造气流化反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磷化工生产技术领域的反应器，尤其涉及一种新型高效高温Ρ205造气流化反应器。
【背景技术】
[0002]磷酸在国民经济中占有重要地位，是生产磷肥和磷酸盐的中间原料，磷酸及其下游产品广泛应用于化工、农业、医药、食品和电子等行业，而五氧化二磷是生产磷酸的原料。
[0003]目前，国内外磷酸工业生产方法分为湿法和热法两种工艺路线。湿法磷酸是通过无机酸(主要是硫酸、盐酸)分解磷矿制得磷酸。湿法磷酸不仅要求磷矿石的品位高、质量好，而且该方法制得的磷酸杂质含量较高，磷酸浓度低。当前世界范围内的磷矿资源正在逐步贫化，同时硫酸资源也日益紧缺，磷矿与硫酸的价格攀升，加之该法酸解后要排出大量磷石膏，因此，采用湿法生产磷酸的许多工厂也日益艰难。热法磷酸是以电热法生产的黄磷为原料，经燃烧制得五氧化二磷，五氧化二磷经水合后制得磷酸。热法磷酸纯度高，但是由于电热法生广黄憐能耗极尚，因此广品的成本$父尚。
[0004]中国列入国家统计的磷矿石储量为168亿吨，但大多数磷矿难以选别，含磷量大于30%的富矿只有11.2亿吨，中低品位的磷矿石约占90%，且含磷量低于26%的低品位磷矿约占50%。根据中国目前磷矿的消耗速度，富矿将在十年左右逐渐枯竭，磷矿资源面临贫乏。为了开发一种能耗较低，并且适用于中低品位磷矿的生产方法，中国专利(公开号为CN101214939Α)公开了一种燃烧动力波制备五氧化二磷的方法。该专利的基本原理是将磷矿、磷矿还原剂和燃料炭等原料以粉体形式悬浮在还原性或弱氧化性气氛空间，进行还原性燃烧反应，在燃烧动力过程中，还原性燃烧的前沿波面向外部空间扩展，外部空间的氧化性流体也在向还原空间方向移动，在接触处形成了一个过渡性介面，呈相对的动态平衡。其基本思想是利用流体燃烧动力过程产生的波面，将还原空间与氧化空间相对隔离，热辐射穿越波面加热还原反应空间，以实现高效还原反应与传热，进而实现磷矿与五氧化二磷的高效转化。该发明与现有技术的五氧化二磷生产工艺相比，可以充分利用中低品位磷矿，以较低的能耗和生产成本生产五氧化二磷，进而生产优质磷酸。但是，该发明在实施过程中存在如下缺陷:
[0005](1)燃烧过程中动力波不足，无法将磷矿、磷矿还原剂和燃料炭等原料托起悬浮在还原性或弱氧化性气氛空间；
[0006](2)燃烧动力波界面不明显，不能将还原反应空间与氧化反应空间相对隔离；
[0007](3)燃烧过程中粘流在炉壁的熔融态物质，易造成排渣孔堵塞，不能实现连续式生产。
[0008]另外，该专利技术使用的反应器设计不合理，存在如下设计缺陷:
[0009](1)烧嘴有16个，分上、中、下三层布置，上层烧嘴布置在氧化区，而氧化区为放热反应，是不需要再进行加热的，烧嘴布置在该区域，1650°C的高温极易将烧嘴烧坏，而且造成燃料的浪费；
[0010](2) 二次空气进口管位置不合理，二次空气是用于磷的氧化，将二次空气进口管布置在进料口下方的还原区，难以形成氧化区。
【发明内容】
[0011]针对现有技术之不足，本发明提供了一种新型高效高温P205造气流化反应器，所述反应器至少包括燃烧腔、还原反应腔和氧化反应腔，在所述燃烧腔的顶部设有一喷射拱，在所述燃烧腔的中部设有至少一个微量氧探测口，在所述燃烧腔的下部设置有至少两个空气管和在所述燃烧腔的底部设置有一个燃气进口管，并且在所述燃烧腔内还设置有一燃烧头；在所述还原反应腔的顶部还设有至少一个进料管，在所述还原反应腔的下部设置有至少一个第一截流槽和第一截流引出管，并且在所述还原反应腔的下部还设置有至少一个排渣管；在所述氧化反应腔的顶部设置有一出口管，在所述氧化反应腔的下部设置有至少一个第二截流槽和第二截流引出管，并且在所述氧化反应腔的下部还设置有至少一个富氧空气管；并且在由磷矿制备P205的过程中，所述燃烧腔内燃烧产生的高温气体能够通过所述燃烧腔顶部的喷射拱的喷流通道进入所述还原反应腔，并能够对所述反应器进料管进入的含磷矿石进行加热使其还原为单质磷，所述磷单质能够随高温气流上升至所述氧化反应腔并且能够与所述氧化反应腔的富氧空气管进入的富氧空气发生氧化反应，生成p205。
