可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉及钙镁磷肥生产工艺的制作方法

1.本发明属于钙镁磷肥生产技术领域，特别是一种可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉及钙镁磷肥生产工艺。


背景技术：

2.已知国内的钙镁磷肥生产工艺有两种：
3.1高炉法，此工艺技术简单，生产粗放，有以下缺点和不足：
4.(1)炉体为普通铁板制作，没有保温措施，主反应段需要用大量的冷水喷淋，高温的炉体极易发生变形，存在生产安全隐患；
5.(2)炉体无任何保温措施，大量的热量通过炉体自然散失，产品能耗极高；吨产品消耗，折合标煤能耗一般需要500kg左右；
6.(3)原料在炉内反应需要大量的煤直接燃烧加热；
7.(4)高温烟气(1000℃)的热量不能有效利用，也是对能源的极大浪费。而且烟气温度过高，也不易直接进行有效的脱硫脱硝除尘的环保处理。
8.2换热式池炉法，此池炉工艺技术落后，生产效率低，有以下缺点和不足：
9.(1)换热式池炉，此池炉结构在工业池炉中已经属于低效、落后的池炉结构形式；
10.(2)采用换热式池炉生产，烟气不换向，不能充分利用余热加热助燃空气，能源利用率低；
11.(3)换热式的碹顶结构，使得中间部分的大碹一直处于高温环境中，池炉使用寿命低，一般1～2年就要冷修一次；
12.(4)池炉运行温度低，产品质量和产量均比较低，熔化率只有1.5～2.0吨 /m2·
天。
13.以上两种传统生产方式，在生产效率、环境保护、能源利用、安全方面均存在一定劣势，也是国家出于环保和能源角度考虑，有可能成为将来要在钙镁磷肥行业禁止的生产方式。


技术实现要素：

14.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉，其结构稳定，使用寿命长，生产的产品质量可靠。
15.本发明的另一目的是提供一种钙镁磷肥生产工艺，利用上述的蓄热式马蹄焰池炉，其可以有效解决传统工艺的问题，实现钙镁磷肥工业化生产的技术革新，大大提高单炉产能，降低生产成本，达到绿色、环保、高效、节能的生产要求。
16.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
17.一种可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉，包括蓄热室及熔化池；
18.该蓄热室内部设有用于蓄热的筒型砖，底部设有烟道，该蓄热室顶部设有小炉；
19.该熔化池顶部设有熔化部，与该小炉连接；该熔化池远离该蓄热室一侧设有分配
料道，该分配料道外侧设有若干出料口；该熔化池底面由下到上依次设有保温层、耐热层、捣打料层、铺面砖层；该熔化池侧壁由内到外依次设有池壁砖层和保温层；该池壁砖层包括若干依次相接的池壁砖，相邻池壁砖的纵向接触面设有半圆形的凹凸定位结构；该保温层包括若干依次相接的保温板，且相邻的保温板之间具有竖向间隙，与相邻的池壁砖之间的竖向接缝对齐；
20.该熔化池内靠近该分配料道的一侧设有挡墙，该挡墙将该熔化池分隔为第一熔化池和第二熔化池，该挡墙底部设有流液洞连通该第一熔化池和第二熔化池，该第二熔化池顶部与该分配料道连通；该挡墙顶部设有过火洞，将该熔化部和该分配料道连通；该熔化池底部设有磷铁泄料口和鼓泡装置。
21.进一步的，所述分配料道顶部设有开度可调的调温烟囱。
22.进一步的，所述熔化池侧面设有加料口，该加料口顶部设有密封的加料仓，该加料仓与自动加料机的出口连接；该自动加料机与所述熔化池内的液面传感器连接。
