制备电石的系统和方法与流程

本发明涉及能源化工领域，具体而言，本发明涉及制备电石的系统和方法。

背景技术：

电石作为一种重要的化工原料，主要用于生产乙炔和乙炔基化工产品，曾被誉为“有机合成工业之母”。从我国能源分布上考虑，“富煤、贫油、少气”是我国能源结构的典型特征，煤炭是我国的主要能源，约占一次能源的70％，因此，电石生产对于工业经济发展意义重大。

传统电石生产主要采用电热法，即以块状生石灰和块状焦炭为原料，在电石炉内高温条件下按反应方程式cao+3c＝cac2+co冶炼生产电石。从对碳素原料的要求考虑，传统电石生产工艺主要存在以下缺陷：(1)要求碳素材料的粒度在5～30mm、固定碳含量>84％、灰分<15％，能够满足这些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些优质无烟煤，而这些原料储量十分有限，价格不菲；(2)在原料破碎过程中会伴有15～20％的原料由于粒度小于5mm而被废弃，造成资源的严重浪费；(3)电石生产中主要采用块状碳素原料和石灰，传质和传热效率低，反应速率较低，电炉热效率仅为50％左右，电耗高达3250kwh/t电石左右。可见，碳素原料的品质直接影响电石的产量、品质、电力单耗和成本等经济指标。

另外，近年来，随着煤炭机械化开采程度的提高，原煤在开采过程中的粒径较小的粉煤含量占到40～60％，硬度较差的低阶煤甚至占到70％左右，这显然与传统的电石生产工艺要求碳素原料的粒度大于5mm的要求是相悖的。

因此，现有的制备电石的手段仍有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出制备电石的系统和方法。采用该系统可以将中低阶原料煤的脱灰、热解与电石冶炼技术结合，显著提高电石制备中的热效率，从而解决电石制备中原料成本高、粉料污染严重、能耗高等问题。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备电石的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：脱灰装置，所述脱灰装置具有原料煤入口、低灰煤出口和高灰煤出口；破碎装置，所述破碎装置具有低灰煤入口和低灰煤碎料出口，所述低灰煤入口与所述低灰煤出口相连；造球装置，所述造球装置具有低灰煤碎料入口、粉状生石灰入口和混合球团出口，所述低灰煤碎料入口与所述低灰煤碎料出口相连；第一热解装置，所述第一热解装置具有混合球团入口、第一热解油气出口和含碳活性球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；电石炉，所述电石炉具有含碳活性球团入口、电石出口和电石尾气出口，所述含碳活性球团入口与所述含碳活性球团出口相连。

根据本发明实施例的制备电石的系统通过脱灰装置对中低阶原料煤进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤，并将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰煤碎料与粉状生石灰在造球装置中进行混合造球，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰煤中的挥发分，得到第一热解油气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品。由此，本发明的制备电石的系统通过将中低阶原料煤的脱灰、热解与电石冶炼技术结合，实现了中低阶原料煤的分质梯级利用，通过将低灰煤碎料与粉状石灰石进行混合造球，实现了小粒径煤料的全利用，显著降低了原料成本，并减少了粉料造成的环境污染，从而解决电石制备中原料成本高、粉料污染严重等问题。

另外，根据本发明上述实施例的制备电石的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述脱灰装置进一步包括：上腔体，所述上腔体的顶端具有低灰煤出口，所述上腔体的侧壁上具有原料煤入口；下腔体，所述下腔体的顶端与所述上腔体的底端相连，所述下腔体的底端具有高灰煤出口，所述下腔体的侧壁由平行设置的外壁和内壁组成，所述内壁包括上下相连的上内壁和下内壁，所述外壁和上内壁之间形成有第一进风腔室，所述外壁和下内壁之间形成有第二进风腔室，所述第一进风腔室和第二进风腔室间隔开，所述上内壁和所述下内壁上均具有多个出风口；第一进风管道，所述第一进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第一进风腔室相连通；第二进风管道，所述第二进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第二进风腔室相连通。

