一、技术名称：黄磷生产过程余热利用及尾气发电（供热）技术
二、技术所属领域及适用范围：化工行业 黄磷生产
三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
我国黄磷单位产品平均综合能耗约为3.2tce左右，每生产1t黄磷产生黄磷尾气约3000Nm3，约占单位黄磷生产综合能耗的30%以上。目前，黄磷生产中的尾气主要用来烧热水或者做原料烘干使用，其尾气的利用率不足20%。按行业年总产能180万t计算，黄磷生产行业每年碳排放超过400万t，节能潜力很大。目前该技术可实现节能量6.7万tce/a，CO2减排约17.7万t/a。
四、技术内容
1.技术原理
通过对黄磷生产中排放的尾气进行收集、加压并进行净化处理，再输送到专用燃烧器中进行配风旋混燃烧，燃烧后产生的热量及强腐蚀高温烟气再经过耐腐蚀的专用黄磷尾气锅炉进行换热，交换后的热量用于加热水产生蒸汽或者利用蒸汽带动汽轮机发电系统发电，所产蒸汽与电量均用于黄磷生产，降低产品能耗。
2.关键技术
黄磷生产过程余热利用和尾气发电（供热）技术是对黄磷尾气处理、尾气燃烧热能、尾气燃烧后（烟气中）排放物循环使用的综合利用系统，其主要的关键技术如下：
（1）尾气净化技术
通过除尘、除酸方式对尾气进行净化，净化技术采用水洗除尘及碱洗除酸，通过采取合理的净化方式以及适合的净化剂，确保在低净化成本的前提下，使得尾气中的杂质、总硫、总磷的含量控制在合理的范围之内，达到下述目的：净化后的尾气因杂质减少避免堵塞燃烧及换热设备；减轻尾气酸性物质对系统设备的腐蚀。
（2）专用燃烧器燃烧技术
通过专用燃烧器的旋混式结构设计，使得尾气与空气得到充分的混合，确保尾气燃烧充分，用于提高燃烬率；采用PDI技术合理配风及风压控制，确保尾气在高温下的高效燃烧并抑制强酸性物质产生；内置蜂窝式陶瓷蓄热技术用于加强燃烧温度，提高辐射热能。
（3）锅炉的防腐技术
锅炉通过特有的设计结构确保尾气燃烧产生的热量在最大化吸收的前提下，实现烟气流动无死角，减少腐蚀物质堆积，避免形成垢下腐蚀；所有与烟气接触的换热元件均采用耐腐蚀材料；换热元件表面采用等离子耐腐喷涂进行防腐保护；针对燃烧后的烟气不同温度区间进行分段防腐处理等多种技术共用，彻底解决尾气燃烧中对锅炉的腐蚀问题。
（4）热能梯级利用技术
通过采用对尾气燃烧后高温段的热能回收技术产生中压、中温过热蒸汽，采用对尾气燃烧后低温段的热能回收技术产生低压饱和蒸汽，形成两种不同焓能的品质蒸汽，即高位热能与低位热能；其中高位热能用于发电，低位热能用于黄磷岗位生产所需热能供应，实现热能合理利用及热效率最大化。
（5）烟气中的酸物回收技术
燃烧后的烟气中含有大量的酸性物质，如磷酸、偏磷酸、氢氟酸、硫酸、亚硫酸等多元酸，这些混合酸液的PH值远小于1，形成的强酸性液体会对系统设备产生严重腐蚀，减少设备的使用寿命；同时，如果排出到大气中，会形成酸雨污染周边的环境；通过对烟气温度的控制以及多段综合回收技术，使得这些酸性物质在露点后被收集，并经过沉淀、过滤、浓缩等一系列回收工艺及技术处理，形成废酸用于磷化工生产。
3.工艺流程
该技术主要包括”黄磷尾气净化系统”、”烟气（燃烧）系统”、”蒸汽系统”和”废液回收系统”等四个子系统，其工艺流程见图1，各系统的功能及所涉及的技术说明如下：
（1）黄磷尾气净化系统
通过对黄磷生产电炉产生的尾气采用除尘、除酸技术进行净化，减少了尾气中杂质及酸性物质的含量，同时减轻尾气燃烧后的烟气对锅炉的腐蚀。
