电石生产方法、用于该方法的电石生产系统与流程

本发明涉及一种电石生产方法、以及用于该电石生产方法的电石生产系统。

背景技术：
电石化学名为碳化钙(CaC2)，是碳与金属钙化合而成。人们常说的电石是工业碳化钙，它还含有一些其它杂质。极纯的碳化钙呈天蓝色。一、兰炭生产方法：1.水熄焦工艺煤由炉顶加入兰炭炉，经过煅烧，由推焦机推入水熄焦箱，再由刮焦机刮出；经过筛选，分成各种粒度的成品，分别送往不同的下游生产工序。特点：有大量水煤气和废水产生，污染环境；红焦直接落入水中，浪费大量能源；同时兰炭碎裂成粉料比例增大；产品含有8％-22％的水分。2.干熄焦工艺煤由炉顶加入兰炭炉，经过煅烧，由耐高温推焦机推入密闭箱，对兰炭喷水冷却，排入排焦箱中，冷却后排出；经过筛选，分成各种粒度的成品，分别送往不同的下游生产工序。特点：有水煤气产生，污染环境；兰炭冷却成常温，损失大量能源；产品含有4％左右的水分。二、电石生产方法：电石是由生石灰和炭(兰炭、焦炭、无烟煤、石油焦)在电炉内按方程CaO+3C→CaC2+CO制得。它是一个强吸热反应在温度＞1600℃才以显著速度进行，采用电阻电弧炉供热，每吨电石耗电约为3250-3400kWh，电石炉分为密闭、半密闭和敞开式三种，因环保和节能原因，国家推广密闭式电石炉，淘汰敞开式电石炉。目前，碳素材料主要选用兰炭，因安全和耗电量原因，密闭电石炉对兰炭含水量要求为＜1％。这样，兰炭在装入电石炉前，需要经过烘干工艺。兰炭烘干装置需要燃烧煤气或燃煤来产生高温非氧化气体，脱离兰炭中的水分，兰炭烘干消耗煤气或燃煤的经济价值约为120元/吨，耗电量约为20元/吨。烘干后兰炭进入料仓，与生石灰混合后常温入炉。已经公开的电石方面的相关专利包括：申请号为200810239805.6的中国专利“一种电石系统”。现有电石工艺的特点：兰炭烘干工序消耗大量能源，并增加CO2和废气排放，污染环境，烘干过程中产生大量粉料。3现有技术的缺陷：总之，传统的电石炉所需兰炭，必须经过熄焦、运输、烘干工艺。在熄焦过程中，损失了大量的能量，产生了大量的污染；在烘干过程中，消耗大量煤，煤气和电能，兰炭因强度低，损耗较大。

技术实现要素：
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电石生产方法、电石生产系统，能够在不需要实施熄焦和烘干工艺下生产电石，从而节约大量的能源，降低生产电石时所用炭的损耗。为实现上述目的，本发明提供了一种电石生产方法包括：在阻燃条件下：将在炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭从该炭化炉中取出并送入筛选装置进行筛选，该炭进入该筛选装置时的温度大于或等于其自燃温度；及使经筛选筛出的炭在称重混合装置中与生石灰称重混合；将称重混合后形成的混合物送入电石炉中以生产电石。优选地，从炭化炉到筛选装置的炭输送、筛选、从筛选装置到称重混合装置的炭输送、称重混合、从称重混合装置到电石炉的混合物的输送，均是在阻燃条件下进行的。优选地，阻燃条件由压力大于1个标准大气压的阻燃气体提供。优选地，阻燃气体为惰性气体或烟气或生产生石灰时产生的石灰窑尾气。优选地，炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，在送入筛选装置时具有大于或等于240℃的温度，称重混合后形成的混合物，在送入电石炉时具有高于气候温度60℃以上的温度，其中气候温度为电石炉所处环境的温度。优选地，送入筛选装置进行筛选的炭，被筛分为：粒度小于3mm的面料、粒度大于25mm的大料、以及粒度介于3mm-25mm的中料，其中中料为所述经筛选筛出的炭，用以与生石灰进行的称重混合。优选地，本发明电石生产方法还包括：将大料破碎后再筛选，以筛出符合中料的粒度要求的炭，其中面料和无法破碎的大料被排出。另一方面，本发明还提供了一种电石生产系统，用于本发明前述任一项电石生产方法，电石生产系统包括：依次连接在一起的炭化炉、第一输送装置、筛选装置、称重混合装置、第二输送装置、加料装置、电石炉，其中，第一输送装置、和筛选装置、和称重混合装置、和第二输送装置、和加料装置中，及每相邻两个装置之间的连接处，均充满了使其中的内容物处于阻燃条件下的阻燃气体。优选地，阻燃气体由鼓风机鼓入。