СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ПЕЧНЫХ ГАЗОВ ОТ ВОЗГОНКИ ФОСФОРА Советский патент 1939 года по МПК C01B25/27 

Изобретение касается способа утилизации теплоты печных газов от возгонки фосфора.

При электровозгонке фосфора из смеси фосфоритов с восстановителем (коксом, антрацитом и т.п.) количество выделяющейся окиси углерода сравнительно невелико и составляет, примерно, около 2 т на 1 т продукционной Р₂О₅. Уходя из зоны восстановления фосфора с температурой около 1200° и из печи с температурой около 300°, это количество газа отдает в основном на нагрев шихты 2000. 0,25. 900=450000 калорий. Для большинства фосфоритов, содержащих около 20-25% Р₂О₅, количество шихты можно считать, примерно, 8 т на 1 т продукционного фосфорного ангидрида - Р₂О₅. Для нагрева этого количества до температуры в 1200° требуется около 1,9 мегакалорий.

Недостающие ≈ 1,5 (1,9-0,45) мегакалорий получаются в электропечи за счет электроэнергии.

Для уменьшения расхода последней поступающую в печь шихту нужно предварительно подогреть до возможно более высокой температуры. Подогрев ее путем сжигания части фосфорсодержащего газа неудобен, так как приводит к образованию метафосфатов и к вторичным реакциям.

При прямом подогреве всей шихты до поступления ее в печь топочными газами часть ее угля может восстановиться в СО.

Во избежание этого нагрев шихты следует вести так, чтобы уголь нагревался в восстановительной атмосфере.

Для этого шихту следует разделить на две части: одну, содержащую весь кокс и часть прочих материалов, нагревать в токе фосфорсодержащих газов, остаток же шихты можно нагревать любыми топочными газами. Обе части следует нагревать до максимально возможной температуры (примерно до 1000°), подобрав соответственно этому количество материалов, нагреваемых фосфорсодержащими газами. Температура последних, при выходе из электропечи, составляет около 1100°. Нагрев шихты целесообразно вести в теплообменных аппаратах с движущимся решетчатым подом, покрытым тонким слоем нагреваемого материала, через который (лучше сверху вниз) просасываются или продавливаются горячие газы. В качестве таких аппаратов можно применять для подогрева шихты печными и топочными газами в непрерывном потоке, например, ленточные установки типа Дуайт-Ллойда или установки с круглой вращающейся решеткой. Такие теплообменники имеют большую производительность и позволяют нагревать материал, примерно, до 1000°, при приблизительных температурах горячих газов около 1100° на входе и 150° на выходе. Нагретые материалы, после теплообменников, смешиваются и поступают в электропечь. Смешение лучше производить непосредственно после теплообменников для лучшего перемешивания материлов по пути в печь, причем, во избежание охлаждения, целесообразно их подачу в электропечь (например, элеватором или шнеком) производить по тому же каналу, по которому идут отходящие из печи газы.

По другому варианту оба теплообменника можно ставить последовательно один за другим, соединяя их даже конструктивно в один аггрегат (но без смешивания топочных и фосфорсодержащих газов) так, чтобы вся шихта, кроме кокса, проходила через оба теплообменника, а кокс добавлялся к шихте сверху на втором теплообменнике, нагреваемом фосфорсодержащими газами.

В некоторых случаях при использовании тепла горячего газа в теплообменнике газ нельзя охлаждать ниже определенной температуры. Например, при газе, содержащем элементарный фосфор или Р₂О₅, нельзя допускать охлаждения ниже температуры их конденсации (250-300°).

Для возможности применения в таких случаях предлагаемого способа утилизации теплоты печных газов, с использованием указанного рода теплообменников, необходимо внести изменение, состоящее в том, что в качестве промежуточного теплоносителя вводят инертную насадку. Материал, служащий промежуточным теплоносителем, (например, металлические или бетонные шарики), должен поступать на движущуюся ленту (или решетку) и, перемещаясь по ней, нагреваться выше температуры конденсации паров фосфора.

Пример. По предлагаемому способу на 1 т продукционного Р₂О₅ возможно уменьшить расход электроэнергии приблизительно на 1,3 мегакалории, т.е. на 1500 квч, что составляет около 25% от ее обычного расхода. Соответственно увеличивается на и производительность печи. Расход условного топлива на подогрев шихты составляет при этом около 0,3 т.

1. Способ утилизации теплоты печных газов от возгонки фосфора для подогрева шихты, перемещаемой в струе печных газов, отличающийся тем, что печными фосфорсодержащими газами нагревают восстановитель (кокс) с частью фосфорита и флюсов, а отходящими топочными газами - в отдельном или общем теплообменнике основную массу не содержащих углерода компонентов шихты.

2. В способе, согласно п. 1, применение ленты Дуайт-Ллойда для подогрева шихты печными и топочными газами в непрерывном потоке.

3. Видоивменение способа, согласно пп. 1 и 2, отличающееся применением, в качестве промежуточного теплоносителя, инертной насадки (например, в форме шаров), перемещаемой на ленте и нагреваемой выше температуры конденсации паров фосфора.