2020年磷矿冶炼何去何从--黄磷冶炼设备的维护与

2020年是一个极不寻常的一年，这一年的一开始就注定要波涛汹涌、跌宕起伏。从步入一月份以来，新冠肺炎的疫情让大家的精神紧绷，好容易熬过艰难时刻，自我庆幸终于平安无事，刚要松一口气时，国外疫情发展的如火如荼，输入型患者急剧上升，防控升级、复工复产进展力度绵软，企业经营环境每况愈下，尤其作为能耗大、投入高、设备维护困难的磷化工企业更加步履维艰。面对大范围萎靡不振的经济形势，磷化工企业面临的选择变得狭窄且困难，老旧设备维护方面更为突出。设备去旧上新与设备防腐维护两种选择让从事磷化工的工作者举棋不定，难以抉择。根据以往的情况分析，若能从经济节能角度来考虑，解决设备运行带来的严重腐蚀，则是企业追求的完美的解决办法。

本文介绍了志盛威华集团开发的一种黄磷尾气蒸汽锅炉高温防腐新技术。黄磷尾气经过喷淋水收磷和洗气后，可除去大部分的氟、磷、硫等腐蚀介质元素，但仍有少量的磷和硫以及微量的氟难以去除。黄磷尾气蒸汽锅炉是采用燃烧与换热分开的锅炉结构，这种结构可以避免高温火焰对锅炉设备的冲刷腐蚀以及单质磷对列管的燃烧腐蚀，但仍不可避免高温烟气对列管的氧化腐蚀和氢脆，以及低温烟气对节能器和烟道烟囱的酸露点腐蚀。最终导致列管、节能器、烟道等设备更换频繁，工艺不稳定，生产效率低，严重者甚至使整个锅炉报废。该技术通过一种采用高温封闭涂层和烟气防腐涂层对蒸发器列管等设备进行防护的方法，同时采用烟气防腐涂层与耐强氧化防腐涂层对烟道和换热翅片管进行防护，解决了烟气中磷、硫等杂质对锅炉设备构成的腐蚀，使锅炉长期稳定地生产蒸汽供厂内其他工序使用。通过运行，各项技术指标均达到设计要求，杜绝了锅炉爆管事故。该技术的成功运用实现了节能增效，提高了黄磷尾气蒸汽锅炉的应用价值，为黄磷企业经济效益的提升帮助很大。

1、黄磷尾气利用价值和腐蚀性:

目前，黄磷生产工业化的方法是电炉法，其优点在电力供应充足的地区显得尤为突出。

电炉法制磷的主要化学反应为:

4Ca5F(PO4)3+21SiO2+30C1400-1500℃3P4↑+30CO↑+SiF4↑+20CaSiO3

生产一吨黄磷会产生约2500~3000 立方米的尾气，尾气中的主要成分是一氧化碳，含量高达85%~92%，其热值相当于5500~6500 m3的城市煤气，发热值10.5~11MJ/m3，比半水煤气高得多，其利用价值很高。因而，黄磷尾气是很好的热源和生产碳一化学品的原料。磷化工行业应对金融风暴的主要措施之一，就是要解决好黄磷炉尾气的综合利用问题。并且我国目前的环保政策形势，已不允许直接放空燃烧，不但能源浪费严重，污染大气，也不符合国家提倡的发展循环经济、促进节能减排理念。

目前综合利用黄磷尾气的技术方向有用作热源、发展碳一化学品和尾气发电等。其中黄磷尾气蒸汽锅炉从2010年开始已在贵州、云南等地开始使用，据了解，某黄磷厂装了黄磷尾气蒸汽锅炉后，节能效益达到了75%-80%，可见黄磷尾气燃烧后产生的热能转化为蒸汽的利用率很高。

黄磷尾气中除了CO之外，含有很多杂质，比如:无机硫(S、H2S、SO2)、有机硫(CH4SH、COS)、SiF4、PH3、P4、HF、CH4、CO2、O2、N2、氰化物和原料粉尘等。一般情况下总硫0.8~8.0 g/ m3、总磷0.5~1.5g/m3。

由于黄磷尾气成分复杂，对设备腐蚀性大，净化工艺尚不成熟、净化工程投资较大，因此大多数企业虽然采取了黄磷尾气蒸汽锅炉作为节能减排方法，但复杂严重且又频繁的腐蚀让黄磷企业苦恼不堪。

2、黄磷尾气蒸汽锅炉工作和腐蚀机理:

黄磷尾气蒸汽锅炉是采用燃烧和换热分开进行的锅炉结构，避免了高温火焰对锅炉设备的直接冲刷。从黄磷电炉出来的尾气经过电炉三塔收磷、三级水洗塔洗涤，除去其中的大部分灰尘杂质、氟、磷、硫后，输送至锅炉燃烧室进行燃烧，在燃烧器内形成的高温烟气约为1500℃;由配风机鼓入冷风，对高温烟气进行稀释降温至约550℃，再进入锅炉蒸发器与列管进行换热;蒸发器本体与汽包通过上下循环管道组成蒸汽发生器，软水在蒸发器本体内吸收热量生成汽水混合物，经上循环管进入蒸汽聚集器进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽通过汽包的蒸汽出口向外输送供生产使用;未汽化的软水经下循环管返回蒸发器本体进行再吸热蒸发;高温烟气的热量在蒸发器内释放后，温度降至250℃左右，再由引风机抽出。

用黄磷尾气烧锅炉制取蒸汽的原理类似于燃气锅炉，锅炉设备难以经受黄磷尾气在燃烧过程中的腐蚀，其腐蚀机理主要有以下两点:

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/zonghexinwen/2020/1113/458.html