CN102721030A - 黄磷炉热能综合回收利用***及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磷的黄磷炉热能综合回收利用***，其包括：炉渣热能回收炉，用于利用黄磷炉输出的高温炉渣换热生成饱和蒸汽并存储于一汽包中，利用该汽包进行发电的发电***与所述黄磷炉的电源输入端相连；至少一个一级换热器，用于利用黄磷炉排出的热尾气加热水；燃烧炉，通过燃烧从所述一级换热器排出的所述热尾气，以加热从所述汽包输出的热水以生成饱和蒸汽，然后送回所述汽包；至少一个二级换热器，用于利用黄磷炉排出的磷蒸汽加热从所述一级换热器输出的水并生成饱和蒸汽，然后送入所述汽包；洗涤塔，与所述二级换热器的磷蒸汽出口相连，用于洗涤所述磷蒸汽；收磷槽，与所述的一级、二级换热器和洗涤塔的底部排放口相连。

Description

黄磷炉热能综合回收利用***及其工作方法

技术领域

本发明涉及高温炉渣余热回收利用的技术领域，具体是一种黄磷炉热能综合回收利用***及其工作方法。

背景技术

黄磷生产是高耗能行业，每生产1吨黄磷至少要消耗1.4万千瓦时电和1.6吨碳，中国现有的年产能为80万吨。黄磷生产过程中将产生大量高温炉渣。同样，炼钢、炼铝、炼铜等行业，也存在大量高温炉渣。

因此，如何回收利用高温炉渣的热能，以降低黄磷等资源生产和冶金行业等的耗能，以相应大幅降低温室气体排放，是我国急需解决的问题。

中国专利文献CN101881432A公开了一种适于生成高压饱和蒸汽的高温炉渣热能利用***；中国专利文献CN 101543832公开了一种黄磷炉炉渣利用***, 中国专利文献CN 101543831公开了一种黄磷炉炉渣热能回收炉；这些***解决了高温炉渣热能的回收利用。

在生产实践中，黄磷炉一般采用电炉，耗电量较大；电炉工作时除了产生高温矿渣，还会产生高温磷蒸汽和磷炉尾气；磷炉尾气中的可燃气体（如一氧化碳等）含量较高。在现有的黄磷生产过程中，这些高温磷蒸汽和磷炉尾气直接排放，不对磷及其热能进行回收利用。

如何提供一种既能回收高温磷渣的热能，又能充分利用高温磷蒸汽和磷炉尾气，是本领域要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，既能回收高温磷渣、高温磷蒸汽和磷炉尾气的热能，又能回收高温磷蒸汽中的磷的高温炉渣热能回收***及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的高温炉渣热能回收***，包括：

黄磷炉炉渣热能回收炉，用于利用黄磷炉输出的高温炉渣换热生成饱和蒸汽并存储于一汽包中，利用该汽包中的饱和蒸汽进行发电的发电***的电源输出端与所述黄磷炉的电源输入端相连；

至少一个一级换热器，用于利用黄磷炉排出的热尾气加热水；

燃烧炉，通过燃烧从所述一级换热器排出的所述热尾气，以加热从所述汽包输出的热水以生成饱和蒸汽，然后送回所述汽包；

至少一个二级换热器，用于利用黄磷炉排出的磷蒸汽加热从所述一级换热器输出的水并生成饱和蒸汽，然后送入所述汽包；

洗涤塔，与所述二级换热器的磷蒸汽出口相连，用于洗涤所述磷蒸汽；

收磷槽，与所述的一级、二级换热器和洗涤塔的底部排放口相连。

所述收磷槽通过一循环水泵与所述洗涤塔的洗涤水入口相连；

饱和蒸汽经发电***后生成的热水送回所述一级换热器和/或所述燃烧炉。

本发明的黄磷炉热能综合回收利用***，还包括：用于抽入新鲜空气的空气干燥器、用于加热该空气干燥器输出的干燥空气的空气换热器、用于将该空气换热器生成的热干燥空气送入所述燃烧炉的风机；所述燃烧炉的尾气排放口与所述空气换热器的热源气体入口相连，以加热所述干燥空气。采用干燥空气送入所述燃烧炉，可避免潮湿空气与具有腐蚀性的所述热尾气混合后，腐蚀所述燃烧炉。同时，由于所述热尾气和热干燥空气的温度都较高，其混合燃烧热值更高，利于生成较高温度的饱和蒸汽。