在本发明的一些实施例中，所述上腔体横截面由上至下逐渐增大，且所述上腔体的侧壁与竖直方向的夹角为2.5～30度；所述下腔体横截面由上至下逐渐减小，且所述下腔体的侧壁与竖直方向的夹角为5～30度。这里的情况是，上内壁与竖直方向的夹角与下内壁与竖直方向的夹角一致的情况。

在本发明的一些实施例中，所述多个出风口的孔径为2～5mm，其中，位于所述上内壁的所述多个出风口的总面积为所述上内壁总面积的10～30％。

在本发明的一些实施例中，所述上内壁与竖直方向的夹角为0～15度；所述下内壁与竖直方向的夹角为30～60度。这里的情况是，上内壁与竖直方向的夹角与下内壁与竖直方向的夹角不一致的情况。

在本发明的一些实施例中，位于所述下内壁的所述多个出风口的总面积为所述下内壁总面积的20～40％。

在本发明的一些实施例中，所述制备电石的系统进一步包括：第二热解装置，所述第二热解装置具有高灰煤入口、第二热解油气出口和提质煤出口，所述高灰煤入口与所述高灰煤出口相连。由此，可以将脱灰装置中得到的高灰煤进行热解提质，以便得到提质煤产品。

在本发明的一些实施例中，所述第一热解装置还具有电石尾气入口，所述电石尾气入口与所述电石尾气出口相连。由此，可以将高温电石尾气返回第一热解装置，有效地利用高温电石尾气的显热进行第一热解处理，从而显著降低第一热解装置的能耗。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用前面实施例的制备电石的系统制备电石的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将原料煤供给至脱灰装置中进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤，所述低灰煤中灰分含量为小于或等于12wt％；将所述低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰煤碎料；将所述低灰煤碎料和粉状生石灰供给至造球装置中进行混合造球，以便得到混合球团；将所述混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便得到含碳活性球团和第一热解油气；以及将所述含碳混合球团供给至电石炉中进行电石反应，以便得到电石和电石尾气。

根据本发明实施例的制备电石的方法通过脱灰装置对中低阶原料煤进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤，并将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰煤碎料与粉状生石灰在造球装置中进行混合造球，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰煤中的挥发分，得到第一热解油气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品。由此，本发明的制备电石的方法通过将中低阶原料煤的脱灰、热解与电石冶炼技术结合，实现了中低阶原料煤的分质梯级利用，通过将低灰煤碎料与粉状石灰石进行混合造球，实现了小粒径煤料的全利用，显著降低了原料成本，并减少了粉料造成的环境污染，从而解决电石制备中原料成本高、粉料污染严重等问题。

另外，根据本发明上述实施例的制备电石的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述制备电石的方法进一步包括：将所述高灰煤供给至第二热解装置中，在400～1100摄氏度下进行第二热解处理，以便得到提质煤和第二热解油气。由此，可以将脱灰处理得到的高灰煤进行热解提质，以便得到提质煤产品。

在本发明的一些实施例中，所述制备电石的方法进一步包括：将所述电石尾气供给至第一热解装置中，以便利用所述电石尾气的显热进行所述第一热解处理。由此，可以将高温电石尾气返回第一热解装置，有效地利用高温电石尾气的显热进行第一热解处理，从而显著降低第一热解处理的能耗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备电石的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的脱灰装置剖面结构示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的脱灰装置剖面结构示意图；

图4是根据本发明再一个实施例的制备电石的系统结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的制备电石的方法流程示意图；

图6是根据本发明再一个实施例的制备电石的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备电石的系统。根据本发明的实施例，参考图1～4，该系统包括：脱灰装置100、破碎装置200、造球装置300、第一热解装置400、和电石炉500。其中，脱灰装置100具有原料煤入口101、低灰煤出口102和高灰煤出口103；破碎装置200具有低灰煤入口201和低灰煤碎料出口202，低灰煤入口201与低灰煤出口102相连；造球装置300具有低灰煤碎料入口301、粉状生石灰入口302和混合球团出口303，低灰煤碎料入口301与低灰煤碎料出口202相连；第一热解装置400具有混合球团入口401、第一热解油气出口402和含碳活性球团出口403，混合球团入口401与混合球团出口303相连；电石炉500具有含碳活性球团入口501、电石出口502和电石尾气出口503，含碳活性球团入口501与含碳活性球团出口403相连。

