Устройство для сжигания фосфорного шлама

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ФОСФОРНОГО ШЛАМА, содержащее камеры сжигания и дожигания/.соединенные между собой пережнмтш патрубком, узел подачи исходного шлама,с распыливакщим устройством, горелочныё устройства, отводящий патрубок продуктов сгорания и патрубок для отвода твердой минеральной части, отличающееся тем, что, с целью интенсификации работы устройства и повышения качества целевого продукта, камеры сжигания и дожигания установлены вертикально и параллельно друг другу, а ось пережимного патрубка расположена на расстоянии ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦМЛЮП

РЕСПУБЛИК

0% (n)

amiF 236 5

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й ILB TOPOIONh СВИДЕТЬ CTRV

- Ст.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

t (21 ) 3411100/29-33 (22) 18.01.82 (46) 23.06.83. Бюл.923 (72) М.Ы. Иаламов,и .В.М. Варфоломе« ева (71) Ленинградский государственный научно-.исследовательский и проектный институт основной химической проьыаленности (53) 628.54(088.8). (56) 1. Исламов М.И. Термическое обезвреживание сточных вод и шламов химической промааленности. Труды

Ленниигипрохим. Вып,9.Л., 1974, с.47, рис.24.

2. Исламов М.Щ. Пуск и наладка печей химических заводов. Л., "Химия"„

1980, с.143-145.

3. Исламов М.Ш. Пуск и наладка .печей химических заводов Л., Химия"

1980, с.134-141(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ФОСФОРНОГО ИЛАМА, содержащее камеры сжигания и дожигания, соединенные между собой пережнмник патрубком, узел подачи исходного илама с распыливакщим устройством, горелочные устройства, отводящий патрубок продуктов сгорания и патрубок для отвода твердой минеральной части, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации работй устройства и повышения качества целевого продукта, камеры сжигания и дожигания установлены вертикально и параллельно друг другу, а ось нережимного патрубка расположена на расстоянии ,(0,85-0,95) 4п от осей камер и по высоте на расстоянии (5,4-5,8}4к от оси отводящего патрубка, гдефн - диа-I метр пережимного натрубка, а патрубки для отвода твердой минеральной части выполнены ступенчатыми с внутренним выступом, равным

0,25 - 0,55 толщины футеров« кй. а

1024656

Изобретение относится к печам хи-. мической промыаленности, в частности к печам по переработке фосфорсодер жащих шламов - отходов фосфорного производства.

Известны однокамерные печи для 5 сжигания фосфорных шламов, представляющие собой цилиндроконическую камеру с узлом подачи исходного про.дукта, воздухоэаборными фурмами для подачи воздуха, необходимого для го- 1О рения, патрубиами для отвода продуктов сгорания, содержащих Фосфорный ангидрид, и расплавленного шлака.фосфорный шлам подается .через разливную трубу в верхнюю часть печи, растекается по стенкам, воспламеняется и горит. Воздух иа горение поступает иэ атмосферы через воздухаэаборные

Фуркаю за счет разрежения в печи, Продукты сгорания, содержащие ФосФорный ангидрид, по гаэоходу, подключенному к отсасывакщему вентилятору, направляются на конденсацию в.башню, гидратацин (1) .

Однако эта печь нмйт низку эф-» 25

Фективность работы из-за недостаточного времени пребывания частиц ФосФора в реакционном объеме, в результате чего целевая реакция процесса окисления сопровождается интен сивным образованием нежелательных О окислов низшего порядка. Кроме того; узел загрузки, выполненный и виде разливной трубы, не обеспечивает распыл фосфорного шлама, и при подаче в печь неравномерного по составу шла-35 ма отдельные крупные частиЦы Фосфора не успевают выгорать и попадают в кислоту, что категорически запрещено не только из-за пригодности кислоты, но и с точки зрения техники 4g безопасности. Получаемая кислота практически не находит применения в народном хозяйстве.

