电石生产线及其系统的制作方法

本实用新型涉及电石生产技术领域，尤其涉及一种电石生产线及其系统。

背景技术：

电石法乙炔化工兴起于早期欧洲，乙炔能够同多种物质进行化学反应，衍生出几千种有机化合物，曾被国际上誉为“有机合成工业之母”。我国“少油、缺气、煤炭相对丰富”的能源结构，决定了电石仍将在今后的国民经济发展中具有不可替代的重要作用。近年来，我国电石行业发展速度较快，电石产量已由2005年的890万吨/年，增加至2015年的2584万吨/年。

电石是一种重要的化工原料，现有电石生产是指在隔绝空气和高温条件下将兰炭或焦炭与石灰加热，发生高温还原反应，最终获得成品电石的加工过程。当前电石生产工艺的高电耗、高污染、高成本等问题已经开始严重地制约其可持续发展；其具体问题有：

(1)原料适应性差。对原料粒度要求较高，必须使用5mm-30mm的块状原料。

(2)原料成本高。须使用固定碳高于82％的优质块状兰炭或焦炭。

(3)生产能耗高。块状的碳素原料和石灰的传质和传热效率低，反应速率较低。同时，原料兰炭的生产单元和电石冶炼单元是独立的，导致高温(600-900℃)兰炭的显热被浪费；而电石炉内温度一般需达到2200℃以上生产电石，生产每吨电石耗电3150kwh以上。

(4)污染严重。生产过程中产生大量的粉尘污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供电石生产线及其系统，以解决现有技术中存在的生产电石的原料适应性差、原料成本高、生产能耗高和污染严重的技术问题。

本实用新型提供的电石生产线，包括：

原料处理单元，用于处理原材料，并将原材料加工成第一次中间产品；

预热炉单元，用于接收所述原料处理单元输送的第一次中间产品，并将所述第一次中间产品处理为具有高温的第二次中间产品；

热送单元和电石炉单元；所述热送单元用于接收所述预热炉单元输送的第二次中间产品，并将具有高温的所述第二次中间产品输送至所述电石炉单元；所述电石炉单元用于接收具有高温的所述第二次中间产品，并将所述第二次中间产品炼制为电石。

进一步地，所述原料处理单元包括破碎装置、混合装置和成型装置；所述原材料包括原料煤和生石灰；

所述破碎装置用于将所述原料煤破碎至符合预设标准的原料煤颗粒，以及用于将所述生石灰破碎至符合预设标准的生石灰颗粒；

所述混合装置用于按照预设比例混合原料煤颗粒和生石灰颗粒，并形成混匀原料；

所述成型装置用于将所述混匀原料造块成型，并形成所述第一次中间产品。

进一步地，所述破碎装置包括破碎机和磨矿机；

所述破碎机用于将所述原料煤破碎至符合预设标准的原料煤大颗粒，以及用于将所述生石灰破碎至符合预设标准的生石灰大颗粒；

所述磨矿机用于将所述原料煤大颗粒破碎为所述原料煤颗粒，以及用于将所述生石灰大颗粒破碎为所述生石灰颗粒。

进一步地，所述混合装置包括混合机和缓冲仓；所述混合机用于按照预设比例混合原料煤颗粒和生石灰颗粒，以形成混匀原料，并输送至所述缓冲仓存储。

进一步地，所述缓冲仓通过螺旋给料机将混匀原料输送至螺旋加热输送机，所述螺旋加热输送机用于加热混匀原料并将混匀原料输送至所述成型装置。

进一步地，所述预热炉单元包括压球机和预热炉；

所述压球机用于接收所述原料处理单元输送的第一次中间产品，并压制所述第一次中间产品以形成球团；

所述预热炉用于接收所述压球机输送的球团，并将所述球团热解，以处理为热态活性球团；所述热态活性球团为具有高温的第二次中间产品。

进一步地，所述热送单元包括输送轨道和输送罐车；所述输送罐车用于接收所述预热炉单元输送的第二次中间产品，并将具有高温的所述第二次中间产品沿所述输送轨道输送至所述电石炉单元。