优选地，炭化炉为将煤经500℃-800℃煅烧产生炭的炉，具有供该炭排出的出炭口；第一输送装置具有供输送对象进入的第一输送入口、和将输送对象送出的第一输送出口，第一输送入口与出炭口连接；筛选装置具有筛选入口、和供符合粒度要求的对象排出的筛选出口，筛选入口与第一输送出口连接；称重混合装置具有供待称重混合对象进入的混合入口、供混合后的混合物排出的混合出口，混合入口与筛选出口连接；第二输送装置具有供输送对象进入的第二输送入口、和将输送对象送出的第二输送出口，第二输送入口与混合出口连接；加料装置具有加料口和出料口，加料口与第二输送出口连接；以及电石炉具有与出料口连接的反应物入口。优选地，电石炉为通过直接消耗电能加热方法生产电石的装置。优选地，电石炉为电阻电弧炉。优选地，筛选装置包括：大料筛，具有与进料口连通的入料口、供小于等于第一粒度的料排出的第一排料口、供大于第一粒度的料排出的第二排料口，进料口构成筛选入口；中料筛，具有与第一排料口连通的第一入料口、供粒度大于等于第二粒度的料排出的第三排料口、供粒度小于第二粒度的料排出的第四排料口，第三排料口构成筛选出口；粉料排出装置，其入口与第四排料口连通；破碎机，其入口与第二排料口连通；将破碎机破碎后的料提升至中料返回段的提升机，提升机的出口与中料返回段的入口连通，中料返回段与进料口连通。本发明的有益技术效果在于：(1)本发明在阻燃条件下，将在炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，以高于或等于其自燃温度的温度送入筛选装置进行筛选，而且从离开炭化炉时开始直到被送入电石炉之前(不包括炭化炉中进行的形成炭的工艺、也不包括电石炉中进行的生成电石的反应)，本发明始终是在阻燃条件下进行；这使得炭从离开炭化炉时开始直到被送入电石炉之前始终保持在阻燃条件下，从而本发明省略了对炭的熄焦和烘干处理，由此节约了大量的能源，降低了炭损耗。(2)由于：炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，在从离开炭化炉时开始直到被送入电石炉之前，始终保持在阻燃环境中，所以不需水对炭进行冷却，因此避免了用水冷却时产生的有害物质，从而实现了绝对环保，而且因为不需要水对炭冷却，炭碎裂成粉料的比例减小。(3)本发明把传统的、分开的兰炭生产和电石生产合并组成联合生产，省去兰炭熄焦工序，兰炭高温装入电石炉，电石炉因此省电为每吨电石约276kWh＝130元；省去兰炭烘干工序，节省煤气或燃煤，其经济价值每吨电石约为70元；生产过程中兰炭粉料成分大大下降，提高了利用比例，每吨电石约为10元；无污水排放，无CO2和废气排放。附图说明图1是本发明电石生产系统的示意图；图2是本发明中使用的筛选装置的示例图；附图标号：1.炭化炉，2.第一输送装置，3.筛选装置，4.称重混合装置，5.第二输送装置，6.电石炉，7.加料装置，30充气口，31进料口，32中料返回段，33中料筛，34提升机，35出料口，36一次料破碎机，37大料筛，38粉料排出装置，39二次大料排出装置。具体实施方式以下描述本发明的具体实施方式。本发明的电石生产方法，包括在阻燃条件下依次进行的如下步骤(1)-(3)：(1)将炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭送入筛选装置进行筛选，所述炭在送入筛选装置时的温度大于或等于其自燃温度；自燃温度采用如下定义，以上述的经500℃-800℃煅烧产生的炭在冷却到常温后得到的成品为对象，该成品发生自燃(有火焰自燃或无火焰自燃)时的温度即为所述自燃温度。(2)将步骤(1)中筛出的符合粒度要求的炭，送入称重混合装置与生石灰进行称重混合。(3)将步骤(2)中称重混合后形成的混合物送入电石炉中用以生产电石。应该理解，在本发明中，阻燃条件不是针对炭化炉中进行的形成炭的工艺而言的、也不是针对电石炉中进行的生成电石的反应而言的，这二者与所述的阻燃条件无关。换而言之，对于炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，从其离开炭化炉时开始直到被送入电石炉之前，所有对炭进行的工序均是在阻燃条件下进行的。这里的所有对炭进行处理的工序是指：以电石生产为最终目的的所有工序，但是不包括炭化炉中进行的形成炭的工艺、也不包括电石炉中生产电石的反应过程。