磷泥焚烧资源化处理工程技术方案.docx

1、磷泥焚烧资源化处理工程技术方案泥60t/d焚烧资源化处理 工程技术方案 一、总论 1.1 概述黄磷生产通常以磷矿和焦炭为原料，辅之以硅石和电极电能，经一系列生产过程而成。其生产工艺流程如下图所示：电炉制磷生产工艺流程图由上图可以看出，电炉制黄磷生产在冷凝和精制的生产工艺过程中都产生大量的磷泥。同样用高炉焚烧磷矿制磷酸在后处理也产生大量的磷泥。大约每生产1吨黄磷产生磷泥0.10.15吨。少部分企业采用土法焚烧回收，很少有科学严格磷泥焚烧处理回收工艺。大部分磷泥排放严重地磷染了环境。1.2 设计依据和标准1) 中华人民共和国污染防治法2) 中华人民共和国固体废弃物环境污染防治法3) 中华人民共和国

2、大气污染防治法4) 中华人民共和国环境噪声污染防治法条例5) 生活垃圾焚烧污染物控制标准（GB18485-2001）6) 污水综合排放标准（GB8978-1996）7) 水污染物排放限值（DB44/26-2001）8) 大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）9) 大气污染物排放限值（DB44/27-2001）10) 工业企业厂界噪声标准（GB12348-90）11) 生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2002）12) 生活垃圾焚烧炉（CJJ-T188-2000）13)用户提供的设计资料1.3工程规模和范围1.3.1工程规模日处理磷泥能力：60 m3/d(2.5 m3/h)设

3、计。1.3.2工程范围本工程日处理湿磷泥（含水率80%；含磷20%）60 吨，本次编制内容为磷泥干化系统的设计、干磷泥输送系统的设计，将干化后的磷泥和煤送流化床焚烧焚烧、对原有烟气净化吸收系统的设计以及外部相接的道路、供水、供汽、供电（动力线从磷水处理站配电柜进线开始），排水至磷泥污水循环处理站界区边线止。废水处理土建按耐酸及排水管道等各种管线设计。1.4 方案编制原则1、严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后的排放物质达到国家行业排放的有关标准。采用技术先进，运行可靠，运行费用低，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来。采用成熟先进技术，处理效率高，尽量降低工程投资和运行费用。

4、采用先进的控制手段，保证操作运行与维护管理方便可靠。2、按照“减量化、无害化、资源化”的原则，在实现清洁生产的前提下对磷泥进行干化及焚烧处理。3、为降低工程造价，提高设备国产化程度，大力促进国内环保产业发展，在保证技术先进的前提下尽量做到节省一次性投资。4、保护环境，防止磷染，保证磷染物排放达标。5、节约用地、用水，避免资源的浪费。6、提高装备自动化水平，采用先进的控制手段，保证操作运行与维护管理方便可靠。建筑物及总平面布置合理美观，符合现代化工厂的需求二、磷泥处理量1. 处理污泥水量为2.5吨/小时，60吨/日；2. 磷泥成分湿基磷泥成分如下：P2O5 1030%水分 3040%固体杂质 4

5、030%三、产品回收标准含磷酸（H5PO4）8085%四、磷泥焚烧处理工艺流程由磷化工厂在制磷和制磷酸生产过程中产生的磷泥，综合的磷泥一般含水率8090%，干磷泥含磷1040%。由于磷泥遇空气的特殊性，热干化磷泥只能考虑间接加热干化。湿磷泥通过泥浆泵输送到湿磷泥储仓后，通过预压螺旋及磷泥泵输送到磷泥干化机（干化至60左右），磷泥干化后的磷泥与干煤分别通过输送给料系统送入循环流化床进行焚烧处理。系统包括：磷泥存储系统、磷泥干燥系统、流化床焚烧系统、尾部烟气净化系统及相应的配套的辅助设备。处理方案的选择应综合考虑基建投资、运行管理费用、资源回收、操作管理难易、占地面积大小等多种因素，通过多方案的技