Известна также двухкамерная печь для сжигания фосфорных шламов, со- 45 держащая футерованные камеры сжигания и дожигания, вертикальные оси которых перпендикулярны друг другу, узел загрузки в виде разливной трубы, воздухозабориые формы для подачи воздуха, необходимого для горения, пат- 50 рубки дпя отвода продуктов сгорания,, содержащих фосфорный ангидрид, и расплавленного шлака. Работает эта печь аналогично указанной однокамерной печи Я . 55

В данной конструкции за счет наличия второй камеры время пребывания частиц фосфора несколько увеличивает-., ся, ио нужное качество конечного продукта не обеспечивается, так как

:содержание окислов. низшего. порядка велико. Кроме тож, данная кон струкция содержит все перечисленные недостатки одиокамериой печи. Ь

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для сжигания фосфорного шлама, содержащее камеры сжигания и дожигания, соединенные между собой пережимным патрубком, узел подачи исходного шлама с распыливающим устройством, горелочные устройства, отводящий патрубОк продуктов сгорания и патрубок для отвода твердой минеральной части (3) .

Камеры расположены перпендикулярно друг другу, а пережимной-патрубок размещен на одной оси с камерой дожи» гания и отводящим патрубком продуктов сгорания, Ограничивается производительность печи нз-эа низкого качества получаемого целевого продукта, .поскольку вертикальные оси камеры сжигания и.дожигания расположены перпендикулярно друг другу, .а пережимной патрубок, камера дожигания и отводящий патрубок продуктов сгорания, содержащих

Фосфорный ангидрид, расположены на одной осн, рабочий поток движется прямолинейно "на проход" по самому короткому пути с наименьшим временем контакта частиц Фосфора с раскаленным окиелителем, в результате чего Иепрореагировавиие частищл попадают s целевой продукт, ухудшая era -качество., Чтобы не допускать получения некондиционного целевого продукта,.скорость движения рабочего патока, а следовательно, и производительность устрой». ства приходится строго ограничивать.

Кроме того, патрубки для отвс43а твердой минеральной части s виде расплавленного шлака, имеющий цилиндрическую форму, не обеспечивает бесе перебойное удаление шлака. Имеет место эарастаиие выходного отверстия расплавленным шпаком, что приводит к останову печи для чистки патрубка и, как следствие, к снижению производительности печи.

Цель изобретения - интенсификация работы устройства за счет увеличения допустимых скоростей рабочего потока и повышение качества целевого продук та эа счет увеличения времени пребывания продуктов сгорания в высомиотемпературных условиях камер.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сжигания фосфорного шлама, содержащем камеры сжщ ания и дожигания, соединенные между собой пережимным натрубкои, узел подачи .исходного шлама с расцииивающии устройством, горелочные устройства, отводящий патрубок продуктов сгорания и патрубок для отводе твердой минеральной части, камеры сжигания и дожигания установлены вертикально и параллельно друг другу, а ось пережимного патрубка расположена на рас1024656 стоянии (0,85-0,95)ДП от осей камер, и по высоте на расстоянии <(5,4-5,8)дв

QT ocH отводящего патрубка, где дп диаметр пережимного патрубка, а патрубки для отвода твердой минеральной части выполнены ступенчатыми с внут- 5 ренним выступом, равным 0,25-0,55 толщины футеровки.

Вертикальное расположение камер, сжигания и дожигания создает воэмож« ность закручивания рабочего потока, 10 при этом движение его осуществляется по спирали, а не прямолинейно, как это имело место при перпендикулярном расположении осей камер. В результате этого увеличивается путь прохожде-gg ния частиц фосфора и время контакта частиц Фосфора с раскаленным окислителем, что создает наиболее благонри. ятные условия протекания целевой реакции процесса окисления фосфора, сво „, дя до минимума образование нежелатель" ных окислов низшего порядка, содержание -которых в товарной продукции определяет ее качество и пригодность применения в народном хозяйстве.

Кроме того, в предлагаемом устрой-25 стве допускается увеличение скорости рабочей среды, а следовательно,,и производительности в 2-2,5 раза по . сравнении с известным, не ухудшая при .этом качества получаемой кислоты.