进一步地，所述热送单元还包括起吊装置；

所述输送轨道包括第一输送轨道和第二输送轨道，所述输送罐车包括第一输送罐车和第二输送罐车；所述第一输送罐车的料罐用于接收所述预热炉单元输送的第二次中间产品，并将具有高温的所述第二次中间产品沿所述第一输送轨道送至吊装区；所述起吊装置用于将位于所述吊装区的所述第一输送罐车的料罐吊装至所述第二输送罐车上；所述第二输送罐车用于将所述料罐沿所述第二输送轨道输送至所述电石炉单元。

进一步地，所述第一输送罐车能够设置两个所述料罐，第二输送罐车能够设置一个所述料罐。

本实用新型提供的电石生产系统包括冷却单元和电石生产线；所述冷却单元用于接收所述电石炉单元输送的电石，并使所述电石冷却。

本实用新型提供的电石生产线及其系统，包括原料处理单元、预热炉单元、热送单元和电石炉单元；以使预热炉单元处理好的具有高温的兰炭或热态活性球团等第二次中间产品，通过热送单元输送至电石炉单元进行炼制；创造性地将预热炉单元的煤炭热解工艺与电石炉单元的电石生产工艺相耦合，以在电石生产过程中充分利用第二次中间产品的显热，以使显热替代部分电能，降低了传统生产电石的电耗，节约能源；还降低了对原材料的要求，以使原材料的适应性广，价格低廉，生产过程中不需焦炭、半焦、无烟煤等优质资源作为原料，只需使用廉价的中低阶、粉状煤炭资源，从源头上解决了电石生产过程中粉尘污染严重的问题。同时由于粉料的使用，也使得物料之间传热、传质速率加快，反应速度加快，从而减少炉体散热、电器热损等消耗的电能。此外，预热炉单元中原煤与石灰混料球团(即第一次中间产品)通过热解处理时，能够大量脱除煤中硫和汞等有害元素，进一步减少了电石生产过程中的环境污染。与现有电石生产工艺相比，本申请的电石生产线及其系统具有原料适应性广、电石生产电耗少、污染低、能源转换效率高、经济性好等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的电石生产线的流程示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的电石生产线的流程简图；

图3为本实用新型实施例一提供的电石生产线的预热炉单元的流程简图；

图4为本实用新型实施例二提供的电石生产系统的流程简图。

图标：1-原料处理单元；11-破碎装置；12-混合装置；13-成型装置；2-预热炉单元；21-装料区；22-预热一区；23-预热二区；24-反应一区；25-反应六区；26-出料区；3-热送单元；31-输送轨道；311-第一输送轨道；312-第二输送轨道；32-输送罐车；321-第一输送罐车；322-第二输送罐车；33-起吊装置；34-料罐；4-电石炉单元；5-冷却单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参见图1-图3所示，本实施例提供了一种电石生产线；图1为本实施例提供的电石生产线的流程示意图；图2为本实施例提供的电石生产线的流程简图；图3为本实施例提供的电石生产线的预热炉单元的流程简图。为了更加清楚的了解电石生产线，图1中标注的a、b为原料处理单元的原材料，例如a表示原料煤，b表示生石灰；c为预热炉单元热解过程中释放的油气等气体；d为电石炉单元炼制电石过程中释放的尾气，e为电石炉单元炼制生产的电石。

参见图1-图3所示，本实施例提供的电石生产线，包括：

原料处理单元1，用于处理原材料，并将原材料加工成第一次中间产品；优选地，原材料为原料煤与生石灰。进一步地，原料煤例如可以为低阶粉状原煤。第一次中间产品例如可以为原料煤与生石灰依次经过破碎、磨矿、混合成型的混合球团。通过原料处理单元1，以将原材料处理为满足预热炉单元2热解的要求产品。

预热炉单元2，用于接收原料处理单元1输送的第一次中间产品，并将第一次中间产品处理为具有高温的第二次中间产品；第二次中间产品例如可以为经过压球、筛分的料球，并经过热解的具有高温的热态活性球团。热态活性球团的剩余温度例如为600℃-900℃左右。

热送单元3和电石炉单元4；热送单元3用于接收预热炉单元2输送的第二次中间产品，并将具有高温的第二次中间产品输送至电石炉单元4；电石炉单元4用于接收具有高温的第二次中间产品，并将第二次中间产品炼制为电石。