6、术经济比较见附件（方案一“半干化磷泥焚烧处理制酸工艺流程”和方案二“磷泥直接焚烧处理制酸工艺流程”），确定优选方案一。根据该行业没有成熟工艺技术，从工艺的可靠性出发，借鉴污泥焚烧处理技术。我们首先推荐如下半干化磷泥焚烧处理制酸工艺流程。见下图（一）图 （一）半干化磷泥焚烧处理制酸工艺流程图五、处理工艺说明1. 存储系统 生产过程中产生磷泥磷水集中到磷泥磷水综合池，由磷泥泵通过防腐管道输送到密闭磷泥仓，磷泥储存于2个有效容积100m3的磷泥储仓准备备用；仓中底部渗出的水可从输送管返回磷泥磷水综合池。该磷泥储仓每天上泥一次补充湿泥。储存于磷泥储仓的湿磷泥被一条倾斜无轴螺旋输送机按照45度倾斜角以4

7、-5m3/h的速度连续均匀的输送到磷泥干燥机。输送速度可调；无轴螺旋输送机运行功率11kw;采用变频控制。2. 干化系统 本项目装有1套空心浆叶式磷泥干燥系统，处理能力为：50m3/d。干化后的磷泥输送给料装置进入干磷泥仓。空心浆叶式磷泥干化机的结构如图（二）和图（三）所示：1W型槽体；2空心热轴；3上盖；4轴承及填料箱；5夹套；6楔形桨叶；7齿轮；8减速装置；9旋转接头；10链轮图（二） 空心浆叶式干化机结构示意图 图（三） 空心浆叶式干化机剖面图 蒸发产生的尾气主要有水蒸汽和少量不可凝气体（包括臭气）组成。尾气进入冷凝塔，采用磷水处理厂的中水作为洗涤液。除湿后不可凝气体送入焚烧炉内焚烧处理

8、，冷凝水进入磷水管网送回污水处理池。热量释放后的蒸汽经疏水阀排出后重新进入锅炉。磷泥专用干燥机；被前一台无轴螺旋输送机送来的磷泥进入干燥机进行干化；干化过程中磷泥以蠕动的形式向前流动；这个过程既是磷泥缓慢输送的过程；同时也是磷泥干化的过程；在这个设备里面这个过程中实现了磷泥的干化；磷泥中的水份含量从80-82%（湿基）逐步降低到了30-40%（湿基）；磷泥的外观品相从粘膏状体转变成了粉体略带虚假团粒体；末端磷泥的温度到达了80左右的干泥。干泥从干燥机的排料口排出。本干燥机单台日处理磷泥60吨；需要两台30kw电机作为动力源；主轴转数为8r/min左右；主轴不需要调速。排料螺旋输送机。本干燥机配

9、置一台排料螺旋输送机；它的作用是将干燥机干泥排走；避免干燥机末端长期积料形成俗话所讲的“肠梗阻”。本螺旋采用有轴管式螺旋输送机；运行功率5.5kw;定速运行。干磷泥仓，由于磷泥干化过程的连续性；同时根据现场测量的数据显示；磷泥半干化后的体积是原来体积的1/5；所以干泥暂存储仓的全容积确定为100m3。本设备热介质采用饱和水蒸汽。热源温度不得低于160。由于磷泥在半干化过程中蒸发量很大；所以干燥机分离空间里面充满了大量的水蒸汽；该水蒸汽遇见设备上盖；后系统管道等部件内壁厚降温会产生冷凝；如果蒸发出来的水蒸汽出现冷凝或者局部凝结后产生的冷凝水再次回流到干燥机里面；造成干燥机二次蒸发；这样就会大大降

10、低干燥机的运行效率；为了避免该现象的发生；保证已经蒸发出来的水蒸汽在“露点”温度以上排气；配套冷凝器洗涤塔，塔径2.0米；塔高8.5米；后续接二次风机进口。后系统的二次风机就是引风机是排气动力设备；除过克服了前系统的全程压降以外；还要克服后系统的管道阻力；同时要严格保证整体系统的负压运行；只有这样；才能保证磷泥处理车间闻不到磷磷泥异味。3、焚烧锅炉系统 流化床磷泥焚烧专用技术，具有技术先进成熟、结构紧凑合理、燃烧效率高、启动运行简单快速、环保性能超群、密封性能好、使用寿命长等特点，是磷泥焚烧处理理想设备。干化后的磷泥通过螺旋给料机从投料口送入焚烧炉内，由一次风鼓风机对砂粒进行流化，并由二次风鼓