下面参考图1～4对根据本发明实施例的制备电石的系统进行详细描述：

根据本发明的实施例，脱灰装置100具有原料煤入口101、低灰煤出口102和高灰煤出口103，脱灰装置100适于将原料煤进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤。具体地，由于中低阶原料煤中含有较高含量的灰分(例如挥发分、无机盐和氧化物等杂质)，难以满足用于制备电石的要求，通过采用脱灰装置预先对中低阶原料煤进行脱灰处理，可以将低灰煤与高灰煤分离，进行分质梯级利用，其中低灰煤用于制备电石，高灰煤用于通过热解提质制备提质煤。

需要说明的是，本发明的系统中，术语“高灰”和“低灰”并不是绝对概念，而是相对概念，具体是指煤料中灰分的相对含量，也即是说，上述“低灰煤”相对于“高灰煤”具有较低的灰分含量，上述“低灰煤”和“高灰煤”中的具体灰分含量均不受特别限制。

本发明的系统将低灰煤和高灰煤分选开的原理是，通过调节不同风室的进风量，可以将不同密度的物质分选开，风量的大小直接影响到分选出的物质密度的高低。煤料中的灰分包括氧化硅、氧化铝、氧化镁或氧化铁等无机成分。煤料的密度反映了灰分的高低，煤料中灰分含量不同则密度不同，灰分高则密度大，灰分低则密度小。因此，通过本发明的系统可以将不同灰分的煤料分选出高灰煤和低灰煤。

利用本发明的系统对煤料进行分选时，由于煤料类型不同，其灰分之外的成分也不同，因此，对于不同类型的煤料，灰分含量相同时密度也会不同，使得对于不同类型的煤料，要分选出相同灰分含量的低灰煤，其风室的进风量是不同的。因此，能够分选出相同灰分含量的煤料的风室的进风量难以界定，需要针对具体的煤料进行调整。

根据本发明的一个具体实施例，低灰煤中灰分含量为小于或等于12wt％。

参考图2～3，脱灰装置100进一步包括：上腔体110、下腔体120、第一进风管道170和第二进风管道180。

根据本发明的实施例，上腔体100的顶端具有低灰煤出口102，上腔体110的侧壁上具有原料煤入口101；下腔体120的顶端与上腔体110的底端相连，下腔体120的底端具有高灰煤出口103，下腔体120的侧壁由平行设置的外壁130和内壁140组成，内壁140包括上下相连的上内壁141和下内壁142，外壁130和上内壁141之间形成有第一进风腔室150，外壁130和下内壁142之间形成有第二进风腔室160，第一进风腔室150和第二进风腔室160间隔开，上内壁141和下内壁142上均具有多个出风口(图中未示出)；第一进风管道170设置在下腔体120的外壁130上且与第一进风腔室150相连通；第二进风管道180设置在下腔体120的外壁130上且与第二进风腔室160相连通。

根据本发明的实施例，待分选脱灰的原料煤通过原料煤入口进入下腔体，空气经流量计和第一、第二进风管道进入脱灰装置的第一进风腔室和第二进风腔室中，并使第二进风管道中的空气流速大于第一进风管道中的空气流速，由此使下腔体(分选室)中形成相对稳定的上升气流，调节空气流量使得待分选脱灰物料在重力作用下在下腔体内进行分选脱灰，高密度颗粒下沉进入到高灰煤收集区，由高灰煤出口排出，而低密度颗粒随气流向上运动进入上腔体低灰煤收集区，由低灰煤出口排出，从而实现对低灰煤和高灰煤进行分选脱灰。

根据本发明的实施例，上腔体110横截面由上至下逐渐增大，且上腔体110的侧壁与竖直方向的夹角可以为2.5～30度；下腔体120横截面由上至下逐渐减小，且下腔体120的侧壁与竖直方向的夹角可以为5～30度。

根据本发明的一个实施例，参考图2，下腔体120中，上内壁141与竖直方向形成的夹角和下内壁142与竖直方向形成的夹角一致，即，第一进风腔室150和第二进风腔室160构成一个锥台形。