[0012]根据一个优选实施方式，所述反应器还包括由耐火成型料和耐火浇注料组合而成的组合耐火材料层，所述组合耐火材料层内衬于所述反应器的外壳，并且所述组合耐火材料层的厚度为500?700_。
[0013]根据一个优选实施方式，所述喷射拱由耐火材料制成，并且所述喷射拱布置于所述燃烧腔顶部，通过所述喷射拱将所述燃烧腔和所述还原反应腔分隔开。
[0014]根据一个优选实施方式，所述喷射拱呈弧形结构，在所述喷射拱的弧面上均匀布置有多个长条形的喷流通道，所述喷流通道的尺寸至少满足所述燃烧腔内燃料气体膨胀后的气体流速。
[0015]根据一个优选实施方式，所述空气管均匀设置在所述燃烧头的四周，用以为所述燃烧腔内的燃气提供助燃剂。
[0016]根据一个优选实施方式，所述燃烧头布置于所述燃气进口管的上端部，并且所述燃烧头由高温耐火材料制成，所述燃烧头呈半球形结构，在所述半球形燃烧头上按经、玮线方向间隔布置有多个直径为6?12_的喷孔。
[0017]根据一个优选实施方式，所述微量氧探测口设置在所述燃烧腔的所述空气管上方，用以监测所述燃烧腔内的燃烧状态。
[0018]根据一个优选实施方式，所述第一截流槽和所述第二截流槽以径向向内突出的方式内嵌于所述组合耐火材料层，并且所述第一截流槽和所述第二截流槽的接口向上倾斜以接收粘流在炉壁的熔融态物质，所述第一截流引出管和所述第二截流引出管分别设置于所述第一截流槽和所述第二截流槽内，用以将所述第一截流槽和所述第二截流槽收集的熔融态物质导出炉外。
[0019]根据一个优选实施方式，所述排渣管位于所述第一截流槽和所述第一截流引出管下部并且紧靠所述喷射拱的位置；所述进料管位于所述还原反应腔的顶部并且紧靠所述第二截流槽和所述第二截流引出管。
[0020]根据一个优选实施方式，所述富氧空气管布置于所述第二截流槽和所述第二截流引出管的上方。
[0021]本发明的新型高效高温P205造气流化反应器至少具有如下优势:
[0022](1)本发明通过在燃烧腔的顶部设置一喷射拱结构，通过喷射拱的喷流通道将燃烧腔燃烧产生的高温气体喷射入还原反应腔，并使还原反应腔的磷矿颗粒呈流化状态，在1200?1350°C的高温下发生还原反应。该喷射拱不仅可以喷出高温气体，还可以承受部分磷矿颗粒的重量，确保磷矿颗粒在还原反应腔发生还原反应。解决了现有技术中燃烧动力波不足，无法将磷矿颗粒托起悬浮在还原反应腔的问题。
[0023](2)本发明通过在还原反应腔和氧化反应腔的下部分别设置截流槽和截流引出管，通过截流槽将粘流在炉壁的熔融态物质收集，再由截流引出管将收集的熔融态物质导出炉外，避免了熔融态物质对排渣管造成堵塞。
[0024](3)本发明的反应器仅有一个燃烧头，通过在燃烧头上均匀布置喷孔，可使燃烧腔内的燃气与助燃剂空气混合均匀，使得燃料充分燃烧；燃烧头的结构设计不仅解决了现有技术中燃料燃烧不完全的问题，也解决了现有技术中将烧嘴布置在氧化区，易造成烧嘴烧坏的问题。
[0025](4)本发明将富氧空气管布置在氧化反应腔，通过富氧空气管进入的富氧空气可与随同高温气流上升的磷单质发生氧化反应，解决了现有技术中将二次空气进口管布置在进料口下方的还原区，难以形成氧化区的问题。
[0026](5)本发明提供的新型高效高温P205造气流化反应器适用于中、低品位磷矿石生产磷酸，克服了现有技术的热法制备磷酸的高能耗和污染环境的问题，并且本发明尤其对中、低品位磷矿石的反应状态及反应时间进行控制，解决了物料出现熔融、结焦和堵塞的问题，可实现连续式生产磷酸。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的新型高效高温P205造气流化反应器的结构示意图；
[0028]图2是本发明的喷射拱的剖面结构示意图；
[0029]图3是本发明的燃烧头的剖面结构示意图；和
[0030]图4是本发明的燃烧头的喷孔位置布置示意图。
[0031]附图标记列表
[0032]1:反应器10:燃烧腔20:还原反应腔
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