所述黄磷炉炉渣热能回收炉包括：筒体，该筒体内设有轴向贯穿该筒体的用于将所述高温炉渣从该筒体的入料口送至出料口的炉排；所述筒体顶部的开口上设有换热器；所述筒体的入料口设有一对用于进料并冷却凝固所述高温炉渣的碎料辊，该对碎料辊下方设有相邻平行设置的布料板和布料辊，用于将落入该布料板和布料辊之间的所述高温炉渣进一步冷却凝固后粉碎成颗粒状，并将该颗粒物料送至所述炉排上。其中，换热器用于高温炉渣余热回收；所述的碎料辊、布料板和布料辊构成一冷却碎料装置，用于冷却凝固高温炉渣并生成颗粒料，防止物料在冷却时结块，同时生成颗粒料后物料的散热面积大幅增加，利于物料的余热充分、快速释放，利于提高热能的回收率。

所述布料板适于透风，布料板的背面分布有多个用于向布料板上的所述高温炉渣鼓风的鼓风嘴。

所述布料板倾斜分布且其上端面为锯齿面；或该布料板为弧度为45-90°、纵向设置的弧形板，且其用于承载所述高温炉渣热的凹面上分布有锯齿，弧形板的底部边缘邻近所述布料辊的底部；所述布料辊的柱面上分布有锥形凸起，用于将该布料板上的物料粉碎并送至所述炉排上。

所述布料板上设有锯齿面，利于增大所述高温物料的散热面积，利于其进一步快速冷却、凝固；锥形凸起，可防止所述高温物料粘结在该凸起上。布料辊与布料板的配合使用，利于进一步碎化物料，进一步增加散热面积，利于物料的余热充分、快速释放，利于提高热能的回收率。

作为优化的方案，所述筒体内、在所述布料辊的下游并于所述炉排上方设有刮料板，以使所述炉排上的物料分布均匀，利于物料的余热均匀、充分、快速释放，利于提高热能的回收率。所述刮料板适于透风，依次穿过所述布料板上的高温炉渣的热风适于通过该刮料板并进入与该刮料板相邻的所述换热器中；该换热器的用于排出换热空气的排气口经风机与所述的各鼓风嘴相连，以形成换热空气的闭路循环，避免热能逃逸至空气中。

作为进一步优化的方案，所述筒体顶部的开口分布有多个，各开口上的换热器中的用于输送水的换热管依次串联，温度较低的水从邻近所述筒体的出料口的换热器的入口输入，由于在所述水的流动方向上的各换热器中的换热管温度逐级升高，从而适于使所述水被逐级加热，并达到较高的温度；换热器的水出口用于连接其他换热设备，用于生产热水、热空气或过饱和蒸汽等。

作为优化的方案，各换热器顶部的用于排出换热空气的排气口分别连接有循环气管，各循环气管穿过所述筒体的侧壁并延伸至所述筒体内、各循环气管的出气口处于所述炉排的上、下层带之间且各出气口邻近所述上层带的底面并朝上设置，以在筒体内形成适于向上穿透所述上层带并作用于所述换热器的循环热气流。采用循环热气流作用于相应的换热器，避免了热空气的流失，同时补入外部冷空气加热，进一步提高了热能的回收率。

所述碎料辊和布料辊为夹套式冷却辊；该碎料辊和布料辊中的夹套部串联在与所述筒体的出料口邻近的一对换热器中的换热管之间；或，所述碎料辊和布料辊的夹套部与邻近所述筒体的出料口的一个或多个换热器中的换热管的底部盘管并联，以将通过碎料辊预热的换热介质送入邻近所述筒体的出料口的一个或多个换热器，进而提高该一个或多个换热器中的水温，利于在邻近所述筒体的入料口的一个或多个换热器中生成饱和蒸气。

所述碎料辊的内壁设有沿该碎料辊的轴向分布的、用于加热所述水的螺旋式换热管，该螺旋式换热管为开口焊接在所述碎料辊内壁上的半圆管；螺旋式换热管采用半圆管制成，使换热管内的水直接与碎料辊的内壁接触，利于进一步提高热能的转换效率和热能回收率。

进一步，所述的碎料辊两端中央分别设有入液、出液空心转轴；该对空心转轴分别轴承配合于一对轴承座上，且所述的碎料辊中的螺旋式换热管通过该对空心转轴串联在与所述筒体的出料口邻近的一对换热器中的换热管之间；或，所述螺旋式换热管与邻近所述筒体的出料口的一个或多个换热器中的换热管的底部盘管并联，以将通过碎料辊预热的换热介质送入邻近所述筒体的出料口的一个或多个换热器，进而提高该一个或多个换热器中的水温，利于在邻近所述筒体的入料口的一个或多个换热器中生成饱和蒸气。

所述螺旋式换热管的入液、出液端分别与所述入液、出液空心转轴的内端口相连；或，所述螺旋式换热管的出液端与所述空心转轴的内端口相连，所述螺旋式换热管的入液端在该碎料辊内并延伸至邻近所述出液空心转轴，以使新进入该碎料辊内的水在该碎料辊内预热后进入所述螺旋式换热管，进行进一步加热，进而延长水的换热行程，提高换热效率。