根据本发明的实施例，参考图3，下腔体120还可以采用分段式结构，具体地，根据本发明的实施例，上内壁141与竖直方向的夹角可以为0～15度；下内壁142与竖直方向的夹角可以为30～60度。由此，可以使上内壁与下内壁形成分段结构，分段结构的上部(上内壁)与竖直方向的夹角小且高度大，而下部(下内壁)与竖直方向的夹角大且高度小。这种下部与竖直方向的夹角大且高度小的结构使得第二进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速小，主要为竖直向上的上升气流，利于在下部形成稳定的上升气流；而上部与竖直方向的夹角小且高度大的结构使得第一进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速相对下部增大，可降低分选脱灰过程的边壁效应；因此，这种分段结构既有利于形成稳定的上升气流，又减少了物料运动过程受到的边壁效应的影响，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的实施例，多个出风口的孔径可以为2～5mm，其中，位于上内壁141的多个出风口的总面积可以为上内壁141总面积的10～30％。

根据本发明的实施例，位于下内壁142的多个出风口的总面积可以为下内壁142总面积的20～40％。由此，可以使下内壁上的开孔率相对于上内壁较大，结合该装置的分选脱灰原理，空气在下腔体中形成相对稳定的上升气流，使得物料主要在上升气流作用下实现按密度分选。为形成稳定的满足分选要求的上升气流，下腔体下部需要的风量较大，适当增大开孔率可以有利于形成稳定的上升气流，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的实施例，破碎装置200具有低灰煤入口201和低灰煤碎料出口202，低灰煤入口201与低灰煤出口102相连，破碎装置200适于将低灰煤进行破碎处理，以便得到低灰煤碎料。具体地，通过将低粒径的煤料破碎为低灰煤碎料，可以显著提高后续造球成型处理中低灰煤与生石灰的接触面积，从而提高低灰煤的利用率。

根据本发明的实施例，低灰煤碎料的平均粒径大小直接影响到后续混合成型处理的成型效果，根据本发明的一个具体实施例，可以将低灰煤破碎至平均粒径为1.0毫米。由此，可以进一步提高后续混合造球处理中低灰煤与生石灰的接触面积，从而进一步提高低灰煤料的利用率。

根据本发明的实施例，造球装置300具有低灰煤碎料入口301、粉状生石灰入口302和混合球团出口303，低灰煤碎料入口301与低灰煤碎料出口202相连，造球装置300适于将低灰煤碎料和粉状生石灰进行混合造球，以便得到混合球团。发明人在实验中发现，在粒径过小的煤料难以在电石炉中发生反应，而通过混合造球得到混合球团，可以有效地提高小粒径煤料的利用率，从而降低原料成本。本发明的实施例中，成型后的混合球团可以为椭球团，椭球团的大小对后续的热解处理效果有影响，本发明实施例中选取块料尺寸为：长×宽×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

根据本发明的实施例，第一热解装置400具有混合球团入口401、第一热解油气出口402和含碳活性球团出口403，混合球团入口401与混合球团出口303相连，第一热解装置400适于将混合球团进行第一热解处理，以便得到含碳活性球团和第一热解油气。发明人发现，生石灰对中低阶煤料的热解具有催化作用，在进行电石反应之前，预先对混合球团进行第一热解处理，可以有效地除去中低阶原料煤中的挥发分，得到含有轻质热解油和富氢热解气的第一热解油气混合物，从而提高煤料中的碳含量，以便提高后续制备得到的电石的产量和品质。

根据本发明的一个具体实施例，第一热解处理可以在500～1000摄氏度下进行，由此可以有效地热解除去中低阶煤料中的挥发分，提高混合球团在后续电石反应中的反应活性。具体地，由于后续可以将电石炉中产生的高温电石尾气供给至第一热解装置中，并利用高温电石尾气的显热进行第一热解处理，所以第一热解装置可以在较低的能耗下达到所需的温度，以便进行第一热解处理。