本发明的电石生产方法，最终确保炭以高温入电石炉中，省略了对炭的熄焦和烘干处理，由此节约大量能源，降低生产电石时所用炭的损耗。在一个具体实施例中，对于炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，从其离开炭化炉时开始直到被送入电石炉之前，对炭进行的所有工序包括：从炭化炉到筛选装置的炭输送、筛选、从筛选装置到称重混合装置的炭输送、称重混合、从称重混合装置到电石炉的混合物输送，显然，根据本发明，所有这些工序均是阻燃条件下进行的。对于本发明中涉及的阻燃条件，可以通过压力大于1个标准大气压的阻燃气体来提供，在该阻燃条件能够防止炭自燃，其中阻燃气体可由鼓风机鼓入。而阻燃气体可以选用惰性气体、烟气、生产所述生石灰时产生的石灰窑尾气中的任一种。这里的阻燃条件包括两种情况：一种是在完全密闭的环境中，提供(例如，大于1个标准大气压的)阻燃气体以形成阻燃条件；另一种是在一个具有阻燃气体入口和阻燃气体出口的半密闭或敞开环境中，当阻燃气体的进气压力和流量大于阻燃气体的出气压力和流量时，也能够在该环境中提供阻燃条件。应该理解，只要能阻止对象自燃，阻燃气体中可以不含氧气以形成无氧环境，也可以含有一定量氧气但是不足以使得对象发生自燃(可称为半无氧环境)。进一步，炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，在送入筛选装置时的温度的一个实施例是大于或等于240℃，这是考虑了当从炭化炉到筛选装置的输送距离较长时产生的温度损失。称重混合后形成的混合物送入电石炉时的温度可以采用如下例子，例如高于气候温度60℃以上。这里的气候温度是电石炉所处环境的温度(不是电石炉内部反应的环境温度)，例如电石炉放置在30℃的环境下，则称重混合后形成混合物送入电石炉时的温度可以是90℃以上。本发明中在筛选装置中进行的筛选，可以将送入其中要筛选的炭筛分为：粒度小于3mm的面料、粒度大于25mm的大料、以及粒度介于3mm-25mm的中料(包括两个端点值)，其中中料用以与生石灰进行称重混合。作为一种优选方式，筛选还可以包括：将所述大料破碎后再筛选，以筛出符合所述中料的粒度要求的炭，其中面料和无法破碎的大料被排出-不参与在本发明中电石炉中的生成电石的反应过程。进一步还需要指出，对于炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，从其离开炭化炉时开始直到被送入电石炉中产生电石反应时截止，本发明始终没有采用任何主动降温措施。另外本发明中“在炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭”也包括了通常所述的兰炭。兰炭又称半焦、焦粉，是利用神府煤田盛产的优质侏罗精煤块烧制而成的，作为一种新型的炭素材料，以其固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性，以逐步取代冶金焦而广泛运用于电石、铁合金、硅铁.碳化硅等产品的生产，成为一种不可替代的炭素材料。兰炭结构为块状，粒度一般在3mm以上，颜色呈浅黑色，目前，兰炭主要有两种规格：一是土炼兰炭，二是机制兰炭；尽管两种规格的兰炭用的是同一种优质精煤炼制而成，但因生产工艺和设备的不同，其成本和质量也大不一样。因此，本发明把传统的、分开的兰炭生产和电石生产合并组成联合生产，省去兰炭熄焦工序，兰炭高温装入电石炉，电石炉因此省电为每吨电石约276kWh＝130元；省去兰炭烘干工序，节省煤气或燃煤，其经济价值每吨电石约为70元；生产过程中兰炭粉料成分大大下降，提高了利用比例，每吨电石约为10元；无污水排放，无CO2和废气排放。另一方面，本发明还提供一种电石生产系统，其用于本发明前述任一电石生产方法中，参见图1描述本发明的电石生产系统，其包括：依次连接在一起的炭化炉1、第一输送装置2、筛选装置3、称重混合装置4、第二输送装置5、加料装置7、电石炉6，其中第一输送装置2中、和筛选装置3中、和称重混合装置4中、和第二输送装置5中、和加料装置7中，均充满了使其中的内容物处于阻燃条件下的阻燃气体，以及每相邻两个装置之间的连接处也充满了使其中的内容物处于阻燃条件下的阻燃气体，阻燃气体可以由鼓风机鼓入。