Ось пережнмного патрубка располо жена на расстоянии (0,85-0,95)М от

В табл.1 приведены результаты

ЗО,лабораторных испытаний, проведенные на известном и предлагаемом устройст-! ве.

Таблица

Постигнутые результаты

° е юю м » В « юю юм а

Скорость рабочей среды отно сительно поперечу ного сечения камер м/с

Признаки емй ебывам я часц фос-фо

s реакци яам объе, с

Устройство еРо8, Известное

4,2

3,8

0 0126

0 ° 0142

0,73

1,02

Предлагаемое

Горизонтальная ось пережимного патрубка находит» ся на расстоянии

А от осей камер

A-0 Мп 9,8

14,5

18 2

A 08dn . 9 8

14,5

18,2,6,3

5,5

4,9

6,3

5,5

4,9

0,38

0,4

0,45

0,004

0,006

0,0075

0,004

0,006

0,0075

0,35

0,38

0,42

Горизонтальная 6,2 ось пережимного патрубка находится на одной оси с камерами

:горизонтальных осей камер печи, где ! 85» диаметр пережйглного патрубка. Этб .обеспечивает тангенциальный вход s пережимной паэрубок и тангенциальный выход из него рабочей среды, что способствует большему закручиванию рабочего потока, при этом удлиняется путь прохождения .частиц фосфора в реакционном объеме и увеличивается время контакта частиц фосфора с раскаленным окислителем, тем самым интенсифицируется процесс за счет уве личения допустимых скоростей. рабочего потока и улучшается качество целевого продукта. Изменение этого размера s сторону уменьшения или увеличейия нарушает плавный тангенциальный вход и выход потока по касательной, нарушая его аэродинамику, уве:личивая местные сопротивления и снижая закручивание потока. При этом ., уменьшается время пребывания частиц фосфора в реакционном объеме, а следовательно, уменьшается и время контакта частиц фосфора с раскаленным окислителем, что приводит к ухудше,нию качества целевого продукта и сни жению допустимых скоростей рабочего потока.

1024656

ПРодолжение табд. 1

Достигнутые результаты

Качество получаемой кислоты

Признаки

Скорость рабочей среды относительно поперечного сечения камер м/с

Устройство

Время пребывания частиц фосфора в реакционном объеме, с содержание низших окислов, в пересчете на HqPOy ф содержания фосфора, %

9,8

14,5

18,2

9,8

14,5

18,2

Следы 0 3

A=0,85dh

6,3

То же

lI ll

0,3

0,37

5,5

4,9

6,3

5,5

A=0,9 gn

Следы 0,3

0,3.

0,37

То же

It И

4,8

Следы О, 3

A=-0,95 о1) 6,3:

5,5

4,9

6,3

5,5 4,9

9,8

14,5

18,2

9,8

14,5

18,2

То же 0,3

0,37

Следы, 0,38

A= оп

0,002 0,4

0,004 0,42

Как видно иэ табл.1,кислота лучшего качества с содержанием фосфора в ней — следы и остаточных низших З5 окислов в пересчете на Н5РО =0,33 (позиция 3,4,5) получается при расстоянии, горизонтальной оси пережимного патрубка от осей камер в пределах (0,85-0,95)ДП, создающем, 40 воэМожность увеличения скорости до

14,5 м/с и необходимого времени пребывания 5,5 с без ухудшения качества кислоты..При расстоянии горизонтальной оси щ пережимного патрубка от Ьсей камер

= 0,8бп(позиция 2) содержание фосфора в кислоте 0,004 — 0,006% и. остаточных низших. окислов 0,35-0,38% при скорости рабочего потока 14,5 м/с и времени пребывания 5,5 с,увеличение скорости потока до 18,2 м/с сокрашает время контакта частиц фосфора с раскаленным окислителем до

4,9 с и еще болвше снижает качество кислоты (содержание фосфора в кисло- те 0,075%. содержание низших окислов в пересчете на Н1Р03 0,42%,}. Аналогичные результаты наблюдаются при увеличении расстояния горизонтальной оси пережимного патр бка от бсей камер до 1,0dn (позиция 6) ., Ось пережимного патрубка располокена по высоте до оси отводящего патрубка камеры дожигания на расстоянии (5, 4-5, 8 ЯП > где П - диаметр пережимного патрубка. Этим изменяется путь рабочего потока и обеспечивается необходимое время пребывания частиц фосфора в реакционном объеме до

6,6-7,2 с.