11、风机送入空气搅拌和助燃，以完成连续、瞬间、有效、完全的燃烧过程；焚烧炉能充分适应脱水磷泥干化后的组分、水分、热值等变化，同时可以处理其他废弃物；通过合理的焚烧炉设计，能充分适应脱水磷泥和干化磷泥的含水率等变化，处理调节能力上具有65120%的焚烧能力；炉膛内负压维持在510mmH2O，防止烟气外溢；利用灰颗粒的循环和燃烧的合理控制使焚烧炉内运行温度650C950C，并保证炉膛内烟气停留时间大大超过2秒；通过结构上的合理设计，使整个系统密封非常好；流化床采用立式布置，流化风从炉底送入保证流化良好，达到全沸腾，流化床的温度非常均匀；选择耐热耐磨性能好的耐火材料（耐热温度1450C），由于耐火材料通

12、过密布销钉而固定在膜式水冷壁上，因此耐火材料使用温度低于炉膛的烟气温度，性能容易保证。而且选择合适线膨胀系数的耐火材料，不会产生无温差伸缩而导致的材料脱落；由于水冷壁外表温度恒定在200C左右，保温设计非常容易，并可始终保持外表温度低于50C。本焚烧炉外形布置和传统成熟的煤粉炉结构类似，本体由燃烧设备、给磷泥设备、床下点火装置、二次风装置、高温分离器和循环灰自动返回装置、汽水系统（包括锅筒、水冷壁、对流管束、省煤器、连接管路等）、固定结构件、空气预热器、钢架、平台扶梯、炉墙、护板、门类等组成。采用双锅筒、自然循环设计，保证水循环安全可靠。采用水冷布风板和水冷风室，为床下自动点火提供了可靠的保证

13、。整个炉室部为全密封的膜式水冷壁结构，水平烟道部分布置了双锅筒和对流管束，包墙管亦采用膜式水冷壁结构，并悬吊于顶梁上。尾部受热面采用支撑结构，在悬吊和支撑部分之间设置了三维揉性膨胀节。炉膛部分的炉墙采用敷管炉墙，尾部竖井采用轻型护板炉墙。a燃烧系统主要由进料装置、炉膛、物料分离器和返料器三部分所组成。根据磷泥的特点在前墙设置了1台特殊设计的进料装置，避免堵塞，进料不畅。进料装置出口布置了不锈钢膨胀节、不锈钢溜管等，保证燃料通畅均匀地进入焚烧炉膛。利用二级分离器返料管进行床料补充和点火时进底料，避免在炉膛下部额外增加开口。整个炉膛部分全部由全膜式水冷壁组成，上面是由膜式水冷壁组成的受热面部分，保

14、证高效的传热和炉膛温度；下部膜式水冷壁覆盖了高强耐磨衬里，用来保证燃烧温度和防止密相区内物料对管壁的磨损；膜式水冷壁一直延伸到底部，形成水冷布风板和水冷等压风室，布风板上布置有铸钢蘑菇型风帽和水冷排渣管，为床下点火提供结构保证。一次风经空气预热器被加热至2000C，经风帽小孔进入流化床燃烧室，保证流化床内颗粒的充分流化，形成基本燃烧床层。通过对风帽小孔结构的特殊设计，可防止床料流入到风室中，影响正常的运行。一次风风室进口布置自动调节门，使启动运行时调节起来非常方便。二次风经空气预热器被加热至2000C，由布置在两侧墙的高速喷口喷入炉膛，并使气流在炉膛内形成旋流，保证炉膛内的燃烧强烈。二次风喷口

15、布置在距布风板15002000mm之间，喷口采用耐热不锈钢。一、二次风风量的比例为0.4：0.55，另有0.05为返料播灰风和冷渣风。锅炉在运行中可以调节一、二次风的风量来控制燃烧，既达到完全燃烧的目的，又可以控制SO2和NOX的生成与排放。炉膛出口布置了传热型惯性分离器，是由耐热耐磨不锈钢和凝渣管组成，结构简单，分离效率高，而且不锈钢受到水管冷却，使用温度低于烟气温度2000C以上，使不锈钢的强度大幅度提高，对于分离灰也有一定的冷却作用，不会产生粘灰堵塞现象。b汽水系统汽水循环系统主要由水冷壁管、上下锅筒、对流管束、下降管、上升管、省煤器以及附件组成。在设计下降管、上升管时充分考虑采用较高的

