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中国是产磷大国,产能约占世界总产能的80%。据统计显示：2010年我国黄磷产量89.9万吨。每生产1吨黄磷,副产黄磷尾气2500-3000Nm3。黄磷尾气成分主要是CO87%-92%,总硫0.8-8.0g/m3,总磷0.5-1.5g/m3和其他一些杂质。由于黄磷尾气具有较高的热值(10.5-11MJ/m3),一些企业尝试采用黄磷尾气加热蒸汽锅炉,但黄磷尾气燃烧后产生的P205和S02会腐蚀炉膛内换热器和换热管壁,7-90天之内就能导致穿孔,从而影响锅炉的正常运行。目前,国内黄磷尾气利用率不足30%,多数企业将其燃烧后直接排放,这样粗放的处理模式不仅造成能源浪费,而且加剧大气环境污染。为了提高黄磷尾气的资源化利用水平,本文考察了一种基于流化床预混燃烧黄磷尾气,在燃烧过程中加入Ca基吸收剂对硫和磷进行吸收的黄磷尾气燃烧工艺。其目的在于探索一种既不腐蚀设备,又能降低环境污染,同时还能高效利用黄磷尾气热能的新技术。本论文主要研究成果如下：(1)采用FactSage6.2商业化热力学计算软件模拟确定了黄磷尾气理论燃烧温度、燃烧后气相组成及同Ca(OH)2反应的反应产物；同时,通过模拟获得燃烧温度对反应产物的作用规律(2)经现场实验发现,扩散燃烧黄磷尾气,黄磷尾气的燃烧温度为500-620℃。在此温度条件下,Ca(OH)2除同磷和硫反应外,还同C02发生反应,因此,降低了CaO对硫和磷的固定效果。(3)依据气体燃烧理论和颗粒流化理论,建立了一台适用于气体燃烧的流化床锅炉。通过调节空燃比,考察反应温度对Ca(OH)2固磷作用的影响。结果表明,流化床预混燃烧黄磷尾气,最高温度为1060℃,在空燃比1.7-4.2的范围内,炉内温度能稳定在870℃以上。吸收剂可同五氧化二磷反应,吸收率随温度升高而增加：1060℃时吸收率为86%,920℃时吸收率为50%,870℃时吸收率为30%。物象分析结果表明,Ca(OH)2与P2O5发生反应,首先形成碱式磷酸钙(Ca10(PO4)6(OH)2),之后转变为磷酸钙(Ca3(PO4)2),在高温条件下,磷酸钙进一步转变为焦磷酸钙(Ca2P2O7)。(4)为了考察吸收剂比表面积对磷和硫固定效果的影响。本文采用粘土做为添加剂,研究了其对吸收剂固磷固硫效果的影响。结果表明,添加粘土能促进吸收剂颗粒内部Ca(OH)2的分解,提高SO2去除率和吸收剂利用率。然而,添加粘土将降低炉膛内升温速率,不利于P2O5的去除。在120min的反应时间内,粘土添加量为25%时,SO2去除率提高约10%,P2O5去除率下降约5%,吸收剂利用率提高约8.5%。研究还发现,CaO同SiO2和Al2O3反应生成的玻璃态物质,会阻止颗粒间的相互传热,引起局部温度的升高,导致添加粘土吸收剂的烧结。(5)在温度为960-980℃的范围内考察了ZnO、Fe2O3和,MgO三种金属氧化物对Ca(OH)2固磷、固硫作用的影响。结果表明,ZnO添加剂会使吸收剂表面形成一层致密的Ca19Zn2(PO4)14,导致吸收剂在短时间内失活,不利于吸收剂固磷、固硫。Fe2O3添加剂会同CaO反应形成Ca2Fe2O5,降低SO2的去除率,但生成的Ca2Fe2O5会提高P2O5的去除率。MgO添加剂可促进SO和P2O5气体在吸收剂孔径中的扩散,加快含磷晶体颗粒的形成,从而提高吸收剂对SO2和P2O5的去除率。在120min的反应时间内,MgO添加量为25%时,SO2去除率平均提高7.5%,P2O5的去除率平均提高19.5%。(6)研究了现有掺烧黄磷尾气循环流化床,不同颗粒尺度灰渣的固硫、固磷效果。结果表明,现有以燃煤为主要燃料,掺烧黄磷尾气的循环流化床锅炉,炉内温度介于795-950℃之间。受到炉内交变气氛的影响,颗粒尺度较大的CaO颗粒,由于流化程度低,长时间的处于高温缺氧的密相床层区,导致CaO对SO2固定量的降低,颗粒尺度较小的CaO颗粒,固硫反应的活化能较低,并且所处区域氧含量充足,所以单位质量CaO的固硫量较大。CaO对P2O5的固定量同颗粒尺度无关,温度越高,二者接触越充分,CaO的固磷量越大。