为进一步提高热能的回收率，所述筒体内且于所述上层带下方设有多个相间分布的隔舱板，相邻的一对隔舱板之间构成的腔体与一所述换热器上下相对分布；所述的一换热器顶部的排气口输出的空气适于通过所述循环气管送至该换热器正下方的所述腔体中。

进一步，为防止热气流和物料外溢，所述筒体的入料口处于所述筒体端部内侧的顶面上，邻近该筒体的入料口的端部封闭。

所述高温炉渣为黄磷炉渣；由于传统的黄磷炉渣堆在冷却结晶后呈体积较大的块状物，该块状物整体硬度接近花岗岩，采用所述冷却碎料装置将高温态的黄磷炉渣冷却凝固、碎料后生成颗粒料（颗粒料的粒径，由选用的对辊破碎机的辊面凸起的形状、密度等决定），以便于作为建筑用颗粒料，实现了其回收利用。

冷却碎料装置的出料口与所述炉排的垂直距离为0.5-1m，以在落料过程中实现空气冷却，以生成颗粒料，防止黄磷炉渣重新凝结成块。

作为进一步优选的方案，所述换热器为立管式换热器，该换热器内设有上下分布的螺旋式导风板，换热器内的立式换热管穿插在所述螺旋式导风板上。螺旋式导风板适于加长热风在该换热器内的行程，增加热风与换热管的接触时间，进而进一步提高热能的回收率。

上述高温炉渣热能回收***的工作方法，包括：黄磷炉炉渣热能回收炉利用黄磷炉输出的高温炉渣换热生成饱和蒸汽并存储于一汽包中，该汽包中的饱和蒸汽送入一发电***发电，该发电***向所述黄磷炉供电，作为黄磷炉的辅助电源；该黄磷炉的主电源为市电网；黄磷炉排出的热尾气送入一级换热器，以加热所述发电***输出的水；黄磷炉排出的磷蒸汽送入二级换热器，以加热从所述一级换热器输出的水并生成饱和蒸汽，然后送入所述汽包； 洗涤塔洗涤从所述二级换热器排出的磷蒸汽；从所述的一级、二级换热器和洗涤塔的底部排放口排出的磷水混合液送入一收磷槽；所述收磷槽中的水经一循环水泵送入所述洗涤塔进行洗涤；从所述一级换热器排出的所述热尾气送入一燃烧炉燃烧，以加热从所述汽包输出的热水和/或所述发电***输出的水，以生成饱和蒸汽并送回所述汽包；新鲜空气经空气干燥器干燥后送入空气换热器加热，以生成热干燥空气；该热干燥空气经风机送入所述燃烧炉，与所述热尾气混合燃烧；所述燃烧炉排放的尾气送入所述空气换热器，以加热所述干燥空气。

所述磷蒸汽经一除尘装置后送入所述二级换热器；该汽除尘装置包括：柱形筒体、设于该柱形筒体顶端的用于输入磷蒸汽的第一法兰接口、设于该柱形筒体的侧壁上的用于输出所述磷蒸汽的第二法兰接口、设于该柱形筒体内的圆筒式滤网、驱动该圆筒式滤网绕其中心轴旋转的驱动机构、轴向设于所述圆筒式滤网内且邻近该圆筒式滤网的底部内壁设置的用于向该圆筒式滤网的内壁喷吹氮气以去除粉尘的喷气管、轴向设于所述圆筒式滤网外侧的用于刷去所述圆筒式滤网上的粉尘的毛纱板、连接于所述柱形筒体下端的呈倒圆锥形的锥形筒、设于该锥形筒下端的落料密封阀、设于该第一落料密封阀底部的储存腔、设于该储存腔底部的卸料密封阀、设于该储存腔内的加热器、设于储存腔上的氮气进气管和空气排气管、以及分别设于所述氮气进气管和空气排气管上的适于同时开闭氮气进气阀和空气排空阀。

喷气管上分布有朝下的喷气孔。

所述圆筒式滤网的一端部密封，另一端部为敞开式端口。

所述驱动机构包括电机和与该电机传动连接的减速箱，所述圆筒式滤网的密封端部的中心设有一转轴，该转轴与所述减速箱的输出轴传动连接。 

所述毛纱板设于所述圆筒式滤网的中下部的外侧。所述第二法兰接口与所述敞开式端口同轴线设置。

所述除尘装置的工作方法，包括如下步骤：

A、向所述柱形筒体、锥形筒和储存腔内充入氮气以排出空气；然后闭合落料密封阀、卸料密封阀、氮气进气阀和空气排空阀；

B、将磷蒸汽经第一法兰接口送入柱形筒体，然后向下进入圆筒式滤网，然后从第二法兰接口输出；

驱动机构驱动所述圆筒式滤网绕其中心轴旋转，喷气管喷出高压氮气，将附着于所述圆筒式滤网上的粉尘吹落至所述锥形筒；毛纱板将附着于所述圆筒式滤网上的粉尘刷落至所述锥形筒；