23.进一步的，所述鼓泡装置设有鼓泡频率调节装置和鼓泡直径调节装置。
24.进一步的，所述池壁砖为电熔铸锆刚玉砖。
25.进一步的，所述小炉设有加热装置，该加热装置包括全氧式加热装置和电辅助加热装置。
26.一种钙镁磷肥生产工艺，利用所述的可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉，包括下列步骤：
27.a.将原料磷矿石或磷尾矿配以石英砂、白云石混合均匀，制成配合料；
28.b.将该配合料通过自动加料机连续地加入所述蓄热式马蹄焰池炉内的加料口；
29.c.将该配合料在熔化池内，经所述小炉的喷火口喷出的火焰加热，熔化成液态钙镁磷肥；
30.d.通过熔化池内的挡墙过滤表面浮渣，液态钙镁磷肥从挡墙底部的流液洞流入所述第二熔化池，并进入所述分配料道；同时，通过熔化池底部的磷铁泄料口排出产物中磷铁，通过熔化池底部的鼓泡装置向液态钙镁磷肥中鼓入气泡；
31.e.液态钙镁磷肥在通过所述过火洞进入所述分配料道内的热量的加热下，通过分配料道的出料口出料，进入水淬槽内，钙镁磷肥水淬形成玻璃态颗粒，经过螺旋捞料机捞出；
32.f.熔化部的高温尾气经过所述蓄热室换热后通过烟气环保处理系统处理，达标排放。
33.进一步的，所述步骤a中的磷矿或磷尾矿为颗粒度≤20mm的粉料，所述石英砂、白云石为粉状原料。
34.进一步的，所述步骤c中的熔化池的熔化温度为1520～1550℃，压力为 0～10pa。
35.进一步的，所述步骤e中，调节所述分配料道顶部的调温烟囱，控制出料温度。
36.本发明的有益效果是：本发明可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉及钙镁磷肥生产工艺，采用蓄热式马蹄焰池炉法生产钙镁磷肥，改变了传统的高炉或换热式池炉生产工艺方式，改变了池炉结构形式和选用的耐火材料种类。池炉可在1520～1550℃长期稳定高温运行，实现了池炉单位熔化面积钙镁磷肥产能的大幅度提高，从而也降低了吨产品的能源消耗量。高效的蓄热式马蹄焰池炉生产工艺，提高了原料的转化率和产品质量，并且最大
程度的提高了池炉的炉龄，解决了钙镁磷肥传统生产工艺采用的高炉、换热式池炉产能和熔化率低以及高频率冷修周期的问题，降低了企业在池炉建设和冷修方面的成本，并且实现了自动控制液面、连续稳定出料、烟气和产品水淬环节环保处理，加料口自动收尘，大幅度降低了工人劳动强度，改善了工人工作环境。
附图说明
37.图1是本发明可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉的结构示意图。
38.图2是本发明可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉的熔化池的俯视图。
39.图3是图2中a处的放大示意图。
40.图4是本发明可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉的池壁砖和保温板处的结构示意图。
41.图5是本发明可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉的挡墙处的结构示意图。
具体实施方式
42.以下将以具体实施例结合附图来说明本发明的结构和所欲达到的技术效果，但所选用的实施例仅用于说明解释，并非用以限制本发明的范围。
43.如图1所示，本发明提供一种可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉，包括蓄热室1及熔化池2。