本实施例中所述电石生产线，包括原料处理单元1、预热炉单元2、热送单元3和电石炉单元4；以使预热炉单元2处理好的具有高温的兰炭或热态活性球团等第二次中间产品，通过热送单元3输送至电石炉单元4进行炼制；创造性地将预热炉单元2的煤炭热解工艺与电石炉单元4的电石生产工艺相耦合，以在电石生产过程中充分利用第二次中间产品的显热，以使显热替代部分电能，降低了传统生产电石的电耗，节约能源；还降低了对原材料的要求，以使原材料的适应性广，价格低廉，生产过程中不需焦炭、半焦、无烟煤等优质资源作为原料，只需使用廉价的中低阶、粉状煤炭资源，从源头上解决了电石生产过程中粉尘污染严重的问题。同时由于粉料的使用，也使得物料之间传热、传质速率加快，反应速度加快，从而减少炉体散热、电器热损等消耗的电能。此外，预热炉单元2中原煤与石灰混料球团(即第一次中间产品)通过热解处理时，能够大量脱除煤中硫和汞等有害元素，进一步减少了电石生产过程中的环境污染。与现有电石生产工艺相比，本申请的电石生产线具有原料适应性广、电石生产电耗少、污染低、能源转换效率高、经济性好等特点。

本实施例的可选方案中，原料处理单元1包括破碎装置11、混合装置12和成型装置13；原材料包括原料煤和生石灰。

破碎装置11用于将原料煤破碎至符合预设标准的原料煤颗粒，以及用于将生石灰破碎至符合预设标准的生石灰颗粒；原料煤颗粒的粒度、生石灰颗粒的粒度的预设标准例如可以分别为0-100目。

混合装置12用于按照预设比例混合原料煤颗粒和生石灰颗粒，并形成混匀原料；原料煤颗粒和生石灰颗粒的比例例如为1：1.3-1.6。

成型装置13用于将混匀原料造块成型，并形成第一次中间产品。第一次中间产品例如可以为40mm×29mm×20mm、50mm×30mm×30mm等混合球团。

可选地，破碎装置11包括破碎机和磨矿机。

破碎机用于将原料煤破碎至符合预设标准的原料煤大颗粒，以及用于将生石灰破碎至符合预设标准的生石灰大颗粒；优选地，原料煤大颗粒的粒度、生石灰大颗粒的粒度的预设标准例如可以分别为0-3mm。

磨矿机用于将原料煤大颗粒破碎为原料煤颗粒，以及用于将生石灰大颗粒破碎为生石灰颗粒。通过破碎机以分别将原料煤、生石灰破碎为大颗粒，进而通过磨矿机继续破碎为符合标准的原料煤颗粒和生石灰颗粒。

可选地，混合装置12包括混合机和缓冲仓；混合机用于按照预设比例混合原料煤颗粒和生石灰颗粒，以形成混匀原料，并输送至缓冲仓存储。

可选地，缓冲仓通过螺旋给料机将混匀原料定量输送至螺旋加热输送机，螺旋加热输送机用于加热混匀原料并将混匀原料输送至成型装置13。优选地，螺旋加热输送机将混匀原料加热至80-120℃后送入成型装置13。

本实施例的可选方案中，预热炉单元2包括压球机和预热炉。

压球机用于接收原料处理单元1输送的第一次中间产品，并压制第一次中间产品以形成球团。

预热炉用于接收压球机输送的球团，并将球团热解，以处理为热态活性球团；热态活性球团为具有高温的第二次中间产品。

具体而言，从原料处理单元1输送来的混合球团等第一次中间产品，经压球机压制成球团，并经过筛分，令合格的球团进入预热炉装料口上部的多格料仓，通过设在每格料仓卸下料口的给料机装置，向预热炉内供料，根据炉底转动速度自动控制料的流量，满足连续布料的要求；优选地，球团在预热炉上铺100-200mm厚。

