一種循環(huán)流化床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床，至少包括用于制備磷的氧化物的流化還原室、旋風(fēng)分離室和氧化室，其特征在于，流化還原室設(shè)置有降速分離部，在非正壓的流化還原室進(jìn)行還原反應(yīng)的流化物料在降速分離部進(jìn)行氣固一級(jí)分離后流入旋風(fēng)分離室內(nèi)進(jìn)行氣固二級(jí)分離，其中，旋風(fēng)分離室內(nèi)的中心筒在非正壓的條件下高溫分離出的氣態(tài)物料上升至氧化室進(jìn)行氧化反應(yīng)，高溫分離出的物料渣由旋風(fēng)分離室底部的吹渣燒嘴噴出的高溫?zé)o氧氣體沿回渣管道的輸送方向吹送回流化還原室。本發(fā)明的循環(huán)流化床可實(shí)現(xiàn)充分利用物料，提高物料利用率的效果，并且通過(guò)回渣口的物料進(jìn)一步被吹渣燒嘴內(nèi)的加熱氣體加熱，可以減少能量的利用，起到節(jié)能作用，有利于環(huán)保、節(jié)能。
【專利說(shuō)明】
一種循環(huán)流化床
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及循環(huán)流化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種循環(huán)流化床。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有市場(chǎng)上的循環(huán)流化床，包括還原反應(yīng)室、氣固分離室和氧化室。氣固分離室的壓強(qiáng)小于還原反應(yīng)室的壓強(qiáng)，因此氣固分離室分離出的物料渣在氣壓的作用下很難返回至還原反應(yīng)室進(jìn)行循環(huán)利用?，F(xiàn)有技術(shù)采用返料風(fēng)機(jī)將物料渣吹回還原反應(yīng)室內(nèi)使物料進(jìn)行循環(huán)。但是目前風(fēng)機(jī)一般只能承受低于300°C的溫度，而物料的溫度可以高達(dá)1100?1400°C。采用風(fēng)機(jī)會(huì)使還原反應(yīng)室內(nèi)的溫度不足從而影響物料的還原反應(yīng)效率?，F(xiàn)有市場(chǎng)上的循環(huán)流化床對(duì)磷礦只進(jìn)行一次分離，分離后的氣態(tài)磷還存在微小的雜質(zhì)，因而單質(zhì)磷的純度較低，從而得到磷的氧化物的品質(zhì)較差。
[0003]中國(guó)專利(CN1207513C)公開(kāi)了一種循環(huán)流化床爐，包括:使被供給到內(nèi)部的處理物進(jìn)行流動(dòng)的流化床、對(duì)自該流化床排出的排氣進(jìn)行固氣分離并收集固態(tài)組分的旋風(fēng)分離器、將在該旋風(fēng)分離器中被收集的所述固態(tài)組分送回到所述流化床的回流管、在該回流管上，具有除去滯留在該回流管內(nèi)的所述固態(tài)組分的堵塞抑制裝置，其特征在于，所述堵塞抑制裝置，為給予所述回流管以振動(dòng)的振動(dòng)裝置。該專利公開(kāi)的循環(huán)流化床爐抑制回流管內(nèi)的上述固態(tài)組分的阻塞，并且將流動(dòng)介質(zhì)可靠地送回到流化床中，通過(guò)使處理物穩(wěn)定且可靠的流動(dòng)來(lái)進(jìn)行處理。但是，該專利固態(tài)分離的效率不高，且回流的固態(tài)組分回流的速度緩慢，需要堵塞抑制裝置防止回流管阻塞。因此，市場(chǎng)上迫切需要一種能夠提高固氣分離效率且固態(tài)物料回流迅速的循環(huán)流化床。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供一種循環(huán)流化床，至少包括用于制備磷的氧化物的流化還原室、旋風(fēng)分離室和氧化室，其特征在于，
[0005]所述流化還原室設(shè)置有降速分離部，
[0006]在非正壓的所述流化還原室進(jìn)行還原反應(yīng)的流化物料在所述降速分離部進(jìn)行氣固一級(jí)分離后流入所述旋風(fēng)分離室內(nèi)進(jìn)行氣固二級(jí)分離，其中，
[0007]所述旋風(fēng)分離室內(nèi)的中心筒在非正壓的條件下高溫分離出的氣態(tài)物料上升至所述氧化室進(jìn)行氧化反應(yīng)，高溫分離出的物料渣由所述旋風(fēng)分離室底部的吹渣燒嘴噴出的高溫?zé)o氧氣體沿回渣管道的輸送方向吹送回所述流化還原室。