Изменение этого соотношения в сторону уменьшения не обеспечивает необходимого времени пребывания рабочего потока в реакционном объеме, что приводит к ухудшению качества целевого продукта, Изкенение этого ссот ношения в сторону. увеличения нецелесообразно, так как приводит к увеличению неоправданных затрат на строительство устройства, не улучшая при этом качества конечного продукта.

В табл.2 приведены результаты испытаний, проведенные на предлагаемом устройства.

1024656

Таблица .2

Достигнутые результаты

Время пребывания частиц фосфора в реакционном объ еме, с.

Скорость рабочей среды относительно поперечного сечения камерi м с Признаки

14,5

14,5

14,5

5,5

6 1

Следы О, 3

То же 0,28

B=58i1

В5., 2dn

Отсутству-0,25 ют

То же

6,3

В 5,436

В 5,6(п

В=5,8clD

В б JN

В=6,2дп

14,5

14,5

14,5

14 5

14,5

0,2

0,185 бсб

6,9

7,2

7,5

7,8

0,175

0,17

Оу17.

Как видно иэ табл.2, кислота луч Мего качества при.отсутствии фосфора в ней и остаточном содержании низших окислов в пересчете на И РО, равным 0,2-0,175%, что соответствует кислоте первого сорта (по ГОСТУ 35

10678-76 нормированное содержание низших окислов в пересчете íà НуРОу

0 2%), получается при расстояниях по высоте от горизонтальной оси пережимного патрубка до отводящего пат-4О рубка, равных:(5,4-5,8)dh . При расстоянии, равном 5,2Дп, остаточное содержание низших окислов получается

0,25%,.что выходит за пределы норьи для кислоты первого сорта.

Расположение отводящего патрубка по высоте на расстоянии бда от. гориэонтальной оси пережимного патруб-: ка нецелесообразно экономически, так как дальнейшее уменьшение . содержа,ния низших окислов™ не требуется, а ка.50 питальнне затраты возрастают.

Футерованный патрубок для отвода твердой минеральной части, выполненный ступенчатым с внутренним высту- пом, равным 0,25-0,55 толщины футе 55 ровки, обеспечивает траекторию полета удаляемюх частиц твердой минеральной части, которая позволяет удаляемым частицам твердой минеральной части проваливаться в выходное отверстие, 6р не касаясь стенок патрубка, что обеспечивает работу печи беэ остановок на чистку паюрубка, увеличивает рабочее время печи, а следовательно, н ее производительность.

Расстояние по высоте

От горизонтальной оси пережимного патрубка до отводного патрубка В

В4 сЬ. При внутреннем . выступе меньше

0,25 толщины футеуювки удаляемие частицы будут налипать на стенках выходного патрубка затрудняя удаление шлака, что приводит к вынужденной чистке патрубка, связанной с остановкой печи, и, как следствие, к снижению производительности печи. увеличение внутреннего выступа больше 0,55 толщины футеровки нецелесообразно, так как это приводит к неоправданному увеличению диаметра выходного патрубка.

На фиг.1 представлена печь для сжигания фосфорного шлама; разрез, на фиг.2 - сечение A-A на фиг.1.