C、当所述锥形筒中的粉尘量达到设定值开启所述落料密封阀，将所述锥形筒内，然后开启加热器加热储存腔内的粉尘，使粉尘上凝结的磷挥发成磷蒸汽，磷蒸汽上升重新进入所述圆筒式滤网后，经第二法兰接口输出；待到储存腔内无磷蒸汽输出时，所述落料密封阀闭合，关闭加热器；

D、待到储存腔冷却后，开启所述卸料密封阀，卸出所述粉尘；

E、闭合卸料密封阀，开启氮气进气阀和空气排空阀，将储存腔中的空气排尽待用；重复上述步骤C。

本发明相对于现有技术具有积极的效果：本发明的高温炉渣热能回收***，一方面有效回收了黄磷炉渣的余热、以及高温磷蒸汽和磷炉尾气中的热能并发电，生成的电能送回黄磷炉使用（黄磷炉为电炉），能大幅降耗能，节约能源并相应减少大量温室气体的排放；另一方面，还回收了高温磷蒸汽中的磷，其具有很好的经济效益和社会效益。采用滤筒（即圆筒式滤网）将磷蒸汽除尘后，依次送入换热器和洗涤塔，换热器和洗涤塔的底部出料口向下浸入收磷槽中，实现高纯度磷的回收。

附图说明

图1为实施例1中高温炉渣热能回收***的结构示意图；

图2为所述黄磷炉炉渣热能回收炉的结构示意图；

图3为所述对辊破碎机的辊面结构示意图；

图4为所述对辊破碎机中的碎料辊的剖面结构示意图；

图5为实施例2中的碎料辊的剖面结构示意图；

图6为所述黄磷炉炉渣热能回收炉的另一种结构示意图；

图7为所述高温炉渣热能回收***的另一种结构示意图；

图8为图7中的所述除尘装置的结构示意图；

图9为图8的A-A剖面图。

具体实施方式

实施例1

见图1，本实施例的高温炉渣热能回收***，包括：

黄磷炉炉渣热能回收炉a，用于利用黄磷炉b输出的高温炉渣换热生成饱和蒸汽并存储于一汽包9中，利用该汽包9中的饱和蒸汽进行发电的发电***c的电源输出端与所述黄磷炉b的电源输入端相连；

一级换热器d，用于利用黄磷炉排出的热尾气加热水；

燃烧炉e，通过燃烧从所述一级换热器排出的所述热尾气，以加热从所述汽包输出的热水以生成饱和蒸汽，然后送回所述汽包；

两个串联的二级换热器f，用于利用黄磷炉排出的磷蒸汽加热从所述一级换热器输出的水并生成饱和蒸汽，然后送入所述汽包；

洗涤塔g，与末级的所述二级换热器的磷蒸汽出口相连，用于洗涤所述磷蒸汽；

收磷槽p，与所述的一级、二级换热器和洗涤塔的底部排放口相连。

所述收磷槽p通过一循环水泵i与所述洗涤塔g的洗涤水入口相连；饱和蒸汽经发电***c后生成的热水送回所述一级换热器d和/或所述燃烧炉e；

空气干燥器j，用于抽入新鲜空气；

空气换热器k，用于加热该空气干燥器输出的干燥空气；

风机m，用于将该空气换热器生成的热干燥空气送入所述燃烧炉e；所述燃烧炉e的尾气排放口与所述空气换热器k的热源气体入口相连，以加热所述干燥空气。

收磷槽p与受磷槽n相连，用于成品包装。

所述一级换热器d也可以采用串联的多个。

黄磷炉炉渣热能回收炉a的具体结构原理，可采用中国专利文献CN101881432A中的适于生成高压饱和蒸汽的高温炉渣热能利用***，或中国专利文献CN 101543832中的黄磷炉炉渣利用***，或中国专利文献CN101543831中的黄磷炉炉渣热能回收炉，或中国专利文献CN 102012170A中的高温热能回收利用转炉。