[0008]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述吹渣燒嘴在旋風(fēng)分離室上的噴口是按照燒嘴中心軸線的延長(zhǎng)線與所述回渣管道的中心軸線重合的方式設(shè)置在所述旋風(fēng)分離室的側(cè)壁上。
[0009]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述流化還原室、所述旋風(fēng)分離室和所述氧化室的溫度范圍為1000?1750°C，其中，所述氧化室的溫度高于所述流化還原室和所述旋風(fēng)分離室的溫度。
[0010]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述流化還原室、所述旋風(fēng)分離室和所述氧化室的非正壓壓強(qiáng)為-0.02?-0.35kPa，其中，所述流化還原室的壓強(qiáng)Pl、所述旋風(fēng)分離室的壓強(qiáng)P2和所述氧化室的壓強(qiáng)?3的關(guān)系為:？1>?2>?3。
[0011]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述降速分離部以擴(kuò)張直徑的方式擴(kuò)張空間從而使所述流化還原室中以旋流上升的流化物料在所述降速分離部中降速以分離所述流化物料中的大顆粒物料。
[0012]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述降速分離部一級(jí)分離出的氣態(tài)流化物料以所述旋風(fēng)分離室中的中心筒為中心旋轉(zhuǎn)從而二級(jí)分離出進(jìn)入所述氧化室的氣態(tài)物料。
[0013]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述旋風(fēng)分離室的呈錐型的底部設(shè)置有排渣口，所述吹渣燒嘴的噴口設(shè)置在所述排渣口的上方。
[0014]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，傾斜的所述回渣管道的較高一端與所述旋風(fēng)分離室底部的排渣口相通，較低一端設(shè)置在所述流化還原室的側(cè)壁上從而使所述旋風(fēng)分離室的排渣口排出的物料渣在所述吹渣燒嘴的高溫作用下返回至所述流化還原室。
[0015]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述氧化室設(shè)置有以循環(huán)式盤管換熱器形成的水冷壁，所述氧化室內(nèi)氧化的氣態(tài)氧化物料經(jīng)由所述水冷壁冷卻后進(jìn)去后續(xù)生產(chǎn)。
[0016]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述流化還原室的錐型底部設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣燒嘴，所述進(jìn)氣燒嘴的噴口以非對(duì)吹的方式設(shè)置在錐型壁上從而使噴出的高溫氣流在錐型壁的反作用下形成旋流烘托物料向上升起。
[0017]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0018]本發(fā)明將還原反應(yīng)后的物料進(jìn)行降速除塵和旋風(fēng)除塵兩次分離，得到的物料單質(zhì)純凈度更高，品質(zhì)更好。本發(fā)明利用燒嘴噴射燃燒后的高溫氣體將二級(jí)分離后的物料吹送回流化還原室，避免了物料渣由于氣體壓強(qiáng)差的關(guān)系而不能返回流化還原室的問(wèn)題。吹渣燒嘴的高溫氣體在吹送的過(guò)程中對(duì)物料進(jìn)行再次加熱，避免了低溫物料渣對(duì)流化還原室內(nèi)溫度的影響。而且，本發(fā)明減少能量的利用，起到節(jié)能作用，有利于環(huán)保、節(jié)能。本發(fā)明在氧化室之后連接的水冷壁是循環(huán)式盤管換熱器，充分利用余熱。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的循環(huán)流化床的結(jié)構(gòu)示圖；
[0020]圖2是流化還原室底部的A-A面不意圖；和
[0021]圖3是流化還原室底部的B-B面示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記列表
[0023]100:循環(huán)流化床101:降速分離室102:流化還原室
[0024]103:旋風(fēng)分離室104:氧化室 105:中心筒
