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中国磷化工ll磷炉系统节能减排技术可行性探讨

   2014-07-29 中国节能网2130
核心提示:一、大中型黄磷电炉采用自焙电极技术 为了推动磷化工生产工艺技术的发展,降低磷炉生产运行成本,开发使用自焙电极技术,是本文予以简述的技
一、大中型黄磷电炉采用自焙电极技术
为了推动磷化工生产工艺技术的发展,降低磷炉生产运行成本,开发使用自焙电极技术,是本文予以简述的技术目的。
在我国随着工业产品市场的日渐成熟,以一台15000kva~20000kva磷电炉为例,按每年使用200吨石墨电极计算,其生产运行成本在520万元之间。为降低磷炉的生产运行成本,突破本土磷炉建设的大型化,采用自焙电极技术和结合多项新工艺、新技术的整合使用,达到降低矿热电炉运行成本,提高企业的经济技术水平,成为贵州康格力炭素材料有限开发开发自焙电极技术的技术追求。
二零零八年在我公司的努力下,利用我公司研制成功的特种自焙糊(可应用于1000~1700mm以上自焙电极)技术,会同有关科技人员在四川磷业有限公司新建的20000~22000kva磷电炉(实为30000kva),大中型磷炉上采用自焙电极技术的设计和施工。四川磷业有限公司原有磷炉两台,拥有18000kva黄磷装置的生产能力。该厂自然资源丰富、具备电力、磷矿石、无烟煤矿山等优势资源,领导团队极富创新能力。自焙电极技术在该厂的实施,奠定了该厂的技术发展进步和提高了该企业的行业竞争力。自焙电极技术的开发使用,将为我国磷化工大中型磷炉生产工艺技术的发展,开辟节能降耗的新途径。
在国外大型矿热炉的冶炼工艺中自焙电极技术早已开发使用,在充分考察和融会国内外大中型电炉采用自焙电极成功的前提下,结合国内大中型磷炉的现有工艺技术水平,完成对国内黄磷生产企业的新建和技改,以利于我国磷炉技术的大型化及工业水平技术的提高。
 
二、黄磷炉专用tzh自焙电极技术概况
黄磷炉采用自焙电极技术是为适应我国磷炉大中型化、规范化和技术发展进步的要求而创新推出的又一新技术,黄磷炉用自焙电极技术的开发使用,直接反应在国家调整企业的产业结构,国家的资源政策等等因素之下,我国磷化工企业为降低生产运行成本,亦以发展的一种新的大型矿热电炉冶炼生产的工艺技术。
大中型磷炉采用自焙电极技术,虽在我国早有先例,如广西柳城1975年建成的两台15000kva磷炉,只因受制于当时的技术工艺,设备、特种炭素自焙糊等因素未能达到良性运转。之后,国内于上世纪八十年代、九十年代相继引进国外54000kva和80000kva等使用自焙电极的大型矿热电炉,结束了我国无大型矿热电炉的历史。但引进的大型自焙电极磷炉投资建设成本极高,如上列两台引进的自焙电极磷炉投资均在人民币10亿元以上,这对国内磷化工行业而言,投资成本巨大。(虽说引进磷炉的磷产量较高,单台日产接近100吨黄磷产品)。
为了发展中国的磷化工产业,走我国大型磷电炉自焙电极之路,贵州康格力炭素材料有限公司会同相关公司和相关的工程技术人员勇于学习,精于研究,大胆创新,研制成功了黄磷炉专用的(1000~1700mm)的thz~自焙电极糊。
自焙电极技术在四川化工公司30000kva磷炉上的使用,必将打破国外对我国磷炉大型化及其工艺技术的发展封锁,为中国磷化工电炉技术的做出新的贡献。
采用磷炉自焙电极技术专用糊简介;
一般意义上的自焙糊又称电极糊,广泛用于大、中、小型铁合金冶炼炉,用来冶炼铝、镍、铁合金、电石等产品。
本黄磷炉专用非标tzh自焙电极糊是与上述自焙电极糊不同技术含量,不同经济技术指标的特制糊,本专用糊所制电极材料应具有较高品质的物理化学特性,对制糊材料有严格的要求;
1、tzh理化指标
(1)、导电率
(2)、熔点
(3)、热膨胀系数
(4)、高温条件下的机械强度
(5)、其它特殊的性质。
2、黄磷炉用非标tzh自焙电极的制作(略)
 