16、截面比，保证在任何运行负荷情况下的水循环安全可靠。水冷壁由管子和鳍片焊接而成，由于直接面对高温烟气和颗粒的冲刷，因此全部选择采用厚壁管，并在必要处焊有销钉和防磨鳍片，保证水冷壁管较长的使用寿命。上下锅筒采用20g钢板卷制焊接而成，两端设有压制封头和检查人孔。上锅筒内设有各种内件，包括二级汽水分离装置、加药管、排磷管、紧急放水等，保证蒸汽品质和合格的运行水质，上锅筒上还设有各种必要的阀门仪表，包括高低读水位计、水位自动控制接口、压力表、安全阀、放气阀等，保证运行安全可靠。下锅筒内设有导流板和排磷管。对流管束由于受到烟气横纵向冲刷，因此也选择厚壁锅炉管，通过胀接的方法与上下锅筒进行连接。省煤器采用

17、膜式结构，在相邻管之间焊接鳍片，使烟气层流流过，避免产生涡流造成管子磨损。在弯头部分、迎烟气前两排管设置了防磨板。c空气系统设计将燃烧空气分成一次风和二次风，分别由两个风机提供。空气预热器采用并联布置，可以将一二次风同时加热至2000C，分别从燃烧风室和炉膛中部的二次风喷口进入。空气预热器采用钢管式，卧式顺列布置，高压空气走管内，烟气走管外，一方面比较容易的保证密封性能，另一方面对防止管子磨损和积灰也非常有利，采用不锈钢管还可以防止负荷变化时产生的低温腐蚀。采用一级并联布置，可以同时保证有足够的传热温差，使出口空气温度同时达到设计要求。在系统设计时充分考虑燃烧磷泥或煤的不同工况，按参数要求最高

18、的工况来选择设备参数，保证风机功率有足够的余量，以便在任何工况条件下不过载。鼓风机的进出管道和附件均按有关标准执行，风机入口管气流速度控制在18m/s以内，风机出口管气流速度控制在30m/s以内，设计管道走向时充分考虑检查维护方便。管道材料和强度均足以满足使用目的和运行条件，并采用了可靠的固定支架、导向支架和吊架，保证风机启动、运行和停机过程中不发生振动，避免局部产生过度应力。管道系统设置伸缩节以防止可能发生的缩胀。管道与支架连接时采用螺栓形式，管道外按标书要求设置了足够的保温层，在管道附件及夹具的尺寸都留有很充分的余量，可以保持足够的刚性。d点火系统冷却风混合器、自动点火和熄火保护系统、燃烧

19、烟道等关键部分。可以保证点火方便、调节比大、燃烧完全。点火时一次风风箱温度控制在7000C左右。e监测控制系统为满足磷泥循环流化床运行控制需要，除在汽水侧布置了常规测点外，按需要还在烟风道上布置了一些测点，主要包括：一次风室的温度压力测点；布风板上的温度测点；密相区出口的温度压力测点；炉膛出口处烟气的温度压力测点；对流管出口温度压力测点；对流管出口处的氧化锆测氧仪（空气过剩系控制在11.2)；一级省煤器后温度压力测点；多管分离器出口压力测点；一级空气预热器出口的温度压力测点；播煤风和播灰风压力测点；f炉墙、护板和密封炉膛采用轻型敷管炉墙，并配有外护板。炉膛下部和顶部水冷壁焊接密排销钉，并铺设耐

20、磨浇注料内衬。在二次风口、给煤口、返料器等处用密封盒进行很好的密封。对流受热面部分也采用轻型敷管炉墙，烟道隔断墙采用异型砖砌筑。省煤器的烟道应采用护板炉墙，并设有拉钩和托架。炉膛内由于属于压力波动频繁和高灰浓度区域，因此密封非常重要。由于整体形成箱体结构，密封性好。密封主要是针对给料管、返料管、二次风管、各种门孔、测量孔等处穿孔。对流管出口和尾部烟道接口由于存在三向膨胀问题，因此采用柔性膨胀节解决。4、锅炉除盐给水系统 软水供水系统主要包括：软化水装置、软化水箱、凝结水箱、锅炉给水泵、除氧水泵和热力除氧器等组成。原水经过一套软化水装置，制造软水，并进入软化水箱，由锅炉给水泵将软水送入锅炉省煤器