[0025]106:進(jìn)氣燒嘴 107:捅渣口108:進(jìn)料口
[0026]109:吹料燒嘴 110:測(cè)溫口 111:測(cè)氧口
[0027]112:排渣口113:測(cè)壓口114:回渣口
[0028]115:吹渣燒嘴 116:換熱器 117:膨脹節(jié)
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]—種循環(huán)流化床，至少包括用于制備磷的氧化物的流化還原室102、旋風(fēng)分離室103和氧化室104，其特征在于，
[0031 ]所述流化還原室102設(shè)置有降速分離部101，
[0032]在非正壓的所述流化還原室102進(jìn)行還原反應(yīng)的流化物料在所述降速分離部101進(jìn)行氣固一級(jí)分離后流入所述旋風(fēng)分離室103內(nèi)進(jìn)行氣固二級(jí)分離，其中，
[0033]所述旋風(fēng)分離室103內(nèi)的中心筒105在非正壓的條件下高溫分離出的氣態(tài)物料上升至所述氧化室104進(jìn)行氧化反應(yīng)，高溫分離出的物料渣由所述旋風(fēng)分離室103底部的吹渣燒嘴115噴出的高溫?zé)o氧氣體沿回渣管道的輸送方向吹送回所述流化還原室102。吹渣燒嘴115在旋風(fēng)分離室103上的噴口是按照燒嘴中心軸線的延長(zhǎng)線與回渣管道的中心軸線重合的方式設(shè)置在旋風(fēng)分離室103的側(cè)壁上。
[0034]如圖1所示，一種循環(huán)流化床，至少包括流化還原室102、旋風(fēng)分離室103和氧化室
104。流化還原室102與旋風(fēng)分離室103通過(guò)膨脹節(jié)117連接。氧化室104設(shè)置在旋風(fēng)分離室103的上部。流化還原室102內(nèi)與旋風(fēng)分離室103連接的一端設(shè)置有降速分離部101。降速分離部1I與旋風(fēng)分離室103的物料入口通過(guò)膨脹節(jié)117連接。
[0035]流化還原室102、旋風(fēng)分離室103和氧化室104的溫度范圍為1000?1750°C，其中，氧化室104的溫度高于流化還原室102和旋風(fēng)分離室103的溫度。
[0036]流化還原室102、旋風(fēng)分離室103和氧化室104的壓強(qiáng)均為非正壓，即負(fù)壓，負(fù)壓范圍為-0.02?-0.35kPa。流化還原室102的非正壓壓強(qiáng)為Pl，氧化室104的非正壓壓強(qiáng)為P2，旋風(fēng)分離室103的非正壓壓強(qiáng)為P3，并且P1>P2>P3。因此，在壓強(qiáng)環(huán)境的作用下，氣體從流化還原室102向旋風(fēng)分離室103流動(dòng)，然后從旋風(fēng)分離室103流向氧化室104。
[0037]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，降速分離部101以擴(kuò)張直徑的方式擴(kuò)張空間從而使流化還原室102中以旋流上升的流化物料在降速分離部101中降速以分離流化物料中的大顆粒物料。
[0038]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，降速分離部101—級(jí)分離出的氣態(tài)流化物料以旋風(fēng)分離室103中的中心筒105為中心旋轉(zhuǎn)從而二級(jí)分離出進(jìn)入氧化室104的氣態(tài)物料。
[0039]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，流化還原室102還設(shè)置有至少一個(gè)用于輸入氣體的進(jìn)氣燒嘴10G、至少一個(gè)用于測(cè)量流化還原室內(nèi)溫度測(cè)溫口 110、至少一個(gè)用于測(cè)量含氧量的測(cè)氧口 111和至少一個(gè)用于測(cè)量壓強(qiáng)的測(cè)壓口 113。至少一個(gè)測(cè)溫口 110設(shè)置在流化還原室102的壁部，用以測(cè)量流化還原室的至少一個(gè)位置的溫度。至少一個(gè)測(cè)氧口 111設(shè)置在流化還原室102的壁部，用以測(cè)量流化還原室的至少一個(gè)位置的含氧量。至少一個(gè)測(cè)壓口 113設(shè)置在流化還原室102的壁部，用以測(cè)量流化還原室102的至少一個(gè)位置的壓強(qiáng)。