根据本发明的一个具体实施例，第一热解处理进行的时间可以为20～120min，由此，可以进一步提高对混合球团热解的完成度。

根据本发明的实施例，电石炉500具有含碳活性球团入口501、电石出口502和电石尾气出口503，含碳活性球团入口501与含碳活性球团出口403相连，电石炉500适于利用含碳活性球团进行电石反应，以便得到电石和电石尾气。

根据本发明的一个具体实施例，电石反应可以在1300～2400摄氏度下进行，由此可以显著提高制备得到的电石产品的产率和品质。

根据本发明的实施例，第一热解装置400还具有电石尾气入口404，电石尾气入口404与电石尾气出口503相连，由此，可以将高温电石尾气返回第一热解装置，有效地利用高温电石尾气的显热进行第一热解处理，从而显著降低第一热解装置的能耗。

参考图4，本发明实施例的制备电石的系统进一步包括：第二热解装置600。

根据本发明的实施例，第二热解装置600具有高灰煤入口601、第二热解油气出口602和提质煤出口603，高灰煤入口601与高灰煤出口103相连，第二热解装置600适于将高灰煤在400～1100摄氏度下进行第二热解处理，以便得到提质煤和第二热解油气。其中，提质煤可以用作其它工艺中的气化原料或火力发电原料。

根据本发明的具体实施例，第二热解处理可以在400～1100摄氏度下进行，在3～20秒内完成。发明人发现，在此温度和热解速度范围内进行处理，可以有效地除去煤料中的挥发分，得到提质煤和第二热解油气。

根据本发明实施例的制备电石的系统通过脱灰装置对中低阶原料煤进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤，并将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰煤碎料与粉状生石灰在造球装置中进行混合造球，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰煤中的挥发分，得到第一热解油气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品，而电石炉中产生的高温电石尾气还可以返回第一热解装置，以便利用电石尾气的显然进行第一热解处理，从而可以显著降低第一热解装置的能耗。另外，中低阶原料煤脱灰得到的高灰煤可以进入的第二热解装置进行第二热解处理，以便得到提质煤和第二热解油气。由此，本发明的制备电石的系统通过将中低阶原料煤的脱灰、热解与电石冶炼技术结合，实现了中低阶原料煤的分质梯级利用，通过将低灰煤碎料与粉状石灰石进行混合造球，实现了小粒径煤料的全利用，显著降低了原料成本，并减少了粉料造成的环境污染，从而解决电石制备中原料成本高、粉料污染严重等问题。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用前面实施例的制备电石的系统制备电石的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将原料煤供给至脱灰装置中进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤；将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰煤碎料；将低灰煤碎料和粉状生石灰供给至造球装置中进行混合造球，以便得到混合球团；将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便得到含碳活性球团和第一热解油气；以及将含碳混合球团供给至电石炉中进行电石反应，以便得到电石和电石尾气。

下面参考图5～6对根据本发明实施例的制备电石的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

s100：脱灰处理

该步骤中，将原料煤供给至脱灰装置中进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤。具体地，由于中低阶原料煤中含有较高含量的灰分(例如挥发分、无机盐和氧化物等杂质)，难以满足用于制备电石的要求，通过采用脱灰装置预先对中低阶原料煤进行脱灰处理，可以将低灰煤与高灰煤分离，进行分质梯级利用，其中低灰煤用于制备电石，高灰煤用于通过热解提质制备提质煤。

本发明的方法中，将低灰煤的灰分含量限定在小于或等于12wt％，是因为：煤料中的灰分主要为氧化硅、氧化铝、氧化镁或氧化铁等无机成分，灰分含量过高，则会严重影响电石炉的性能，会引发电石炉的爆炸，产生致命的后果，因此，必须要控制电石炉中煤料的灰分，申请人经验发现，将煤料的灰分含量限定在小于或等于12wt％，能够保证电石炉的性能不受影响，在安全范围内。通过本发明的分选系统能够分选出灰分含量小于或等于12wt％的低灰煤，进而保证后续电石的安全顺利生产。