预热炉的炉底匀速转动，载着布在炉底上的球团依次经过各个区段。通过调节炉底转动速度，可以改变球团在炉内升温热解的时间。球团在炉内的升温热解时间一般为1-2小时。

优选地，预热炉的热解装置为圆环型炉膛；圆环型炉膛划分为装料区21、预热一区22、预热二区23、反应一区24至反应六区25和出料区26。球团随预热炉移动，经历上述各区后完成热解过程，放出干馏煤气等油气送往油气收集区进行油气分离，剩余的温度为600-900℃左右热态活性球团的第二次中间产品热送至电石炉单元4进行冶炼。

本实施例的可选方案中，热送单元3包括输送轨道31和输送罐车32；输送罐车32用于接收预热炉单元2输送的第二次中间产品，并将具有高温的第二次中间产品沿输送轨道31输送至电石炉单元4。通过输送轨道31和输送罐车32，以便于从预热炉单元2热送第二次中间产品至电石炉单元4。

可选地，热送单元3还包括起吊装置33。起吊装置33例如可以为起重机、吊车等。

输送轨道31包括第一输送轨道311和第二输送轨道312，输送罐车32包括第一输送罐车321和第二输送罐车322；第一输送罐车321的料罐34用于接收预热炉单元2输送的第二次中间产品，并将具有高温的第二次中间产品沿第一输送轨道311送至吊装区；起吊装置33用于将位于吊装区的第一输送罐车321的料罐34吊装至第二输送罐车322上；第二输送罐车322用于将料罐34沿第二输送轨道312输送至电石炉单元4进行炼制。

其中，第一输送罐车321和第二输送罐车322能够设置一个或者多个料罐34；优选地，第一输送罐车321能够设置两个料罐34，第二输送罐车322能够设置一个料罐34。

例如，热送单元3的预热炉与电石炉单元4的电石炉处于相对标高的低平台与高平台；第一输送轨道311用于设置在低平台上，运行在第一输送轨道311的第一输送罐车321为双料罐车，即第一输送罐车321能够设置两个料罐34；第二输送轨道312用于设置在高平台上，运行在第二输送轨道312的第二输送罐车322为单料罐车，即第二输送罐车322能够设置一个料罐34。料罐34通过起重机、吊车等起吊装置33在第一输送罐车321、第二输送罐车322之间交替放置，也即料罐34在两层平台上交替运行。

由预热炉单元2加热的高温活性球团(即第二次中间产品)，经预热炉的出料口及卸料管，进入低平台的第一输送轨道311上的第一输送罐车321的料罐34内，料满后停止给料，并关闭预热炉的进料阀。第一输送罐车321自动运行至吊装区，桥式起重机等起吊装置33将料罐34，转载至高平台的第二输送轨道312上的第二输送罐车322，接受料罐34的第二输送罐车322自动运行至电石炉加料口上方，料罐34出料口与电石炉加料口自动对准，打开料罐34卸料阀开始卸料。料卸完后，反向执行以上步骤，将空料罐34送至低平台的第一输送轨道311上的第一输送罐车321。

在以上步骤中，料罐34被吊起后，还剩一个空储罐的低平面上的第一输送罐车321同时运行，至预热炉出料口加料，并运行至起吊点，等待接受已给电石炉卸完料的空罐。

全程开关及动作经由DCS系统进行控制，与前后设备联动控制，自动化程度高；高温活性球团与料罐之间相对静止，物料粉化率小于1％；采用高性能保温材料，输送过程温度降低不超过50℃。

可选地，为高温活性球团(即第二次中间产品)的炉料进入密闭电石炉，电源由变压器经三相电极将电流导入炉内，电极通过与炉料间产生电弧发热传向装满炉料的炉膛，通过电弧热和电阻热，加热活性球团、并还原、融化成电石。在反应过程中，电极在炉内稳稳地插在炉料中，气体从整个料面均匀地逸出。电弧自始至终不外露，炉料随料面的下降加入炉内，使炉内料面保持一定的高度，电极周围呈现平锥体形状。

冶炼好的电石，每隔30-40分钟从炉口出炉一次，熔融电石流入牵引小车上的电石锅内，由卷扬机将小车拉到冷却厂房进行冷却。

根据工业和信息部公告《电石行业准入条件(2014年修订)》要求，新建或改扩建电石生产线必须采用先进的密闭电石炉，单台炉容量不小于40000千伏安，建设总容量(一次性建成)要大于150000千伏安，电石行业大型化、密闭化、环保节能发展有着重要意义，而节能降耗，则是当务之急、重中之重。