[0040]如圖3所示是流化還原室102的B-B面結(jié)構(gòu)圖。流化還原室102的錐型底部設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣燒嘴106，進(jìn)氣燒嘴106的噴口以非對(duì)吹的方式設(shè)置在錐型壁上從而使噴出的高溫氣流在錐型壁的反作用下形成旋流烘托物料向上升起。如圖3所示，三個(gè)進(jìn)氣燒嘴106在一個(gè)水平面上以彼此間隔相同的角度設(shè)置在流化還原室102的底端。三個(gè)非對(duì)吹的進(jìn)氣燒嘴106之間的角度為120度。三個(gè)方向的進(jìn)氣燒嘴的噴口輸入的高溫氣體近似沿切向與錐形壁相遇，使得經(jīng)錐形壁反推形成沿周向的分流和沿軸向向上的分流，從而在流化還原室102內(nèi)形成圍繞中心的旋流反應(yīng)環(huán)境。上升的旋流將物料烘托向上升起從而使得物料向上懸浮的密度更加均勻。
[0041]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，流化還原室102的正下方還設(shè)置有排渣口112，用于排除多余的物料殘?jiān)?br>[0042]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，流化還原室還包括至少一個(gè)用于疏通流化還原室底部物料殘?jiān)耐痹?107。至少一個(gè)捅渣口 107以彼此間隔30度的角度傾斜設(shè)置在流化還原室的底部。
[0043]圖2是流化還原室102底部的A-A結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，三個(gè)捅渣口107以彼此間隔30度的角度傾斜設(shè)置在流化還原室102的底部。
[0044]降速分離部101以擴(kuò)張直徑的方式擴(kuò)張空間從而使降速的流化物料中的大顆粒物料在非正壓的條件下進(jìn)行沉降分離。流化還原室102為豎直的圓柱形腔室。降速分離部101設(shè)置在流化還原室102的上部。降速分離部101的直徑擴(kuò)張從而擴(kuò)大了降速分離部102的空間。由吹料燒嘴109對(duì)通過(guò)進(jìn)料口 108進(jìn)入的物料進(jìn)行吹送從而快速進(jìn)入流化反應(yīng)室102。流化還原室的底端設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣燒嘴106。燃?xì)馊紵螽a(chǎn)生的高溫氣體通過(guò)進(jìn)氣噴嘴106進(jìn)入流化還原室102并在錐形爐底的襯托作用向上高速旋流上升。顆粒物料被高速旋流上升的燃燒氣體加熱至1000?1400 °C，并且高速旋流上升的燃燒氣體還可將顆粒物料托起而懸浮在流化還原室102發(fā)生還原反應(yīng)。流化還原室102內(nèi)為非正壓環(huán)境，壓力為-0.02?-
0.2kPa0
[0045]懸浮在流化還原室102的流化物料發(fā)生還原反應(yīng)的同時(shí)，以極快的速度向上進(jìn)入降速分離部101。降速分離部101的空間直徑增大，使得物料流的體積快速膨脹，流速降低，物料在流化還原室102中的時(shí)間增加。在流化物料降速流動(dòng)的過(guò)程中，顆粒較大的物料開(kāi)始降落至流化還原室102的下部，顆粒較小的物料以及氣態(tài)的物料和氣體一起流動(dòng)進(jìn)入旋風(fēng)分離室103。這樣，流化物料在降速分離部101完成固氣分離的一級(jí)分離。
[0046]旋風(fēng)分離室103設(shè)置有將一級(jí)分離后的氣態(tài)物料在非正壓的條件下進(jìn)行固氣二級(jí)分離的中心筒105和供天然氣燃燒后氣體進(jìn)入并將二級(jí)分離后的固態(tài)物料加速吹送至所述流化還原室的吹渣燒嘴115。
[0047]如圖1所示，旋風(fēng)分離室103設(shè)置在流化還原室102的附近并與其連接。旋風(fēng)分離室103的上方與氧化室104連接。旋風(fēng)分離室內(nèi)的壓力為負(fù)壓，壓強(qiáng)為-0.2?-0.3kPa。旋風(fēng)分離室103設(shè)置有對(duì)經(jīng)過(guò)一級(jí)分離后的流化物料進(jìn)行氣固二級(jí)分離的中心筒105。中心筒105設(shè)置在旋風(fēng)分離室103中與氧化室104之間，并且中心筒105接收物料入口處流入的物料流。經(jīng)過(guò)氣固一級(jí)分離后的流化物料流入旋風(fēng)分離室103，以中心筒105為中心旋轉(zhuǎn)進(jìn)行離心分離，即進(jìn)行氣固二級(jí)分離。離心分離出的氣態(tài)物料通過(guò)中心筒105上升到氧化室104進(jìn)行氧化反應(yīng)。旋風(fēng)分離室103的底端通過(guò)回渣管道與流化還原室102的底部連接。離心分離出的微小顆粒物料順著回渣管道返回至流化還原室102。