21、，进入锅炉。锅炉产生的蒸汽大部分用于磷泥干化，冷凝水返回冷凝水箱，形成水循环。正常运行时软化水装置提供足够量的补给水，来维持水循环需要。5、磷泥和煤给料系统 来自干燥设备的磷泥经过输送设备进入炉前的干磷泥仓, 再由磷泥专用给料机送入焚烧锅炉。本磷泥焚烧处理项目工程，为了满足热平衡需要加少量的煤与磷泥进行混和燃烧，因此先将煤送往破碎装置破碎，然后通过皮带输送机和斗式提升机等输送装置送往炉前给煤仓。6、烟气净化吸收系统及环境保护6.1参照生活垃圾焚烧磷染物控制标准（GB184852001）具体指标如下表：表1-1序 号项 目单 位数值含义限 值1烟尘mg/m3测定均值802烟气黑度林格曼黑度测 定

22、 值1级3NOxmg/m3小时均值4004SO2mg/m3小时均值2605HClmg/m3小时均值756COmg/m3小时均值1507Hgmg/m3测定均值0.28Cdmg/m3测定均值0.19Pbmg/m3测定均值1.610二恶英类ng TEQ/m3测定均值1.0在流化床燃烧室内磷泥和煤鼓入的高温空气后进行充分的燃烧。产生的P205 气体经过两座串联的喷淋吸收塔，降雾后通过引风机放空。为了强化吸收过程，在两个吸收塔顶部喷酸口同时喷淋磷酸液雾化，塔内加有催化填料。塔底部收集的稀磷酸流入地下磷酸池，借泵送至吸收系统循环吸收.当磷酸浓度达到35%-40% 后送至磷酸成品槽。该烟气净化系统主要配备二

23、套脱酸吸收除尘双效洗涤塔。本系统采用新型的L型湿法高效脱酸吸收除尘器，它自身的结构紧凑简洁；在运行中无需人工干预。具有干法布袋除尘器除尘效率高、不带水和湿法除尘器运行阻力小的特点，并能避免设备产生腐蚀或阻塞等不良现象；同时投资少，运行费用低的特点。NOx的生成与抑制：循环流化床焚烧技术在控制NOx的生成与抑制上采用的是分段燃烧方式使炉膛悬浮段内燃烧空气充分混合，改善燃烧状况,控制空气过剩系，降低NOx的排放，排放可以达到生活垃圾焚烧污染物控制标准（GB184852001）。黑度：林格曼一级粉尘：排放可以达到生活垃圾焚烧磷染物控制标准（GB184852001）：80mg/m3。6.2磷酸回收与综

24、合废水处理工艺关于磷酸回收是由酸过滤器来实现，它的结构和工作原理见下图（四）所示：滤板进气管清液管 耐酸泵排泥管原液池清液池污泥仓图（四） 磷酸过滤器结构示意图 当高浓度的磷酸污水和空气进入过滤器，器内的气、液、固三相混合体充分反应分离，清水透过高效的流化过滤膜板处理经清液管进入清液池工业循环使用，达标后送到磷酸成品槽；浓缩的污泥由排泥阀排入污泥仓滴干综合利用。过滤器在系统的具体应用见下图（五）。过滤器 3040%磷酸吸收塔磷泥仓控制器吸收塔洗涤液 耐酸泵磷泥污水综合池磷酸池图（五） 磷酸污水循环洗涤吸收分离系统该磷酸污水循环洗涤吸收分离相似系统已在工业锅炉和吨厂锅炉的脱硫除尘系统得到应用。处