作为优选的实施方式，所述磷蒸汽经一除尘装置h后送入所述二级换热器f。

所述除尘装置h包括：柱形筒体h1，设于该柱形筒体h1顶端的用于输入所述磷蒸汽的第一法兰接口h14、设于该柱形筒体h1的侧壁上的用于输出所述磷蒸汽的第二法兰接口h15、设于该柱形筒体h1内的圆筒式滤网h2、驱动该圆筒式滤网h2绕其中心轴旋转的驱动机构、轴向设于所述圆筒式滤网h2内且邻近该圆筒式滤网h2的底部内壁设置的用于向该圆筒式滤网h2的内壁喷吹氮气以去除粉尘的喷气管h3、轴向设于所述圆筒式滤网h2外侧的用于刷去所述圆筒式滤网h2上的粉尘的毛纱板h4、连接于所述柱形筒体h1下端的呈倒圆锥形的锥形筒h5、设于该锥形筒h5下端的落料密封阀h6、设于该第一落料密封阀h6底部的储存腔h7、设于该储存腔h7底部的卸料密封阀h9、设于该储存腔h7内的加热器h8、设于储存腔h7上的氮气进气管和空气排气管、分别设于所述氮气进气管和空气排气管上的适于同时开闭氮气进气阀h12和空气排空阀h10，该空气排空阀h10的下游管路上设有单向阀h11。落料密封阀h6、卸料密封阀h9闭合后，同时开启氮气进气阀h12和空气排空阀h10，适于将储存腔h7中的空气排尽。

喷气管h3上分布有朝下的喷气孔，用于喷出氮气，防止所述圆筒式滤网h2堵塞。

所述驱动机构包括电机h16和与该电机h16传动连接的减速箱h13，所述圆筒式滤网h2的一端部密封，该端部的中心设有一转轴，该转轴与所述减速箱h13的输出轴传动连接。

所述圆筒式滤网h2的另一端部为敞开式端口，第二法兰接口h15与所述敞开式端口相邻设置。优选地，第二法兰接口h15与所述敞开式端口同轴线设置。

优选地，所述毛纱板h4设于所述圆筒式滤网h2的中下部的外侧，以使刷落的粉尘快速进入所述锥形筒h5。

开始工作时，所述柱形筒体h1、锥形筒h5和储存腔h7内通过充入氮气的方式，排出空气，以防止磷蒸汽与空气混合后发生***。然后闭合落料密封阀h6、卸料密封阀h9、氮气进气阀h12和空气排空阀h10。

 磷蒸汽经第一法兰接口h14送入柱形筒体h1，然后向下进入圆筒式滤网h2，然后从第二法兰接口h15输出；

驱动机构驱动该圆筒式滤网h2绕其中心轴旋转，喷气管h3喷出高压氮气，将附着于所述圆筒式滤网h2上的粉尘吹落至所述锥形筒h5；毛纱板h4将附着于所述圆筒式滤网h2上的粉尘刷落至所述锥形筒h5。

开启落料密封阀h6，将所述锥形筒h5中的粉尘落至储存腔h7内，然后开启加热器h8加热储存腔h7内的粉尘，使粉尘上凝结的磷挥发成磷蒸汽，磷蒸汽上升重新进入所述圆筒式滤网h2后，经第二法兰接口h15输出；待到储存腔h7内无磷蒸汽输出时，所述落料密封阀h6闭合，关闭加热器h8；待到储存腔h7冷却后，开启所述卸料密封阀h9，卸出所述粉尘。然后闭合卸料密封阀h9，开启氮气进气阀h12和空气排空阀h10，将储存腔h7中的空气排尽待用。

本实施例，将磷蒸汽除尘后，送入所述二级换热器f和洗涤塔g，利于在收磷槽p中形成纯度较高的磷。

实施例2

如图2至5，本实施例的黄磷炉炉渣热能回收炉a，包括：筒体1，该筒体1内设有轴向贯穿该筒体1的用于将所述高温炉渣从该筒体1的入料口送至出料口的炉排2，邻近所述筒体1的端部分别设有与所述炉排2传动配合的传动轮3，所述筒体1内的炉排2的上层带底面下方分布有多个托辊。

所述筒体1的顶部分布有多个开口，各开口上设有的换热器5，各换热器5中的水输送管依次串联，低温水从邻近所述筒体1的出料口的换热器5的水入口输入，由于在所述水（优选软水）的流动方向上的各换热器5中的换热管温度逐级升高，从而适于使所述水被逐级加热，并达到较高的温度。

作为一种可选的方案，换热器5的水出口用于连接其他换热设备，用于生产热水、热空气或过饱和蒸汽等。

邻近所述筒体1的入料口设有一对用于进料并冷却凝固所述高温炉渣的碎料辊6，该对碎料辊6下方设有相邻平行设置的布料板18和布料辊4，用于将落入该布料板18和布料辊4之间的所述高温炉渣进一步冷却凝固后粉碎成颗粒状，并将该颗粒物料送至所述炉排2上。