[0048]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，旋風(fēng)分離室103設(shè)置有與回渣管道相通的吹渣燒嘴115。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，旋風(fēng)分離室103的呈錐型的底部設(shè)置有排渣口 112，吹渣燒嘴115的噴口設(shè)置在排渣口 112的上方。傾斜的回渣管道的較高一端與旋風(fēng)分離室底部的排渣口相通，較低一端設(shè)置在流化還原室的側(cè)壁上從而使旋風(fēng)分離室103的排渣口 112排出的物料渣在吹渣燒嘴115的高溫作用下返回至流化還原室102。
[0049]吹渣燒嘴115以傾斜且開(kāi)口向上的方式設(shè)置在旋風(fēng)分離室103的底部?；卦艿酪詢A斜的方式連接所述流化還原室102的底部和所述旋風(fēng)分離室103的底部。通過(guò)吹渣燒嘴115的無(wú)氧氣體將二級(jí)分離后的微型顆粒物料吹送回流化還原室102，不僅將微型顆粒物料再次加熱，而且加快了微型顆粒返回流化還原室102的速度。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，無(wú)氧氣體為天然氣燃燒后產(chǎn)生的氣體，其氣體成分包括CO2、CO以及N2。
[0050]固氣二級(jí)分離后的氣態(tài)物料通過(guò)中心筒105上升進(jìn)入氧化室104。氧化室104設(shè)置有進(jìn)氣口。富氧空氣通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入氧化室104并與氣態(tài)物料進(jìn)行氧化反應(yīng)。氧化室的壓強(qiáng)為負(fù)壓，壓強(qiáng)為-0.3?-0.35kPa。氣態(tài)物料在氧化室104發(fā)生氧化反應(yīng)后生成氧化物。氧化物進(jìn)入與氧化室104連接的水冷壁進(jìn)行高位能回收降溫后進(jìn)入后續(xù)生成過(guò)程。
[0051 ]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，水冷壁為循環(huán)式盤管換熱器。
[0052]吹渣燒嘴115，也可稱為循環(huán)回流噴嘴，廢渣會(huì)送吹嘴或旋風(fēng)分流室下吹嘴，其作用為用高溫?zé)o氧氣體對(duì)準(zhǔn)回渣管道的方向?qū)⑿L(fēng)分離室內(nèi)分離出的物料渣吹入回渣管道，使得物料渣能夠被高溫?zé)o氧氣體加熱至高溫后回流至流化還原室102，不會(huì)降低流化還原室102內(nèi)的反應(yīng)溫度。
[0053]吹渣燒嘴115安裝在旋風(fēng)分離室103的底部。吹渣燒嘴115的位置優(yōu)選在旋風(fēng)分離室103底部的梯形側(cè)壁上，噴口對(duì)準(zhǔn)回渣管道的入口。旋風(fēng)分離室103的底部呈上寬下窄的梯形。側(cè)壁為傾斜的梯形側(cè)壁。旋風(fēng)分離室103的底部中心設(shè)置有豎直的排渣口 112和回渣管道。排渣口 112與回渣管道的入口相通。根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，吹渣燒嘴115的位置優(yōu)選在旋風(fēng)分離室103的梯形側(cè)壁上排渣口 112的上方，吹渣燒嘴的噴口是按照燒嘴中心軸線的延長(zhǎng)線與回渣管道的中心軸線重合的方式設(shè)置在旋風(fēng)分離室103的側(cè)壁上。吹渣燒嘴的噴口設(shè)置在排渣口 112的上方。
[0054]吹渣燒嘴115至少包括燃燒室和噴口。其中，所述燃燒室中通入天然氣與空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)。燃燒室連接噴氣口，其中噴氣口的內(nèi)徑小于燃燒室的內(nèi)徑。噴氣口內(nèi)部呈圓筒狀連接燃燒室，且噴氣口為非金屬耐火材料。通過(guò)燃燒室的中間部分引入天然氣，外側(cè)引入空氣的方式使天然氣與空氣混合燃燒生成均勻高溫氣流。
[0055]吹渣燒嘴的噴口是按照燒嘴中心軸線的延長(zhǎng)線與回渣管道的中心軸線重合的方式設(shè)置在旋風(fēng)分離室103的側(cè)壁上。吹渣燒嘴的噴口對(duì)準(zhǔn)回渣管道，吹渣燒嘴的噴口噴出的高溫?zé)o氧氣體沿著燒嘴中心軸線延長(zhǎng)線的方向?qū)⑽锪显等牖卦艿?。在吹渣燒嘴的噴口噴出的高溫氣體吹動(dòng)物料渣的過(guò)程中，物料渣被高溫氣體加熱并隨高溫氣體通過(guò)回渣管道循環(huán)至流化還原室102內(nèi)。