根据本发明的实施例，脱灰装置进一步包括：上腔体、下腔体、第一进风管道和第二进风管道。

根据本发明的实施例，上腔体的顶端具有低灰煤出口，上腔体的侧壁上具有原料煤入口；下腔体的顶端与上腔体的底端相连，下腔体的底端具有高灰煤出口，下腔体的侧壁由平行设置的外壁和内壁组成，内壁包括上下相连的上内壁和下内壁，外壁和上内壁之间形成有第一进风腔室，外壁和下内壁之间形成有第二进风腔室，第一进风腔室和第二进风腔室间隔开，上内壁和下内壁上均具有多个出风口；第一进风管道设置在下腔体的外壁上且与第一进风腔室相连通；第二进风管道设置在下腔体的外壁上且与第二进风腔室相连通。

根据本发明的实施例，待分选脱灰的原料煤通过原料煤入口进入下腔体，空气经流量计和第一、第二进风管道进入脱灰装置的第一进风腔室和第二进风腔室中，并使第二进风管道中的空气流速大于第一进风管道中的空气流速，由此使下腔体(分选室)中形成相对稳定的上升气流，调节空气流量使得待分选脱灰物料在重力作用下在下腔体内进行分选脱灰，高密度颗粒下沉进入到高灰煤收集区，由高灰煤出口排出，而低密度颗粒随气流向上运动进入上腔体低灰煤收集区，由低灰煤出口排出，从而实现对低灰煤和高灰煤进行分选脱灰。

根据本发明的实施例，上腔体横截面由上至下逐渐增大，且上腔体的侧壁与竖直方向的夹角可以为2.5～30度；下腔体横截面由上至下逐渐减小，且下腔体的侧壁与竖直方向的夹角可以为5～30度。

根据本发明的一个实施例，下腔体中，上内壁与竖直方向形成的夹角和下内壁与竖直方向形成的夹角一致，即，第一进风腔室和第二进风腔室构成一个锥台形。

根据本发明的实施例，下腔体还可以采用分段式结构，具体地，根据本发明的实施例，上内壁与竖直方向的夹角可以为0～15度；下内壁与竖直方向的夹角可以为30～60度。由此，可以使上内壁与下内壁形成分段结构，分段结构的上部(上内壁)与竖直方向的夹角小且高度大，而下部(下内壁)与竖直方向的夹角大且高度小。这种下部与竖直方向的夹角大且高度小的结构使得第二进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速小，主要为竖直向上的上升气流，利于在下部形成稳定的上升气流；而上部与竖直方向的夹角小且高度大的结构使得第一进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速相对下部增大，可降低分选脱灰过程的边壁效应；因此，这种分段结构既有利于形成稳定的上升气流，又减少了物料运动过程受到的边壁效应的影响，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的实施例，多个出风口的孔径可以为2～5mm，其中，位于上内壁的多个出风口的总面积可以为上内壁总面积的10～30％。

根据本发明的实施例，位于下内壁的多个出风口的总面积可以为下内壁总面积的20～40％。由此，可以使下内壁上的开孔率相对于上内壁较大，结合该装置的分选脱灰原理，空气在下腔体中形成相对稳定的上升气流，使得物料主要在上升气流作用下实现按密度分选。为形成稳定的满足分选要求的上升气流，下腔体下部需要的风量较大，适当增大开孔率可以有利于形成稳定的上升气流，进而提高物料的分选精度。

s200：破碎处理

该步骤中，将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰煤碎料。具体地，通过将低粒径的煤料破碎为低灰煤碎料，可以显著提高后续造球成型处理中低灰煤与生石灰的接触面积，从而提高低灰煤的利用率。

根据本发明的实施例，低灰煤碎料的平均粒径大小直接影响到后续混合成型处理的成型效果，根据本发明的一个具体实施例，可以将低灰煤破碎至平均粒径为1.0毫米。由此，可以进一步提高后续混合成型处理中低灰煤碎料与生石灰的接触面积，从而进一步提高低灰煤料的利用率。

s300：混合造球

该步骤中，将低灰煤碎料和粉状生石灰供给至造球装置中进行混合造球，以便得到混合球团。发明人在实验中发现，在粒径过小的煤料难以在电石炉中发生反应，而通过混合造球得到混合球团，可以有效地提高小粒径煤料的利用率，从而降低原料成本。本发明的实施例中，成型后的混合球团可以为椭球团，椭球团的大小对后续的热解处理效果有影响，本发明实施例中选取块料尺寸为：长×宽×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

s400：第一热解处理

该步骤中，将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便得到含碳活性球团和第一热解油气。发明人发现，生石灰对中低阶煤料的热解具有催化作用，在进行电石反应之前，预先对混合球团进行第一热解处理，可以有效地除去中低阶原料煤中的挥发分，得到含有轻质热解油和富氢热解气的第一热解油气混合物，从而提高煤料中的碳含量，以便提高后续制备得到的电石的产量和品质。