Печь,для скигания фосфорного шлама содержит футерованные цилиндро-. конические камеру 1 сжигания и камеру 2 дожигания, вертикальные оси хоторык параллельны. В крымске 3 камеры 1 сгорания размещен узел подачи исходного сырья с распыпивающим устройством 4 и эавихрителем 5 воздуха. В верхней части камеры сжигания установлены тангенциально в два ряда по высоте горелочные устройства б. Камеры сжигания и дожигания соединены между собой пережимным патрубком 7, ось,которого расположена на расстоянии (0,85-0,95) дп от.осей камер печи, где dh - диаметр пережимного патрубка. В нижней кони-ческой части камеры 1 сжигания и камеры 2 дожигания расположены футерованные патрубки 8 для отвода минеральной твердой фазы в виде рас1024656

10 плавленного шлака, выполненные ступенчатыми с внутренним выступом 9, Равныл (0,25-0,55) толщины Футеровкн. В верхней части камеры 2 дожигания на расстоянии (5,4-5,8)dn где

3п-.диаметр пережимного патрубка, bi 5 оси пережимного парубка 7 распо-. ложен футерованный отводящий натрубок 10 продуктов сгорания, содержащих Фосфорный ангидрид.

Печь для сжигания фосфорного шлама работает следукщим образом.

Фосфорсодержщзий шлаи через:узел подачи исходного сырья с распыливаю щим устройством 4, расиоложвнныи

i крнаие 3 камеры 1 сжигания, в расплавленном виде поступает в камеру .

1 сжигания. Воздух на горейие фосфо-. ра подается в камеру 1 сжигания че-: рез завихритель 5 воздуха. Установленные в верхней части камеры 1 сжигания горелочнне устройства 6 обеспечивают поддержание заданной температуры в случае подачи Фосфорного шлама с пониженным содержанием

Фосфора, которнй ие может гореть самостоятельно. В apoaiecce окисления

Фосфорного шлама i камере сжигайия образуются продукты сгорания, со. держащие Фосфорный ангидрид и низшие окислы фосфора. твердые минеральные, части, находящиеся i шламв, плавятся; ЗО и двпрерывно удаляются из цвчи через футероваиный отводящий патрубок

8 выполненный ступенчатым.с внутреннии внступои 9, равным (0,25-0„5$} толщины футеровки, нв соприкасаясь 35 при этом со стенками патрубка, прв- ло сраняя вюо теи сежим от sadsiassa.

Продукты сгорания, содержащие Фоефорный ангидрид и низшие окислы фосфора, из камеры 1 сжигания по .пережимному патрубку 7 поступают закрученным потоком в нижнюю, часть камеры 2 дожигания. Далее закрученный поток продуктов сгорания по спирали поднимается вверх к выходному патрубку

10, расположенному на расстоянии (5,4-5,8)Й, 1где,dh..- диаметр пережимного патрубка. Ири такой компанов ке становится возможным увеличение скорости рабочего потока, обеспечивается йанбольший контакт непрореаги- ровавших.до .конца частиц фосфора с раскаленныи окислителем,. увеличивается время для протекания целевой реакции, по которой Получается фосфорный ангйдрид с.минимальным содержа-нием недоокисленного фосфора и.низших окислов.:,, -. йолученный фосфорный ангидрид че" реэ отводящий патрубок 10 направляется в башню .гидратации- для конденсации с получением Фосфорной кислоты.

Конструкция печи.позволяет получит@ фосфорную кислоту 1 сорта за счет. снижения содержания нйэших окислов.в целевом продукте в 4-5 рйз и гарантие рованного отсутствия элементарного фосфосфора, повысить првизводительность йвчи в два раза.за счет .создания возможности увеличения .скорости рабочего потока и.времени пребывания продуктов сгорания в реакционном объеме с получением кондиционного целевого продукта, а также исключить простои печи на чистку цатрубка для отвода твердой минеральной части.

1024656

Фюа2

Составитель Т. Лепахнна

Редактор В. Лазаренко Техред: В.Далекорей Еорректор Л. Бокшан

ЮФФВФЬ Ю%ВВ

Заказ 4368/32 .амирам 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного койитета СССР по делам изобретений и открытий а

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д.,4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уигород..ул. Проектная, 4