[0056]吹渣燒嘴對(duì)于物料廢渣會(huì)送的吹送作用優(yōu)于風(fēng)機(jī)的吹送作用。吹送風(fēng)機(jī)的溫度低于300°C，吹送風(fēng)機(jī)的氣體將物料廢渣吹回流化還原室內(nèi)會(huì)降低流化還原室內(nèi)的溫度，從而影響還原反應(yīng)的效率。吹渣燒嘴的噴口噴出的高溫氣體加熱的物料渣不會(huì)凝固在回渣管道的管壁上從而堵塞回渣管道，也不會(huì)進(jìn)入流化還原室后降低流化還原室的溫度從而降低物料的還原反應(yīng)效率。
[0057]實(shí)施例1
[0058]物料從流化還原室102的進(jìn)料口108進(jìn)入。與進(jìn)料口 108下部連接的吹料燒嘴109噴出的高溫氣體將投入進(jìn)料口 108的物料沿進(jìn)料管道高溫吹送至流化還原室內(nèi)。吹料燒嘴109在吹送物料的過(guò)程中將物料高溫加熱，噴口吹入的高溫氣體不會(huì)降低流化還原室的溫度。由吹料燒嘴109的噴口吹送的物料被流化還原室底部上升的旋流烘托為懸浮的流化物料。流化物料被高速旋流上升的燃燒氣體加熱至1000?1400 °C，并且高速旋流上升的燃燒氣體還可將物料托起而懸浮在流化還原室102發(fā)生還原反應(yīng)。流化還原室102內(nèi)為非正壓環(huán)境，壓力為-0.02?-0.2kPa ο優(yōu)選地，流化還原室102內(nèi)的溫度控制為1350 °C。
[0059]懸浮在流化還原室102的流化物料發(fā)生還原反應(yīng)后，以極快的速度向上進(jìn)入降速分離部101。降速分離部101的空間直徑增大，使得物料流的體積快速膨脹，流速降低，物料在流化還原室102中的時(shí)間增加。在流化物料降速流動(dòng)的過(guò)程中，顆粒較大的物料開(kāi)始降落至流化還原室102的下部，顆粒較小的物料以及氣態(tài)的物料和氣體一起流動(dòng)進(jìn)入旋風(fēng)分離室103。這樣，流化物料在降速分離部101完成固氣分離的一級(jí)分離。
[0060]旋風(fēng)分離室103設(shè)置有對(duì)經(jīng)過(guò)一級(jí)分離后的流化物料進(jìn)行氣固二級(jí)分離的中心筒
105。經(jīng)過(guò)氣固一級(jí)分離后的流化物料流入旋風(fēng)分離室103，以中心筒105為中心旋轉(zhuǎn)進(jìn)行離心分離，即進(jìn)行氣固二級(jí)分離。旋風(fēng)分離室103內(nèi)的壓力為負(fù)壓，壓強(qiáng)為-0.2?-0.3kPa。離心分離出的氣態(tài)物料通過(guò)中心筒105上升到氧化室104內(nèi)。
[0061]氧化室104設(shè)置有富氧空氣入口，用于輸入富氧空氣。氣態(tài)物料在氧化室104內(nèi)與富氧空氣在1600?1700°C的高溫下進(jìn)行氧化反應(yīng)。氧化室的壓強(qiáng)為負(fù)壓，壓強(qiáng)為-0.3?-0.35kPa0
[0062]旋風(fēng)分離室103內(nèi)的中心筒105離心分離出的物料廢渣沉降至旋風(fēng)分離室103的底部，并且進(jìn)入排渣口 112.。與排渣口 112連接的吹渣燒嘴115的噴口噴出高溫?zé)o氧氣體，將物料廢渣加熱并吹送入回渣管道。由于吹渣燒嘴115的燒嘴中心軸線的延長(zhǎng)線的方向與回渣管道的中心軸線重合，因此吹渣燒嘴115噴口噴出的高溫氣體充分進(jìn)入回渣管道將物料廢渣沿吹渣管道吹送至流化還原室102中再次進(jìn)行還原反應(yīng)。由于流化還原室102的非正壓壓強(qiáng)Pl，氧化室104的非正壓壓強(qiáng)P2，旋風(fēng)分離室103的非正壓壓強(qiáng)P3存在關(guān)系:Pl >P2>P3，回渣管道與流化還原室連接一端的壓強(qiáng)大于旋風(fēng)分離室的壓強(qiáng)，在壓強(qiáng)的作用下物料廢渣不僅不容易進(jìn)入回渣管道，還會(huì)被吹出回渣管道。而在吹渣燒嘴112的噴口噴出的高溫氣體的幫助下，物料廢渣可以克服壓強(qiáng)差的困難順利地進(jìn)入回渣管道，循環(huán)進(jìn)入流化還原室102。
[0063]實(shí)施例2
[0064]本實(shí)施例結(jié)合本發(fā)明的循環(huán)流化床，具體說(shuō)明中低品味磷礦制取五氧化二磷的過(guò)程。
[0065]Ca3(P04)2+A—P4T+其他化學(xué)成分 Δ H>0
