黄磷生产工业化的方法是电炉法,其优点在电力供应充足的地区显得尤为突出。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。其中黄磷尾气蒸汽锅炉从2010年开始已在贵州、云南等地开始使用,据了解,某黄磷厂装了黄磷尾气蒸汽锅炉后,节能效益达到了75%-80%,可见黄磷尾气燃烧后产生的热能转化为蒸汽的利用率很高。
生产一吨黄磷会产生约2500~3000 立方米的尾气,尾气中的主要成分是一氧化碳,含量高达85%~92%,其热值相当于5500~6500 m3的城市煤气,发热值10.5~11mj/m3,比半水煤气高得多,其利用价值很高。因而,黄磷尾气是很好的热源和生产碳一化学品的原料。磷化工行业应对金融风暴的主要措施之一,就是要解决好黄磷炉尾气的综合利用问题。并且我国目前的环保政策形势,已不允许直接放空燃烧,不但能源浪费严重,污染大气,也不符合国家提倡的发展循环经济、促进节能减排理念。
由于黄磷尾气成分复杂,对设备腐蚀性大,净化工艺尚不成熟、净化工程投资较大,因此大多数企业虽然采取了黄磷尾气蒸汽锅炉作为节能减排方法,但复杂严重且又频繁的腐蚀让黄磷企业苦恼不堪。
用黄磷尾气烧锅炉制取蒸汽的原理类似于燃气锅炉,锅炉设备难以经受黄磷尾气在燃烧过程中的腐蚀,其腐蚀机理主要有以下两点:
1) 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、磷、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氧化物气体会对锅炉构成高温氧化腐蚀和氢脆,微量的氟元素会产生设备点腐蚀和晶间腐蚀,且炉内燃烧温度越高,则炉内原子氧的浓度越高,将有更多的so2转化为so3,会增强对设备的腐蚀。在锅炉烟道尾部和节能器换热翅片管上,当烟气温度低于220℃以后,烟气中的so3、p2o5等酸性气体结露后对炉壁形成低温酸露点腐蚀。
2) 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、碳酸铁盐及硫酸盐,使保护管壁的氧化膜被破坏,进而受到腐蚀。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。
志盛威华宋工通过一种采用高温封闭zs-1021涂层和烟气防腐zs-1041涂层对蒸发器列管等设备进行防护的方法,同时采用烟气防腐涂层与耐强氧化防腐涂层对烟道和换热翅片管进行防护,解决了烟气中磷、硫等杂质对锅炉设备构成的腐蚀,使锅炉长期稳定地生产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要求,杜绝了锅炉爆管事故。该技术的成功运用实现了节能增效,提高了黄磷尾气蒸汽锅炉的应用价值,为黄磷企业经济效益的提升帮助很大。
我们在贵州、云南、四川等多家黄磷企业的黄磷尾气蒸汽锅炉进行设计涂装。涂装后运行以来,锅炉各项技术指标均达到设计要求,没有出现过爆管事故,能够为厂里的黄磷电炉等装置稳定提供蒸汽,避免了锅炉频繁检修。运行半年以后,我们打开锅炉蒸发器对炉内腐蚀情况进行了检查,发现涂装过的列管和设备上涂层完好,没有腐蚀迹象,锅炉尾部处的换热管翅片和烟道内壁上涂层也完好无损,就连积灰也很少,可见涂层自洁性很好。可设计的高温防腐涂层对整个锅炉的防护情况非常好,预计可以继续稳定运行至少2-3年。
大大提高了黄磷尾气蒸汽锅炉的运行稳定性和应用价值,帮助黄磷企业节约了很大一笔经济效益,也为黄磷尾气综合利用设备的腐蚀与防护指明了一条新的技术方向。该技术具有很广阔的推广前景,比如黄磷尾气发电设备、碳一化学品化工设备,以及其它行业废气的回收利用设备。
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