换热器5用于高温炉渣余热回收；所述的碎料辊6、布料板18和布料辊4构成的冷却碎料装置用于冷却凝固高温炉渣并生成颗粒料，防止物料在冷却时结块，同时生成颗粒料后物料的散热面积大幅增加，利于物料的余热充分、快速释放，利于提高热能的回收率。

所述筒体1内、在所述布料辊4的下游并于炉排2上方设有刮料板7，以使所述炉排2上的物料分布均匀，利于物料的余热充分、快速释放，利于提高热能的回收率。所述刮料板7适于透风，依次穿过所述布料板18上的高温炉渣的热风适于通过该刮料板7并进入与该刮料板7相邻的所述换热器5中；该换热器5的用于排出换热空气的排气口经鼓风机17与所述的各鼓风嘴相连。

所述布料板适于透风，布料板的背面分布有多个用于向布料板上的所述高温物料高温炉渣鼓风的鼓风嘴。

如图2或6所述布料板18倾斜分布且其上端面为锯齿面；或该布料板18为弧度为45-90°、纵向设置的弧形板，且其用于承载所述高温物料高温炉渣热的凹面上分布有锯齿，弧形板的底部边缘邻近所述布料辊4的底部；所述布料辊4的柱面上分布有锥形凸起，用于将该布料板18上的物料粉碎并送至所述炉排2上。布料辊4与布料板18的配合使用，利于进一步碎化物料，进一步增加散热面积，利于物料的余热充分、快速释放，利于提高热能的回收率。

各换热器5顶部的用于排出换热空气的排气口分别连接有循环气管8，各循环气管8穿过所述筒体1的壁体并延伸至所述筒体1内，各循环气管8的出气口处于所述炉排2的上、下层带之间，以在筒体1内形成适于向上穿透所述炉排2的上层带并作用于所述换热器5的循环热气流；各循环气管8的出气口邻近所述炉排2的上层带的底面并朝上设置。采用循环热气流作用于相应的换热器5，避免了热空气的流失，同时无需补入外部冷空气，进一步提高了热能的回收率。

所述碎料辊6和布料辊4为夹套式冷却辊，该碎料辊6和布料辊4中的夹套部串联在与所述筒体1的出料口邻近的一对换热器5中的换热管之间。该碎料辊6两端中央设有空心转轴15，该对空心转轴15分别轴承配合于一对轴承座12上，且所述的一对空心转轴的外端口分别设有转动接头13，该碎料辊6通过所述的一对转动接头13串联一对换热器5中的换热管之间。

作为另一种实施方式，该碎料辊6的内壁设有沿该碎料辊的轴向分布的、用于加热所述水的螺旋式换热管11，该螺旋式换热管11为开口焊接在所述碎料辊内壁上的半圆管；螺旋式换热管11采用半圆管制成，使螺旋式换热管11内的水直接与碎料辊6的内壁接触，利于进一步提高热能的转换效率和热能回收率。

送入该对碎料辊6的所述水可以是新的冷水，也可以是从邻近所述筒体1的入料口的换热器5输出的热水；可根据外部所需的所述水的温度要求进行相应选择。

螺旋式换热管11的两端分别与固定于该碎料辊两端中央的空心转轴15的内端口相连，该对空心转轴15分别轴承配合于一对轴承座12上，且所述的一对空心转轴的外端口分别设有转动接头13，分别用于输入、输出所述水。该碎料辊6通过所述的一对转动接头13串联一对换热器5中的换热管之间。

作为第三种优先的方案，所述的一对碎料辊6的一侧相邻端的所述转动接头13的外端口相连，以使该对碎料辊6中的螺旋式换热管11串联后与邻近所述筒体1的入料口的换热器5的水出口相连，以进一步加热所述水，形成温度更高的水。

由于在加热过程中，所述水部分汽化，在邻近所述筒体1的入料口的换热器5顶部的水出口适于输出蒸汽，该蒸汽经止回阀与一汽包9相连。汽包9用于存储饱和蒸汽，用于向其他设备供热。用于输送所述蒸汽的管路适于进入所述汽包9并延伸至邻近该汽包9的顶部。

当所述水为水时，汽包9用于收集饱和蒸汽，汽包9底部的液态水出口经单向阀与所述换热器5底部的水入口相连。汽包9的一端设有液位计19，用于指示汽包9中的液态水位。

所述筒体1内且于所述炉排2的上层带下方设有多个相间分布的隔舱板10，各隔舱板10上设有适于使所述下层带穿行的矩形通孔，相邻的一对隔舱板10之间构成的腔体与一所述换热器5上下相对分布；所述的一换热器5的顶部排气口输出的热空气适于通过所述循环气管8送至该换热器5下方的所述腔体中。