44.该蓄热室1内部设有用于蓄热的筒型砖，底部设有烟道，该蓄热室1顶部设有小炉3。该小炉3设有加热装置，该加热装置包括全氧式加热装置和电辅助加热装置。
45.如图1-图4所示，该熔化池2顶部设有熔化部4，与该小炉3连接。该熔化池2远离该蓄热室1一侧设有分配料道5，该分配料道5外侧设有若干出料口51。该熔化池2底面由下到上依次设有保温层21、耐热层22、捣打料层23、铺面砖层24。该熔化池2侧壁由内到外依次设有池壁砖层6和保温层7。该池壁砖层6包括若干依次相接的池壁砖61，材料为电熔铸锆刚玉砖。相邻池壁砖 61的纵向接触面设有半圆形的凹凸定位结构62，该半圆形的凹凸定位结构62 使得相邻池壁砖61的接缝中部具有弧线，而非直线，利用熔化后的物料的粘度大，防止液体物料外渗。该保温层7包括若干依次相接的保温板71，且相邻的保温板71之间具有竖向间隙72，与相邻的池壁砖61之间的竖向接缝63对齐。本发明的池壁砖61的结构可以防止高温液料泄漏，保证池壁砖61缝隙处不易被侵蚀从而提高池炉整体的使用寿命，而其接缝与保温板71的竖向间隙 72的对应，可以让池壁砖61通过保温板71的间隙自然冷却，或通过独立的冷却设备进行独立冷却。
46.如图2所示，该熔化池2侧面设有加料口25，该加料口25顶部设有密封的加料仓，该加料仓与自动加料机的出口连接。该自动加料机与该熔化池2内的液面传感器连接。加料仓至自动加料机之间为密封连接，自动加料机也是密封的，自动加料机与熔化池内液面设计有连锁自控变频装置，实现自动环保加料。
47.如图5所示，该熔化池2内靠近该分配料道的一侧设有挡墙8，该挡墙8 将该熔化池2分隔为第一熔化池2a和第二熔化池2b，该挡墙8底部设有流液洞81连通该第一熔化池2a和第二熔化池2b，该第二熔化池2b顶部与该分配料道5连通。挡墙8可有效阻挡浮渣随物料流出熔化池2，浮渣被挡在第一熔化池2a内，高温下继续熔化直至完全反应。该挡墙8顶部设有
过火洞82，将该熔化部4和该分配料道5连通，以有效维持出料稳定、顺利。过火洞82的设计有效避免了传统池炉生产时出料口51堵塞的问题，提高了生产安全性，降低了工人劳动强度。该分配料道5顶部设有开度可调的调温烟囱52，以调节分配料道5的料液的温度，防止温度过高或过低。
48.该熔化池2底部设有磷铁泄料口26，可随时排出物料反应过程中产生的磷铁，既保证了产品的纯度，也提取了高附加值的磷铁产品。该熔化池2底部设有鼓泡装置9。优选的，该鼓泡装置9设有鼓泡频率调节装置和鼓泡直径调节装置，使得脉冲频率可调，鼓泡直径可控，有利于提高熔化效率和熔化质量。
49.本发明还提供一种钙镁磷肥生产工艺，利用上述的可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉，包括下列步骤：
50.a.将原料磷矿石或磷尾矿配以石英砂、白云石混合均匀，制成配合料；
51.b.将该配合料通过自动加料机连续地加入所述蓄热式马蹄焰池炉内的加料口；
52.c.将该配合料在熔化池2内，经所述小炉3的喷火口喷出的火焰加热，熔化成液态钙镁磷肥；
53.d.通过熔化池2内的挡墙8过滤表面浮渣，液态钙镁磷肥从挡墙8底部的流液洞81流入所述第二熔化池2b，并进入所述分配料道5；同时，通过熔化池2底部的磷铁泄料口26排出产物中磷铁，通过熔化池2底部的鼓泡装置9 向液态钙镁磷肥中鼓入气泡；
54.e.液态钙镁磷肥在通过所述过火洞82进入所述分配料道5内的热量的加热下，通过分配料道5的出料口51出料，进入水淬槽内，钙镁磷肥水淬形成玻璃态颗粒，经过螺旋捞料机捞出；本步骤中，可以通过调节该分配料道5顶部的调温烟囱52，控制出料温度，保持良好的物料形态；