[0066]Ρ4+5θ2 = 2Ρ2θ5 ΔΗ<0
[0067]其中A為能使磷還原的還原劑，可以是炭、硅石、石灰石等。
[0068]進(jìn)入反應(yīng)器的原料需要經(jīng)過(guò)造煉。造煉的具體步驟為:將采集的中低品位磷礦石(含磷17?22%)破碎后過(guò)篩，使磷礦石的顆粒直徑小于20目。再將還原劑與過(guò)篩后的磷礦一起放入造煉爐造煉，形成直徑為3?4_的小顆粒，作為原料備用。將磷礦和還原劑制成小顆粒主要是根據(jù)反應(yīng)爐的要求，該步驟有助于還原反應(yīng)過(guò)程原料顆粒的流化。
[0069]反應(yīng)開(kāi)始前，需要從至少一個(gè)進(jìn)氣燒嘴106引入燃?xì)夂椭紕┛諝?。燃?xì)馊紵笫沽骰€原室102內(nèi)的溫度上升。至少一個(gè)測(cè)溫口 110監(jiān)測(cè)得到流化還原室102的溫度上升至?1200°C時(shí)，開(kāi)始投放物料。經(jīng)過(guò)造煉后的原料顆粒從進(jìn)料口 108進(jìn)入循環(huán)流化床的流化還原室102，進(jìn)入的原料顆粒由在錐形爐底的襯托作用向上高速旋流上升的高溫高速氣體托起，懸浮于流化還原室102內(nèi)，同時(shí)在1000?1400°C的高溫下進(jìn)行還原反應(yīng)。還原反應(yīng)完后的尾渣通過(guò)流化還原室102下方的排渣口 112排出爐外。反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物氣態(tài)磷單質(zhì)隨同上升氣流進(jìn)入降速分離部101。
[0070]氣態(tài)磷單質(zhì)及氣體在降速分離部101進(jìn)行氣固一級(jí)分離。由于降速分離部101的直徑大于流化還原室102的直徑，空間擴(kuò)張，上升氣流的體積快速膨脹，流速降低。氣流中的未被還原的大顆粒物料緩慢沉降會(huì)流化還原室102內(nèi)。
[0071]經(jīng)過(guò)氣固一級(jí)分離的氣態(tài)磷單質(zhì)及氣體通過(guò)膨脹節(jié)117流入旋風(fēng)分離室103在負(fù)壓的條件下進(jìn)行氣固二級(jí)分離。氣態(tài)磷單質(zhì)及氣體圍繞中心筒105旋轉(zhuǎn)進(jìn)行離心分離。分離出的氣態(tài)磷單質(zhì)及氣體通過(guò)中心筒105上升至氧化室104中。中心筒105分離出的氣體出的微小顆粒物料沉降至旋風(fēng)分離室底部。在由吹渣燒嘴進(jìn)入的天然氣燃燒后氣體的吹動(dòng)下，微小顆粒沿回渣管道快速返回至流化還原室102。由于天然氣燃燒后氣體的高溫將微小顆粒物料再次加熱，微小顆粒物料不會(huì)以熔融狀態(tài)粘附在回渣管道壁上，而是快速流回流化還原室102。
[0072]二次分離后的氣態(tài)磷單質(zhì)由中心筒105上升進(jìn)入氧化室104后與從進(jìn)氣口進(jìn)入的富氧空氣在1600?1700 °C的高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，生成五氧化二磷。優(yōu)選的，氧化室內(nèi)的溫度控制為1650°C。生成的五氧化二磷由冷水壁進(jìn)行高位能回收，進(jìn)入后續(xù)的生產(chǎn)程序。氧化室104內(nèi)進(jìn)行的氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此無(wú)需再設(shè)置加熱裝置也可使氧化反室104內(nèi)的溫度達(dá)到反應(yīng)所需的高溫。
[0073]本發(fā)明的循環(huán)流化床生產(chǎn)五氧化二磷，由于磷單質(zhì)經(jīng)過(guò)兩次氣固分離除塵，因此磷單質(zhì)的雜質(zhì)含量更低，生產(chǎn)的五氧化二磷產(chǎn)量更高。
[0074]需要注意的是，上述具體實(shí)施例是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的啟發(fā)下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬于本發(fā)明的公開(kāi)范圍并落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及其附圖均為說(shuō)明性而并非構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種循環(huán)流化床，至少包括用于制備磷的氧化物的流化還原室(102)、旋風(fēng)分離室(103)和氧化室(104)，其特征在于， 