一种高温压球生产电石的系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种高温压球生产电石的系统及方法。所述系统包括可调节式热解炉、压球机、氧热法电石炉和氧煤枪，其中，可调节式热解炉包括石灰石粉入料口、煤粉入料口、下料口、烟气入口；可调节式热解炉的炉膛内设有可调节倾角的挡板，挡板与所述可调节式热解炉的内壁留有间隙，挡板上布置有小孔；压球机包括石灰粉与碳粉入口和下料口；氧热法电石炉包括入料口、烟气出口和出料口；氧煤枪的喷枪头设于氧热法电石炉内，氧枪自氧热法电石炉的炉顶伸入氧热法电石炉内。本发明的高温压球生产电石的系统及方法，通过在所述可调节式热解炉内设置可调节倾角的挡板，可以方便地控制原料在炉内的反应时间，保证原料反应的程度和效率。
【专利说明】
-种高溫压球生产电石的系统及方法
技术领域
[0001] 本发明总地设及一种生产电石的系统及方法，具体设及一种高溫压球生产电石的 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 碳化巧俗称电石，由焦炭和氧化巧反应制得，是重要的煤化工产品及基础化工原 料，主要用于生产乙烘及乙烘基化工产品，包括氯乙締系列、醋酸乙締系列和丙締酸基等系 列产品。电石对我国国民经济发展具有十分重要的作用，近十年来电石产量不断增加。
[0003] 尽管电石工业的发展已有多年的历史，但目前电石的生产工艺仍然主要采用电弧 加热的方法，即通过电弧炉产生高溫W提供热量来生产电石。利用电弧炉是利用电能生产 电石。其具体生产过程是通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，原料在开放或 密闭的电炉中加热至2200°C左右，在高溫下反应生成碳化巧（电石）。烙化了的电石，从出料 口排出，进入电石锅冷却。电石经冷却破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电 石炉的类型W不同方式排出。该技术的缺点是:需要利用高价的块状焦炭和石灰作为原料； 利用电能发热，电耗高，能耗成本高;利用煤粉、石灰粉压球再进入热解工艺，在热解过程中 挥发分气体的溢出容易造成球团的破碎，造成球的粉化率增高；由于电弧几乎在电弧炉的 中屯、位置，单位炉容利用效率有限，产量低;产生的高溫烟气由于量比较少，每吨电石产生 约400m3，相关热能难W回收。
[0004] 目前氧热法生产电石的方法是将块状含巧原料和含碳原料在上段竖炉预热至 800-1300°C后，再使之进入下段电弧炉内。在电弧炉内由氧气和煤粉喷吹燃烧与电极复合 供热使溫度升至1700-2200°C，电石原料反应生成高品位电石。产生的电石炉气经除尘净化 后由燃气轮机燃烧W驱动发电机发电，废气显热由余热锅炉回收。该技术的缺点是:需要利 用高价的块状焦炭和石灰作为原料。现在氧热法的主要问题是没有解决块状料反应存在的 问题，即由于块状原料比表面积小，使得原料需在较高溫度才能完成反应，因而造成系统的 生产能耗高。目前氧热法的生产原料仍然为价格比较高的块状焦炭和石灰石，没有有效地 降低原料成本。
[0005] 因此，为了能直接利用低成本的石灰石粉和低阶煤粉生产电石，并能控制原料的 输送速度和停留的时间，保证原料的反应效果，有必要提出一种新的电石的生产系统及方 法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种高溫压球生产电石的系统及方法，使得该工艺能够直 接利用石灰石粉、煤粉等粉料在炉中完成反应，并能控制原料的输送速度和停留时间，W保 证原料的反应效果。
