷，大约副产尾气

2500～3000 m3。尾气成分主要是一氧

化碳，其他杂质有无机硫(S、H

2S、SO

2

)、

有机硫(CH

4SH、COS)、SiF

4

、PH

3

、P

4

、

HF、CH

4、CO

2

、O

2

、N

2

、氰化物和原料

粉尘等。一般情况下尾气中CO含量为87%～92%、总硫0.8～8.0 g/ m3、总磷0.5～1.5g/m3，发热值10.5～11MJ/m3，比半水煤气高得多[1]，其利用价值很高。目前综合利用黄磷尾气的技术方向有用作热源、发展碳一化学品和尾气发电等。

由于黄磷尾气成分复杂，净化工艺尚不成熟、净化工程投资较大，因此

大多数企业将其直接放空燃烧。据不完全统计，国内黄磷尾气总有效利用率不超过30%，其中95%是代替煤做燃料用，用作生产高附加值有机产品的约占5%[2]，可见能源浪费严重，不符合国家提倡的发展循环经济、促进节能减排理念。

将黄磷尾气燃烧后利用其热能的方式主要有烘干焦炭等原材料、烧热水锅炉和用于五钠、六偏等磷酸盐干燥、脱水聚合，此前国内尚无将黄磷尾气用于烧锅炉制取蒸汽的成功先例。

2黄磷尾气用于烧蒸汽锅炉的技术难题

用黄磷尾气烧锅炉制取蒸汽的原理类似于燃气锅炉，但是其技术难点在于锅炉设备难以经受黄磷尾气在燃烧过程中的腐蚀，其原因主要有两点。

黄磷尾气经过喷淋水收磷和简单洗气后，可以除去大部分的氟、砷、磷等元素，但仍有少量的硫和磷较难除去，这部分硫、磷物质燃烧后生成的酸性气体会对锅炉构成低温腐蚀。在锅炉烟道尾部，当温度低于220℃以

后，烟气中的SO

3、P

2

O

5

等酸性气体结

露后对炉壁形成腐蚀。但炉内燃烧温度越高，则炉内原子氧的浓度越高[3]，

将有更多的SO

2转化为SO

3

，也会增强

对设备的腐蚀。

另一方面尾气中的部分含磷颗粒在没有燃烧完全的情况下受炉内定向风力、风速的作用做定向运动，黏附在换热管壁上继续燃烧，生成低熔点的磷铁、碳酸铁盐，使保护管壁的氧化膜被破坏，进而受到腐蚀[4]。因此，黄磷尾气在燃烧过程中会在极短时间内对燃气设备产生非常严重的腐蚀而使设备报废[5]。

3黄磷尾气蒸汽锅炉技术方案及工作原理

经多年的研究和摸索，我们设计采用将燃烧和换热分开进行的锅炉结构，解决了如上所述锅炉内产生的各种腐蚀难题。

从黄磷电炉出来的尾气经过电炉三塔收磷、三级水洗塔洗涤，除去其中的大部分灰尘杂质、氟、磷、硫后，输送至锅炉燃烧室进行燃烧，在燃烧器内形成的高温烟气约为1500℃；由配风机鼓入冷风，对高温烟气进行稀释降温至约550℃，再进入锅炉蒸发器与列管进行换热；蒸发器本体与汽包通过上下循环管道组成蒸汽发生器，软水在蒸发器本体内吸收热量生成汽水混合物，经上循环管进入蒸汽聚集器进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽通过汽包的蒸汽出口向外输送供生产使用；未汽化的软水经下循环管返回蒸发器本体进行再吸热蒸发；高温烟气的热量在蒸发器内释放后，温度降至250℃左右，再由引风机抽出。技术流程图如图1所示：