所述流化還原室(102)設(shè)置有降速分離部(101)， 在非正壓的所述流化還原室(102)進(jìn)行還原反應(yīng)的流化物料在所述降速分離部(101)進(jìn)行氣固一級(jí)分離后流入所述旋風(fēng)分離室(103)內(nèi)進(jìn)行氣固二級(jí)分離，其中， 所述旋風(fēng)分離室(103)內(nèi)的中心筒(105)在非正壓的條件下高溫分離出的氣態(tài)物料上升至所述氧化室(104)進(jìn)行氧化反應(yīng)，高溫分離出的物料渣由所述旋風(fēng)分離室(103)底部的吹渣燒嘴(115)噴出的高溫?zé)o氧氣體沿回渣管道的輸送方向吹送回所述流化還原室(102)。2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述吹渣燒嘴(I15)在旋風(fēng)分離室(103)上的噴口是按照燒嘴中心軸線的延長(zhǎng)線與所述回渣管道的中心軸線重合的方式設(shè)置在所述旋風(fēng)分離室(I 03)的側(cè)壁上。3.如權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述流化還原室(102)、所述旋風(fēng)分離室(103)和所述氧化室(104)的溫度范圍為1000?1750°C，其中，所述氧化室(104)的溫度高于所述流化還原室(102)和所述旋風(fēng)分離室(103)的溫度。4.如權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述流化還原室(102)、所述分離室(103)和所述氧化室(104)的非正壓壓強(qiáng)為-0.02?-0.35kPa，其中，所述流化還原室(102)的壓強(qiáng)P1、所述旋風(fēng)分離室(103)的壓強(qiáng)P2和所述氧化室(104)的壓強(qiáng)P3的關(guān)系為:P1>P2>P305.如權(quán)利要求3或4所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述降速分離部(101)以擴(kuò)張直徑的方式擴(kuò)張空間從而使所述流化還原室(102)中以旋流上升的流化物料在所述降速分離部(101)中降速以分離所述流化物料中的大顆粒物料。6.如權(quán)利要求5所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述降速分離部(101)—級(jí)分離出的氣態(tài)流化物料以所述旋風(fēng)分離室(103)中的中心筒(105)為中心旋轉(zhuǎn)從而二級(jí)分離出進(jìn)入所述氧化室(104)的氣態(tài)物料。7.如權(quán)利要求6所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述旋風(fēng)分離室(103)的呈錐型的底部設(shè)置有排渣口( 112)，所述吹渣燒嘴(115)的噴口設(shè)置在所述排渣口( 112)的上方。8.如前述權(quán)利要求之一所述的循環(huán)流化床，其特征在于，傾斜的所述回渣管道的較高一端與所述旋風(fēng)分離室(103)底部的排渣口(112)相通，較低一端設(shè)置在所述流化還原室(102)的側(cè)壁上從而使所述旋風(fēng)分離室(103)的排渣口(112)排出的物料渣在所述吹渣燒嘴(115)的高溫作用下返回至所述流化還原室(102)。9.如權(quán)利要求8所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述氧化室(104)設(shè)置有以循環(huán)式盤管換熱器形成的水冷壁，所述氧化室(104)內(nèi)氧化的氣態(tài)氧化物料經(jīng)由所述水冷壁冷卻后進(jìn)去后續(xù)生廣。10.如權(quán)利要求8所述的循環(huán)流化床，其特征在于，所述流化還原室(102)的錐型底部設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣燒嘴(106)，所述進(jìn)氣燒嘴(106)的噴口以非對(duì)吹的方式設(shè)置在錐型壁上從而使噴出的高溫氣流在錐型壁的反作用下形成旋流烘托物料向上升起。
【文檔編號(hào)】B01J8/24GK105879796SQ201610237036
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】王濤, 李聯(lián), 盧成章, 劉鴻生, 陳文俊
【申請(qǐng)人】四川省明信投資有限公司