作为优选的方案，由于传统的黄磷炉渣堆在冷却结晶后呈体积较大的块状物，该块状物整体硬度接近花岗岩，采用所述冷却碎料装置粉碎后，适于生成颗粒料，以便于作为建筑用颗粒料，实现了其回收利用。

所述碎料辊6的辊壁上分布有凸起14；一对碎料辊6工作时适于相向转动。

所述换热器5的底部呈喇叭状，各循环气管8上串设有处于所述筒体1外侧的高压送气风机16。

所述换热器5为立管式换热器，该换热器5内设有上下分布的螺旋式导风板，换热器5内的立式换热管轴向穿插在所述螺旋式导风板上。

所述黄磷炉炉渣热能回收炉的工作方法，包括：所述高温炉渣经所述筒体1的入料口上的一对碎料辊6冷却凝固后进入所述筒体1，并落至所述的布料板18和布料辊6之间，该布料辊6将所述高温炉渣进一步冷却凝固后粉碎成颗粒物料，并送至所述炉排2上；该炉排2上的颗粒物料加热所述筒体1内的空气并产生热空气，该热空气上升进入各换热器5，各换热器5顶部排出的换热空气经循环气管8进入所述筒体1内并送入所述炉排2的上、下层带之间，然后向上穿透所述上层带和该上层带上的颗粒物料，以形成空气换热循环。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例具有如下变型：

所述的碎料辊6两端中央分别设有入液、出液空心转轴；该对空心转轴分别轴承配合于一对轴承座12上，且所述的一对空心转轴的外端口分别设有转动接头13，分别用于连接输入、输出所述水的管体；所述螺旋式换热管11的出液端与所述空心转轴的内端口相连，所述螺旋式换热管11的入液端在该碎料辊6内并延伸至邻近所述出液空心转轴，以使新进入该碎料辊6内的水在该碎料辊6内预热后进入所述螺旋式换热管11，进行进一步加热，进而延长水的换热行程，提高换热效率。

作为一种优选的方案，所述的一对碎料辊6的一侧相邻的所述转动接头的外端口相连，以使所述水在该对碎料辊中串联换热，以进一步加热所述水，形成温度更高的水。

实施例4

在实施例2和3的基础上，本实施例具有如下变型：

所述的一对碎料辊6分别采用实施例1和2中的碎料辊6，且所述水从实施例1所述的碎料辊6中的所述螺旋式换热管11输出后进入实施例2所述的碎料辊6。

该炉排2上的颗粒物料加热所述筒体1内的空气并产生热空气，该热空气上升进入各换热器5，各换热器5顶部排出的换热空气经循环气管8进入所述筒体1内并送入所述炉排2的上、下层带之间，然后向上穿透所述上层带和该上层带上的颗粒物料，以形成空气换热循环。

Claims (10)

1.一种黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于包括：

黄磷炉炉渣热能回收炉，用于利用黄磷炉输出的高温炉渣换热生成饱和蒸汽并存储于一汽包中，利用该汽包中的饱和蒸汽进行发电的发电***的电源输出端与所述黄磷炉的电源输入端相连；

至少一个一级换热器，用于利用黄磷炉排出的热尾气加热水；

燃烧炉，通过燃烧从所述一级换热器排出的所述热尾气，以加热从所述汽包输出的热水以生成饱和蒸汽，然后送回所述汽包；

至少一个二级换热器，用于利用黄磷炉排出的磷蒸汽加热从所述一级换热器输出的水并生成饱和蒸汽，然后送入所述汽包；

洗涤塔，与所述二级换热器的磷蒸汽出口相连，用于洗涤所述磷蒸汽；

收磷槽，与所述的一级、二级换热器和洗涤塔的底部排放口相连。

2.根据权利要求1所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于：所述收磷槽通过一循环水泵与所述洗涤塔的洗涤水入口相连；

饱和蒸汽经发电***后生成的热水送回所述一级换热器和/或所述燃烧炉。

3.根据权利要求1或2所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于还包括：用于抽入新鲜空气的空气干燥器、用于加热该空气干燥器输出的干燥空气的空气换热器、用于将该空气换热器生成的热干燥空气送入所述燃烧炉的风机；

所述燃烧炉的尾气排放口与所述空气换热器的热源气体入口相连，以加热所述干燥空气。

4.根据权利要求1所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于：高温炉渣热能利用***包括：筒体（1），该筒体（1）内设有轴向贯穿该筒体（1）的用于将所述高温炉渣从该筒体（1）的入料口送至出料口的炉排（2）；

所述筒体（1）顶部的开口上设有换热器（5）；

所述筒体（1）的入料口设有一对用于进料并冷却凝固所述高温炉渣的碎料辊（6），该对碎料辊（6）下方设有相邻平行设置的布料板（18）和布料辊（4），用于将落入该布料板（18）和布料辊（4）之间的所述高温炉渣进一步冷却凝固后粉碎成颗粒状，并将该颗粒物料送至所述炉排（2）上。