（2）烟气（燃烧）系统
尾气进入锅炉燃烧的过程中，采用独特的燃烧技术，确保黄磷尾气与空气得到充分混合，通过PDI算法自动配比黄磷尾气与空气的配风量，确保燃烧后尽可能减少强酸性物质的产生，蜂窝蓄热技术强化锅炉换热效率。
（3）蒸汽系统
专用黄磷尾气锅炉对尾气燃烧的热能进行高效回收，对回收的热量按品位等级梯级利用，高品位热能（过热蒸汽）用于发电，所发电量经升变压后，用于黄磷电炉生产用电，降低黄磷冶炼的生产能耗；低品位热能（饱和蒸汽）用于黄磷生产或下游产品生产用汽，降低单位产品生产的成本。
（4）废液回收系统
尾气燃烧后，烟气中含有的酸性污染物在降温中形成酸液，通过对酸液的集中回收，形成废酸，用于黄磷下游产品生产，变废为宝，减少大气中的酸性物质排放的同时，降低环境污染。
图1 黄磷生产过程余热利用和尾气发电（供热）技术
五、主要技术指标
1．黄磷生产单位综合能耗下降约15%-30%；
2．净化成本与替代的技术相比下降50%以上；
3．系统热效率较原有的换热方式提高30%以上。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
该技术及系统核心装置获得1项国家专利发明，3项实用新型专利。该技术自2008年开始推广以来，已经有10多套系统在云南、贵州、四川等地的黄磷生产企业投运，稳定运行达5年以上，具有良好的经济效益与社会效益。
七、典型应用案例
典型用户：四川林辰实业集团有限公司，绵阳启明星磷化工有限公司、石棉蓝天化工有限责任公司、贵州开阳国华天鑫磷业有限公司、贵州福泉华鑫化工有限责任公司、云南澄江盘虎化工有限公司等。
典型案例1
案例名称：石棉蓝天黄磷炉尾气燃烧热能综合利用系统
技术提供单位：武汉东晟捷能科技有限公司
建设规模：2×7500t/a 吨黄磷生产装置尾气综合利用；建设条件：黄磷尾气直接燃空排放生产线。主要技改内容：采用黄磷生产过程余热利用（供热）技术对一台黄磷电炉的50%的黄磷尾气(约1500Nm3/h)进行余热利用，所回收热能产生蒸汽用于生产工艺段的供热及化工产品合成；主要设备为1台6T燃黄磷尾气专用锅炉。节能技改投资额300万元，建设期4个月。每年可节能5573 tce，年减排1.47万tCO2。年节能经济效益为820万元，投资回收期4个月。
典型案例2
案例名称：澂江龙凤黄磷生产过程余热利用和尾气发电（供热）系统
技术提供单位：武汉东晟捷能科技有限公司
建设规模：2×10000t/a吨黄磷生产装置尾气综合利用；建设条件：黄磷尾气直接燃空排放；主要技改内容：采用黄磷尾气余热利用和尾气发电（供热）技术对厂区二台黄磷电炉的黄磷尾气约（6000 Nm3/h）进行余热综合利用，其中尾气在黄磷尾气专用锅炉中燃烧产生的中压过热蒸汽用于带动汽轮机发电系统，所发电供黄磷装置使用，产生的饱和蒸汽于黄磷生产供热；主要设备为2套10t/h黄磷尾气发电专用锅炉及4MW汽轮机发电系统装置。节能技改投资额3384万元，建设期12个月。每年可节能1.15万tce，年减排量3.03万tCO2。年节能经济效益为1887万元，投资回收期18个月。
八、推广前景及节能减排潜力
黄磷生产过程余热利用和尾气发电（供热）技术广泛应用于磷化工黄磷生产领域，预计未来5年，该技术的行业推广比例可达50%，项目总投资3.6亿元，可形成年节能能力达67万tce，年减排能力为177万tCO2。
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