25、理工艺过程中的磷泥泥泵选用耐磨耐腐蚀的污泥泵，管道采用衬塑工艺处理；污泥泵启停转速受控制器控制；磷酸池的泥浆由泵入高置安装的过滤器器，污泥被分离进入污泥仓；清液透过快过滤器膜排入清液池工业循环使用或送到磷酸成品槽。预计回收8085%磷酸1吨/吨磷泥。全厂污水按清污分流原则处理，全厂设综合污水处理池。污水处理回用，不外排。6.3炉渣处理系统在额定工况下的炉渣热灼减率3%，符合国家标准要求，在多数情况下，炉渣都可以进行综合利用。 用垃圾焚烧炉渣代替这些原料中的一部分，再掺合一定的水泥，可以保持一定的质量，却可以使成本大大降低。 烧结后的炉渣通常是高密度砂砾状熔块，由于经过玻璃化，重金属溶出量很小，

26、利用这个优点作建筑材料、铺路骨料很适用。6.4噪声治理本厂的噪声主要为循环流化床锅炉及各类辅助设备如泵、风机等产生的动力机械噪声，各类管道介质的流动和排汽等产生的综合性噪声，形成对周围环境的影响。通过选用节能环保产品设计布置措施，其噪声值可以达到工业企业厂界噪声标准（GB12348-90）三类标准及城市区域环境噪声标准（GB3096-93）的规定要求，即昼间为6064分贝；夜间5053分贝。7、自控系统和电气系统自控系统对四个参数即：锅炉负荷（蒸汽压力）、汽包水位、送风量和炉膛负压进行调节。这四个参数必要时也可人工手动控制，自动/手动无扰切换。整个现场仪表和电气均采用总线连接的计算机DCS控制

27、系统。电气系统：磷泥焚烧锅炉电气部分采用低压配电设备,与电机直接相连的控制保护装置具有通讯功能并与现场总线连接的计算机DCS控制系统。控制系统可对一些电机进行远程启停操作，运行人员也可在就地电控柜上手动操作。该项目主要的风机水泵均采用变频控制；节电措施从设备选型和电能及生产核算的计量管理三方面同时进行。六、设备参数表七、 工程投资估算(一)土建费用估算86万元(二)设备费用估算951万元工程直接费用合计 86+951=1037 万元 (三)工程间接费用估算序号名称总价(万元)备注1土建费862设备费9513设备运输费33.28(2)3.5%4设计费36.29(1+2)3.5%5安装费142.6

28、5(2)15%6调试费41.48(1+2)4%7工程税金44.01(1+2+3+4+5+6)3.41%9合计1337.71系数未调差。十、运行费用1用电费名称数量总装机容量(kw)实际运行容量(kw)运行时间(h)总电耗(kwh)磷泥泵23012672煤提升机15.53.31239.6碎煤机1159654干化给料机2116.6639.6给料机2116.624158.4给水泵27422.224532.8一次风机17545241080二次风机115924216引风机111066241584耐酸泵44413.224316.8照明及其它1051050合计17400.5197.74023电费按0.69元

29、/度计算，则用电费为:40230.69=2695元/天。2燃料费以进厂煤价300元/吨（5500大卡/公斤）计，每小时补煤1.5吨则：1.530024=1080元/天湿磷泥2.5吨/小时，取含磷20%；则有0.5吨/小时磷燃烧(热值8000大卡/公斤?)。不计费用。2人工费磷水处理站稳定运行后，设管理人员10人，每人月均工资900元，则：(90010)/30=300 元/天3折旧费（/15104）/365=2393 元/天；4维修费239340957 元/天5总运行费用合计运行费用为5032.42 元/天(不含折旧)，折合单位磷泥焚烧处理车间费用为83.87元/吨泥。合计运行费用为742.2元/天(含折旧)，折合单位磷泥焚烧处理车间费用为123.75元/吨泥。十一、工程效益和经济指标1 该项目建成后，年处理磷泥19800吨，无污水污泥排放，可以大大缓解磷泥排放给周围环境带来的影响。每年运行330天，年回收磷酸3960吨，以4000元/吨，年销售收入1584万元。2 多余的70%蒸汽供其它车间用。3 经济指标：1) 处理能力：60 m3/d(2.5 m3/h)2) 总装机容量：400.5 kw3) 工程总投资：1338 万元；单位投资22.3万元。4) 运行费用：83.87 元/吨磷泥(不含折旧)，123.75 元/吨磷泥(含折旧)5)总占地面积：220m2