5.根据权利要求4所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于：所述布料板（18）适于透风，布料板（18）的背面分布有多个用于向布料板（18）上的所述高温炉渣鼓风的鼓风嘴；

所述布料板（18）倾斜分布且其上端面为锯齿面；或该布料板（18）为弧度为45-90°、纵向设置的弧形板，且其用于承载所述高温炉渣热的凹面上分布有锯齿，弧形板的底部边缘邻近所述布料辊（4）的底部；

所述布料辊（4）的柱面上分布有锥形凸起，用于将该布料板上的物料粉碎并送至所述炉排（2）上。

6.根据权利要求5所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于：所述筒体（1）内、在所述布料辊（4）的下游并于所述炉排（2）上方设有刮料板（7），以使所述炉排（2）上的物料分布均匀；

所述刮料板（7）适于透风，依次穿过所述布料板（18）上的高温炉渣的热风适于通过该刮料板（7）并进入与该刮料板（7）相邻的所述换热器（5）中；该换热器（5）的用于排出换热空气的排气口经鼓风机（17）与所述的各鼓风嘴相连。

7.根据权利要求4所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于：所述筒体（1）顶部的开口分布有多个，各开口上的换热器（5）中的换热管依次串联，水从邻近所述筒体（1）的出料口的换热器（5）的入口输入；

各换热器（5）顶部的用于排出换热空气的排气口分别连接有循环气管（8），各循环气管（8）穿过所述筒体（1）的侧壁并延伸至所述筒体（1）内，各循环气管的出气口处于所述炉排（2）的上、下层带之间且各出气口邻近所述上层带的底面并朝上设置，以在筒体（1）内形成适于向上穿透所述上层带并作用于所述换热器（5）的循环热气流。

8.根据权利要求7所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于：所述碎料辊（6）的内壁设有沿该碎料辊（6）的轴向分布的、用于加热所述水的螺旋式换热管，该螺旋式换热管为开口焊接在所述碎料辊（6）内壁上的半圆管；

所述碎料辊（6）的两端中央分别设有入液、出液空心转轴；该对空心转轴分别轴承配合于一对轴承座上，且所述的碎料辊（6）中的螺旋式换热管通过该对空心转轴串联在与所述筒体（1）的出料口邻近的一对换热器（5）中的换热管之间；或，所述螺旋式换热管与邻近所述筒体（1）的出料口的一个或多个换热器（5）中的换热管的底部盘管并联；

所述螺旋式换热管的入液、出液端分别与所述入液、出液空心转轴的内端口相连；或，所述螺旋式换热管的出液端与所述出液空心转轴的内端口相连，所述螺旋式换热管的入液端在该碎料辊（6）内并延伸至邻近所述出液空心转轴。

9.根据权利要求8所述的黄磷炉热能综合回收利用***，其特征在于：所述筒体（1）内且于所述上层带下方设有多个相间分布的隔舱板（10），相邻的一对隔舱板（10）之间构成的腔体与一所述换热器（5）上下相对分布；所述的一换热器（5）顶部的排气口输出的空气适于通过所述循环气管（8）送至该换热器（5）正下方的所述腔体中；

所述换热器（5）为立管式换热器，该换热器（5）内设有上下分布的螺旋式导风板，换热器（5）内的立式换热管穿插在所述螺旋式导风板上。

10.一种黄磷炉热能综合回收利用***的工作方法，其特征在于包括：

黄磷炉炉渣热能回收炉利用黄磷炉输出的高温炉渣换热生成饱和蒸汽并存储于一汽包中，该汽包中的饱和蒸汽送入一发电***发电，该发电***向所述黄磷炉供电；

黄磷炉排出的热尾气送入一级换热器，以加热所述发电***输出的水；

黄磷炉排出的磷蒸汽送入二级换热器，以加热从所述一级换热器输出的水并生成饱和蒸汽，然后送入所述汽包； 

洗涤塔洗涤从所述二级换热器排出的磷蒸汽；

从所述的一级、二级换热器和洗涤塔的底部排放口排出的磷水混合液送入一收磷槽；所述收磷槽中的水经一循环水泵送入所述洗涤塔进行洗涤；

从所述一级换热器排出的所述热尾气送入一燃烧炉燃烧，以加热从所述汽包输出的热水和/或所述发电***输出的水，以生成饱和蒸汽并送回所述汽包；

新鲜空气经空气干燥器干燥后送入空气换热器加热，以生成热干燥空气；该热干燥空气经风机送入所述燃烧炉，与所述热尾气混合燃烧；

所述燃烧炉排放的尾气送入所述空气换热器，以加热所述干燥空气。

Images