本实施例的电石生产线，通过将预热炉热解后的600-900℃高温固体物料直接热送进料至密闭电石炉，充分利用物料的显热降低生产能耗，以降低现有电石生产的能耗，从而降低了电石的生产成本。该电石生产线集成了蓄热式燃烧、辐射管加热、预热炉高温热解、高温热送进料等先进技术，颠覆性的使用粉状原煤和生石灰为生产原料制备电石。

所述电石生产线具有如下优点：

(1)创造性地将煤炭热解工艺与电石生产工艺相耦合。原料适应性广，价格低廉，生产过程中不需焦炭、半焦、无烟煤等优质资源作为原料，只需使用廉价的中低阶、粉状煤炭资源，吨电石原料成本降低300-500元；

(2)工艺能耗低、热效率高。采用蓄热式燃烧技术、辐射管加热技术、预热炉高温热解技术、高温热送进料技术，电石生产过程中充分利用了产物的显热，降低了工艺电耗600-700度/吨，整体工艺热效率高；

(3)环境友好。该工艺实现了粉状原料的全利用，从源头上解决了电石生产过程中粉尘污染严重的问题。同时原煤与石灰混料球团通过热解处理时，能够大量脱除煤中硫和汞等有害元素，生产过程中氮氧化物、硫氧化物、PM2.5等大气污染物的排放量比传统工艺下降80％以上；

(4)经济性好。采用低价粉煤作原料，热解过程中能副产大量的焦油和焦炉煤气，极大提高了整体工艺的经济性，吨电石收益提高500-700元；

(5)电石炉单元产生的电石炉尾气可用于变压吸附PSA提取一氧化碳、进而用于制备醋酸，变废为宝，环境友好，生产成本低，经济效益可观。

实施例二

实施例二提供了一种电石生产系统，该实施例包括实施例一所述的电石生产线，实施例一所公开的电石生产线的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的电石生产线的技术特征不再重复描述。

图4为本实施例提供的电石生产系统的流程简图。

参见图4所示，本实施例提供的电石生产系统，包括冷却单元5和电石生产线；所述冷却单元5用于接收所述电石炉单元4输送的电石，并使所述电石冷却。冷却单元例如可以为冷却厂房、冷却装置等。

本实施例中所述电石生产系统具有实施例一所述电石生产线的优点，实施例一所公开的所述电石生产线的优点在此不再重复描述。

实施例三

实施例三提供了一种电石生产方法，该实施例所述的电石生产方法应用于实施例一所述的电石生产线，实施例一所公开的电石生产线的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的电石生产线的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的电石生产方法，应用于电石生产线，包括如下步骤：

原料处理单元处理原材料并将原材料加工成第一次中间产品；

预热炉单元处理第一次中间产品，并将第一次中间产品处理为具有高温的第二次中间产品；

热送单元将具有高温的所述第二次中间产品输送至电石炉单元；

电石炉单元将所述第二次中间产品炼制为电石。

本实施例中所述电石生产方法，将预热炉单元处理好的具有高温的兰炭或热态活性球团等第二次中间产品，通过热送单元输送至电石炉单元进行炼制；创造性地将预热炉单元的煤炭热解工艺与电石炉单元的电石生产工艺相耦合，以在电石生产过程中充分利用第二次中间产品的显热，以使显热替代部分电能，降低了传统生产电石的电耗，节约能源；还降低了对原材料的要求，以使原材料的适应性广，价格低廉，生产过程中不需焦炭、半焦、无烟煤等优质资源作为原料，只需使用廉价的中低阶、粉状煤炭资源，从源头上解决了电石生产过程中粉尘污染严重的问题。同时由于粉料的使用，也使得物料之间传热、传质速率加快，反应速度加快，从而减少炉体散热、电器热损等消耗的电能。此外，预热炉单元中原煤与石灰混料球团(即第一次中间产品)通过热解处理时，能够大量脱除煤中硫和汞等有害元素，进一步减少了电石生产过程中的环境污染。与现有电石生产工艺相比，本申请的电石生产方法具有原料适应性广、电石生产电耗少、污染低、能源转换效率高、经济性好等特点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。