55.f.熔化部4的高温尾气经过所述蓄热室1换热后通过烟气环保处理系统处理，达标排放，实现无毒、无污染生产。本步骤中，可选用国际成熟的烟气环保处理工艺：干法脱硫脱酸 陶瓷黄管脱硝脱氟除尘一体化烟气环保处理工艺，环保处理后，即可达到国家和地方有关烟气排放标准后排放。尤其是对于目前钙镁磷肥生产所产生的含氟、含磷、含硫烟气的处理，十分有效，也有效解决了黄磷厂生产带来的尾气污染和处理难题。
56.具体来说，所述步骤a中的磷矿或磷尾矿为颗粒度≤20mm的粉料，所述石英砂、白云石为粉状原料，颗粒度为：0.1mm～0.6mm的＞90％。在一个实施例中，配合料，使用磷尾矿以及石英砂、白云石的混合物，按照两者重量比例为52：48制成配合料。当配方中的其它原料成分波动较大时，用石英砂或白云石作为补充和调整。
57.另外，所述步骤c中的熔化池的熔化温度为1520～1550℃，压力为0～10pa，比传统换热式池炉的熔化温度提高近200℃，极大提高了熔化效率和产品质量，挡墙的设置可进一步使物料完全熔化，原料转化更完全，产品中杂质含量低，高温熔化工艺使得池炉对原料的配比及品质要求宽泛，兼容性好。传统的换热式池炉熔化率一般为1.0～1.2t/
㎡
，本发明的产品熔化率可高达2.5～3.0t/
㎡
，熔化率可提高一倍以上。
58.本发明蓄热式马蹄焰池炉燃料可选种类多，比传统高炉、换热式池炉对燃料的适应性好，可利用各类工业尾气等燃料资源，例如可使用发生炉煤气、天然气、焦炉煤气及黄磷尾气等工业尾气、重油、石油焦粉、煤粉，轻烃类燃料等。
59.熔融的液态钙镁磷肥高温时粘度低，低温时粘度迅速变大，针对此特性，本发明采
取以下措施保证平稳安全生产进行：
60.(1)由于池窑从冷态到高温过程中，容易引起池壁砖膨胀变形，引起池壁砖接缝处漏料。熔化池的池壁砖采用“锁砖”结构，及半圆形凹凸定位结构，尤其是加料口区域，使得即使有漏料的地方，由于接缝的截面有弧形，相当于延长了漏料的外渗路程，在外渗的过程中，由于温度下降，粘度迅速增大，最终不会外渗。
61.(2)熔化池的池壁砖接缝处可使用风管独立冷却，其余砖体部位则做保温处理，既防止了液体穿过池壁砖缝隙而发生泄露，又提高了池壁砖的保温效果，起到节能降耗和安全生产兼顾的作用。
62.(3)出料口采用过火洞结构，利用熔化部的热量对分配料道内持续进行加热并恒温。在分配料道顶部设置温度调节烟囱，对池炉内料液温度变化和燃料不稳定带来的火焰温度变化，进行有效调节，稳定了出料口的温度，液料流出顺畅，也避免了传统池炉出料口液料板结，影响生产的问题。
63.(4)本发明在熔化池内设置钙镁磷肥滤渣装置，即挡墙，配合料在池炉内高温下熔化，液面容易形成浮渣，在池炉内设置了带流液洞的挡墙，所有熔化后的液体只能通过底部的流液洞，流入第二熔化池内后，进入出料区域。
64.(5)本发明在熔化池内设置鼓泡装置，鼓泡装置加快了高温熔融液体的流动，消除了结石和浮渣，促进熔液的均化，可提高产品质量。鼓泡装置使液体流动加快，增大了液内的传热，加快了熔化、澄清和均化过程，提高了池炉的熔化能力，增加了出料量。
65.(6)本发明池炉采用水平式结构形式，区别于传统的高炉，液面非常稳定，出料流速平稳、可控。
66.本发明可滤浮渣和除铁的蓄热式马蹄焰池炉，区别于传统的低效率的换热式池炉，本发明的池炉生产工艺，从根本上改变了余热利用方式，整个生产系统清洁、高效、节能。
67.本发明是以所述的权利要求所限定的。但基于此，本领域的普通技术人员可以做出种种显然的变化或改动，都应在本发明的主要精神和保护范围之内。