——磷炉尾气超纯净化后内燃机发电的技术——

对磷炉尾气高效净化、能源转化与系统优化,以实现环保和经济效益的双重目标。本公司拥有以下技术及方案:

一、磷炉尾气净化关键技术—深度脱磷与脱硫

1、湿电脱磷除尘

采用公司自主研发的湿电脱磷除尘器,将黄磷尾气中的P₄和颗粒物进行静电吸附,再通过喷淋沉降去除,总磷浓度可降至10 ppm以下。


2、三级文丘里高效洗涤塔处理

一级使用化学强氧化法进一步去除总磷,二级化学碱洗涤去除硫化氢等酸性气体,三级清水洗涤最后脱磷和脱颗粒物。


3、总磷浓度可降至1ppm以下,总硫降至20ppm以下,颗粒物降至1ppm以下。

二、蒸汽轮机发电系统配置

1、工艺流程:

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2、理论发电量计算

纯CO在标准状态下的体积热值为 ‌11.5 MJ/m³‌(约3.19 kWh/m³),工业尾气中CO浓度通常为80%~92%,实际热值约 ‌9.2~10.6 MJ/m³‌(2.56~2.94 kWh/m³)‌。‌汽轮机发电效率一般为‌25%~35%‌。

理论发电量‌ = 热值×效率

纯CO理论发电量=3.19kWh/m³×30%≈‌0.96kWh/m³‌

工业尾气(85% CO)理论发电量=2.8kWh/m³×30%≈‌0.84kWh/m³‌


3、实际案例参考

贵州瓮福化学拥有12MW汽轮机一套,配25吨锅炉2台。实际运行情况为:1.45m3磷炉尾气可以发电1kWh,或者1.00m3磷炉尾气可以发电0.69kWh。实际热转化效率为0.69×860/2800=21.2%。


4、磷炉尾气汽轮机发电配置建议(按年产黄磷1.25万吨计)

(1)每小时产生磷炉尾气:1.736t×3000m3/t=5208m3/h

(2)每小时自用磷炉尾气占15%,计5208×15%=781m3/h

(3)可用于发电的尾气量:5208-781=4427m3/h

(4)汽轮机组配置:3.0MW发电机组,配2×15t蒸汽锅炉。

(5)消耗尾气量:3000/0.69=4347 m3/h

(6)每小时发电量:1×3000kWh=3000kWh

(7)关键设备(汽轮机组和锅炉)总投资:约2500万元。

三、内燃机发电

1、工艺流程:   

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2、理论发电量计算

纯CO热值为12.636 MJ/kg(约3.51kWh/kg),气体密度1.25 kg/m³,体积热值约10.5~12 MJ/m³(2.92~3.33 kWh/m³)工业尾气中CO浓度通常为80%~92%,实际热值约8.4~11 MJ/m³(2.33~3.06 kWh/m³)。内燃机发电效率一般为35%~45%,取中间值40%计算。

理论发电量‌=热值×效率

纯CO发电量=3.13kWh/m³×40%≈1.25kWh/m³‌

工业尾气(85% CO)发电量=2.7kWh/m³×40%≈1.08kWh/m³


3、实际案例参考

湖北某项目实测数据:6MW机组每小时处理2400m³尾气,发电量2600~2800kWh,折合1.08~1.17kWh/m³。尾气发电量和效率与理论值基本吻合。


4、磷炉尾气内燃机发电配置建议(按年产黄磷1.25万吨计)

(1)每小时产生磷炉尾气:1.736t×3000m3/t=5208m3/h

(2)每小时自用磷炉尾气占20%,计5208×20%=1042m3/h

(3)可用于发电的尾气量:5208-1042=4166m3/h

(4)内燃机组配置:4×1.2MW

(5)消耗尾气量:4×1000m3 =4000 m3/h

(6)每小时发电量:4×1100kWh=4400kWh

(7)总投资:约1500万元。

四、系统安全与防腐设计

1、耐腐蚀材料应用  

采用不锈钢、合金钢等材料制造锅炉及烟道,抵御高温(950℃以上)和酸性气体(如P₂O₅、H₂S)的腐蚀, 烟道尾部增设保温层,防止低温凝结导致的酸性腐蚀。


2、多重安全控制  

集成火焰监测、压力控制、泄漏检测等保护装置,避免爆炸风险。实时监测尾气成分(如CO、PH₃浓度),通过PLC和SCADA系统动态调节燃烧参数,确保稳定运行。

五、技术优势与发展方向

磷炉尾气高效净化工艺流程简单,耐硫性强,运行成本低廉。结合AI智能控制优化燃烧,推广模块化设计,推动“双碳”目标下的绿色升级。


磷炉尾气内燃机发电需以深度净化为前提,采用分路进气双增压技术,配套智能化控制系统,对含氢尾气的发电利用,杜绝回火和闪爆问题,彻底解决矿热炉尾气用于内燃机发电的安全可靠性问题,年运行时间超8000小时,实现尾气资源化与能源高值利用。实践证明其经济效益比燃气轮机好,是黄磷企业尾气发电的发展方向。

云南布兰特化工有限公司
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