根据本发明的一个具体实施例，第一热解处理可以在500～1000摄氏度下进行，由此可以有效地热解除去中低阶煤料中的挥发分，提高混合球团在后续电石反应中的反应活性。具体地，由于后续可以将电石炉中产生的高温电石尾气供给至第一热解装置中，并利用高温电石尾气的显热进行第一热解处理，所以第一热解处理可以在较低的能耗下达到所需的温度，以便进行第一热解处理。

根据本发明的一个具体实施例，第一热解处理进行的时间可以为20～120min，由此，可以进一步提高对混合球团热解的完成度。

s500：电石反应

该步骤中，将含碳活性球团供给至电石炉中进行电石反应，以便得到电石和电石尾气。

根据本发明的具体实施例，电石反应可以在1300～2400摄氏度下进行，由此可以显著提高制备得到的电石产品的产率和品质。

根据本发明的具体实施例，可以将电石尾气供给至第一热解装置中，以便利用电石尾气的显热进行第一热解处理，从而显著降低第一热解处理的能耗。

s600：第二热解处理

该步骤中，将高灰煤供给至第二热解装置中，在400～1100摄氏度下进行第二热解处理，以便得到提质煤和第二热解油气。其中，提质煤可以用作其它工艺中的气化原料或火力发电原料。

根据本发明的具体实施例，第二热解处理可以在400～1100摄氏度下进行，在3～20秒内完成。发明人发现，在此温度和热解速度范围内进行处理，可以有效地除去煤料中的挥发分，得到提质煤和第二热解油气。

根据本发明实施例的制备电石的方法通过利用脱灰装置对中低阶原料煤进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤，并将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰煤碎料与粉状生石灰在造球装置中进行混合造球，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰煤中的挥发分，得到第一热解油气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品，而电石炉中产生的高温电石尾气还可以返回第一热解装置，以便利用电石尾气的显然进行第一热解处理，从而可以显著降低第一热解装置的能耗。另外，中低阶原料煤脱灰得到的高灰煤可以进入的第二热解装置进行第二热解处理，以便得到提质煤和第二热解油气。由此，本发明的制备电石的方法通过将中低阶原料煤的脱灰、热解与电石冶炼技术结合，实现了中低阶原料煤的分质梯级利用，通过将低灰煤碎料与粉状石灰石进行混合造球，实现了小粒径煤料的全利用，显著降低了原料成本，并减少了粉料造成的环境污染，从而解决电石制备中原料成本高、粉料污染严重等问题。

本发明的煤料的分质利用系统及方法，采用将煤料的脱灰、热解及电石冶炼技术耦合，降低了原料成本，减少环境污染，同时，提高煤料的有效利用率和转化率。煤料经降灰处理后再进行热解、电石冶炼处理能提高热解、电石冶炼单元的有效处理量，提高产品质量，同时降低系统能耗。

本发明，通过在球团热解、制备电石高温反应之前对煤料进行脱灰处理可以提高该电石制备得到的乙炔的品质。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

按照下列方法制备电石：

(1)将原料煤供给至脱灰装置中进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤；其中，低灰煤中的灰分含量为小于等于10wt％。

(2)将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰煤碎料；

(3)将低灰煤碎料和粉状生石灰供给至造球装置中进行混合造球，以便得到混合球团；

(4)将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便得到含碳活性球团和第一热解油气；

(5)将含碳混合球团供给至电石炉中进行电石反应，以便得到电石和电石尾气。

(6)将高灰煤供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到提质煤和第二热解油气；

(7)将电石尾气供给至第一热解装置中，以便利用电石尾气的显热进行第一热解处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。