这里的每相邻两个装置之间的连接处是指以下所有的连接处：炭化炉1和第一输送装置2之间的连接处，第一输送装置2和筛选装置3之间的连接处，筛选装置3和称重混合装置4之间的连接处，称重混合装置4和第二输送装置5之间的连接处，第二输送装置5和加料装置7之间的连接处，以及加料装置7和电石炉6之间的连接处。这使得炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，从离开炭化炉时开始直到被送入电石炉之前，从炭化炉1到筛选装置3的炭输送、在筛选装置3中进行的筛选、从筛选装置3到称重混合装置4的炭输送、称重混合装置4中的称重混合、从称重混合装置4到电石炉6的混合物输送，均是阻燃条件下进行的。更详细地，对本发明电石生产系统描述如下：炭化炉1为将煤经500℃-800℃煅烧产生炭的炉，并具有供该炭排出的出炭口；第一输送装置2具有供输送对象进入的第一输送入口、和将输送对象送出的第一输送出口，第一输送入口与出炭口连接；筛选装置3具有筛选入口、和供符合粒度要求的对象排出的筛选出口，筛选入口与第一输送出口连接；称重混合装置4具有供待称重混合对象进入的混合入口、和供混合后的混合物排出的混合出口，混合入口与筛选出口连接；第二输送装置5具有供输送对象进入的第二输送入口、和将输送对象送出的第二输送出口，第二输送入口与混合出口连接；加料装置7具有加料口和出料口，加料口与第二输送出口连接；以及电石炉6具有与所述出料口连接的反应物入口，为了生产电石，炭和生石灰从该反应物入口被送入。为了应对炭化炉1不正常工作以及炭化炉不正常工作的情形，本发明电石生产系统还提供有储料仓(未示出)，以实现如下功能：当炭化炉1工作正常时，炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭，一部分被送入筛选装置3进行筛选，另一部分被送入储料仓中；当炭化炉1工作不正常时，从储料仓向筛选装置3补充输送炭进行筛选；当筛选装置3工作不正常时，将已经筛选好的储存在所述储料仓中的炭作为补充送入电石炉6中。参见附图2描述本发明筛选装置3的一个示例，本发明中筛选装置为密闭或半密闭筛选装置，并用不与“在炭化炉中经500℃-800℃煅烧的煤所形成的炭(例如，兰炭等)”产生化学反应的气体(惰性气体、烟气、尾气、废气等)充入该装置。出于简化目的，以下以兰炭为例进行描述。该筛选装置3实现兰炭与空气中氧气隔离，杜绝了兰炭在高温情况下自燃现象，对兰炭进行筛选。筛选装置3的组成：由进料口(筛选入口)31进来的兰炭，首先进入大料筛37进行筛选，中料和粉料进入中料筛33，中料下滑至出口(筛选出口)35，送往下道工序，粉料落入粉料排出装置38，间歇排出；一次大料进入一次料破碎机36，破碎后经提升机34提升至二次筛，大料落入二次大料排出装置39，中料和粉料经中料返回段32落入进料口31，参加下一轮；由充气口30充入一定正压的气体，该气体为不与兰炭产生化学反应的气体(惰性气体、烟气、尾气、废气等)，实现兰炭与空气中氧气隔离。该筛选装置设置为半封闭或全封闭结构，目的是保证充入的阻燃气体的气压为正，即大于大气压(优选地，大于1个标准大气压)，以使得整个筛选过程是在阻燃条件下进行。根据以上描述的筛选装置3中的筛选过程，大料筛37具有与进料口31连通的入料口、供小于等于第一粒度的料(中料和粉料)排出的第一排料口、供大于第一粒度的料排出的第二排料口；中料筛33具有与第一排料口连通的第一入料口、供粒度大于等于第二粒度的料(中料)排出的第三排料口、供粒度小于第二粒度的料(粉料)排出的第四排料口，第三排料口构成筛选出口；粉料排出装置38的入口与第四排料口连通；破碎机36的入口与第二排料口连通。所涉及的大料、中料、粉料是按照粒度大小区分的。上述描述的大料可以是粒度大于25mm的料，粉料可以是粒度小于3mm的面料，中料可以是粒度介于3mm-25mm的料。在本发明的电石生产系统和本发明电石生产方法中，电石炉可以是通过直接消耗电能加热方法生产电石的任何装置，例如可以是电阻电弧炉。称重混合装置4、加料装置7是本领域惯常使用的装置，只是本发明使称重混合装置4的称重混合、加料装置7的加料均是在阻燃环境下进行。需要指出，生产电石的生石灰和炭的各自组份在国家标准里有限定，至于二者的重量配比，则根据具体生产电石的要求进行确定。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。