三、本项目设计要求的tzh(非标特种糊)理化指标(略)
四、tzh磷炉自焙电极焙烧后的理化指标:(略)
五、tzh磷炉自焙电极的其他工艺要求(略)  
六、tzh磷炉自焙电极技术的工艺操作(略)
七.、对原料的要求(相关简述)
黄磷电炉生产中,磷矿石的品位在生产中是一个重要指标,生产中对其有较严格的要求。在实际生产中混合料中的p2o5含量每降低1%,每吨磷消耗电力增加约在300~500度。磷回收率下降0.5%左右,生成的炉渣量也增加。其品位的波动,会导致炉况不稳定,影响操作。
磷矿石粒度对反应的影响主要有三个方面:
①影响炉气阻力大小;
②影响炉料的导电率及炉料分布;
③影响反应速度;
还原剂(无烟煤、焦煤)对反应的影响
还原剂在磷炉反应中一方面参与反应,另一方面是起到导电的作用。所以,煤的种类,加工对焦炭的性能影响较大,而其用量、粒度、又直接影响到磷炉内部的反应。
无烟煤或焦用量对还原过程的影响(见下表)
炭加入量为理论需要的百分数    
磷酸盐的还原剂    
 
炭量用量的多少直接影响电炉的操作,电极的位置、炉渣含磷量,磷铁含磷量,磷矿石的还原率以及电炉的使用寿命。炭的配比值过大,炉料导电能力增加,电极提高,炉内压力大,气体含尘量多、炉底温度低、出渣困难。炭的用量不足,炉内还原反应差,炉渣含磷量高,带走热量多,电耗增加,磷收率下降。由于炭的用量不足,磷酸三钙会与炭素炉衬发生反应,腐蚀炉膛,危及炉子寿命。
炭的过量系数控制在~%为宜。其粒度可控制在~mm之间。
磷矿石中含fe2o3>%,硅石中>%,无烟煤(或)焦炭不>%。
酸度值应控制在~左右。  
八、磷炉自焙电极的操作控制(略)
九、自焙电极技术的应用及运行成本
自焙电极技术应用于大中型黄磷电炉相对于其使用石墨电极,从磷炉的设计到工艺控制都有较大的差别,尤其在运行成本上,自焙电极技术技术更具优势,采用自焙电极技术,还可以极大的提高和改善磷炉的冶炼工艺,操作工艺、降低工人的劳动强度等等。如以一台20000kva磷电炉为例;
1)、该炉如使用石墨电极,以每年耗用250吨为准,按现行市场价每吨20000(综合价)元计价,仅此一项,年需投入运行成本500万元。
2)、该炉如使用自焙电极技术,以每年耗用400吨磷炉专用tzh自焙电极为准,按每吨~元计价,年需投入220万元。
通过上列(1)、(2)的运行成本的比较,采用自焙电极技术每年可为企业降低运行成本约300万元。
十、黄磷生产节能降耗途径及整合技术的应用
如何降低黄磷生产成本说到底是一个系统工程,每吨黄磷的理论电耗指标约为6500kv.h。但实际生产中的电耗远远高于这个数据。在有关的参考文献中,通过对其热平衡进行测试后,电炉黄磷生产中热损失部分(变压器、短网、炉盖、炉壳)占总能耗的10~13、8  ,其数量不小。另外,由于受到设备制造、装置投资、工艺及技术条件等因素的影响,再加上炉渣所带走的热量最大达到29  ,因而降低渣温,减少渣量是降低能耗的有效途径。
黄磷电炉采用整合技术进行新建、大修是节能降耗的较好途径。在实际的技术使用上,这些技术可分为以下几种;
优化炉体的几何尺寸。
二、采用高效节能的保温材料,以增加磷炉的保温性能。如炉盖可采用耐高温整体浇注材料后(红柱石不定型耐火材料),可以去掉炉盖上的不锈钢炉盖。其炉体亦可采用整体浇注,以增加整个炉体的保温性能,达到节能降耗的目的。
采用泥磷内循环回收技术,以降低电耗。
采用三组变压器供电,缩短短网行程,优化电路控制系统(采用自动控制技术)。
原料采用精料入炉,增加焙烧系统。
通过上例技术的整合,再结合自焙糊电极技术的使用,可为黄磷企业带来节能降耗,企业技术进步的极大收益。
本文因应本次节能减排会议的要求而作,如有疏漏不到之处,敬请辅正交流。
 
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