[0007] 本发明提供了一种高溫压球生产电石的系统，所述系统包括可调节式热解炉、压 球机、氧热法电石炉和氧煤枪，其中，所述可调节式热解炉包括石灰石粉入料口、煤粉入料 口、石灰粉与碳粉出口、烟气入口，所述石灰石粉入料口和所述煤粉入料口设于所述可调节 式热解炉的上部，所述石灰粉与碳粉出口和烟气入口设于所述可调节式热解炉的下部;所 述可调节式热解炉的炉膛内设有可调节倾角的挡板，所述挡板设于所述石灰石粉入料口和 所述煤粉入料口之下、所述石灰粉与碳粉出口和所述烟气入口之上;所述挡板与所述可调 节式热解炉的内壁留有间隙，所述挡板上布置有小孔;所述挡板由穿过所述可调节式热解 炉炉壁的转轴支撑于所述可调节式热解炉上;所述压球机包括石灰粉与碳粉入口和下料 口，所述石灰粉与碳粉入口与所述可调节式热解炉的石灰粉与碳粉出口相连;所述氧热法 电石炉包括入料口、烟气出口和出料口，所述入料口连通所述压球机的下料口，所述烟气出 口连通所述可调节式热解炉的烟气入口；所述氧煤枪的喷枪头设于所述氧热法电石炉内， 所述氧煤枪自所述氧热法电石炉的炉顶伸入所述氧热法电石炉内。
[0008] 上述的系统，所述可调节式热解炉的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角 的挡板，相邻所述挡板的倾角相对所述可调节式热解炉的竖直中屯、线对称布置。
[0009] 上述的系统，所述挡板与水平面的夹角可调节为30°-60%所述挡板上的小孔直径 为10mm-30mm。
[0010] 上述的系统，所述可调节式热解炉为方形炉，所述挡板沿所述倾角的倾斜方向上 的长度为所述可调节式热解炉边长的0.5-0.95倍，相邻所述挡板的旋转轴在所述可调节式 热解炉的竖直方向的距离为所述可调节式热解炉边长的0.2-1.5倍。
[0011] 上述的系统，所述挡板的材质为耐热不诱钢;所述挡板与所述可调节式热解炉的 连接处设有密封装置;所述转轴上设有旋转驱动杆。
[0012] 上述的系统，所述氧热法电石炉的烟气出口通过高溫烟气管道连通所述可调节式 热解炉的烟气进口。
[0013] 上述的系统，所述氧热法电石炉的入料口设有雷达料位计或电容料位计;所述可 调节式热解炉的石灰石粉入料口连有石灰石粉调速给料机，所述可调节式热解炉的煤粉入 料口连有煤粉调速给料机。
[0014] 上述的系统，所述氧煤枪的结构为套筒式水冷喷枪，所述氧煤枪的喷枪头的材质 为铜，所述氧煤枪的套筒内层为煤粉喷吹层，中间层为氧气喷吹层，最外侧为冷却循环水 层;所述氧气喷吹层的氧气进口连接有氧气管道，所述煤粉喷吹层的煤粉进口连接有煤粉 管道。
[0015] 本发明提供了一种利用上述系统进行电石的生产方法，所述方法包括步骤:将石 灰石粉和煤粉送入所述可调节式热解炉进行反应与热解，得到生石灰粉与碳粉;将所述生 石灰粉与碳粉送入所述压球机进行压球;将所述压球后的生石灰粉与碳粉送入所述氧热法 电石炉，使所述氧煤枪向所述烙分炉喷吹煤粉与氧气，氧热法生成电石;将所述氧热法电石 炉产生的高溫烟气通入所述可调节式热解炉。
[0016] 上述的方法，所述方法还包括步骤:通过调速给料机调节速度W控制所述石灰石 粉和煤粉的送入量;从所述可调节式热解炉的热解烟气中提取可燃气或油;通过调节所述 可调节式热解炉内挡板的倾角W控制石灰石粉与煤粉的下滑速度;通过调节所述石灰石粉 和煤粉在所述可调节式热解炉内的停留时间W控制所述石灰石粉的反应程度;通过在所述 氧热法电石炉的入料口检测料位后进一步控制所述石灰石粉和煤粉的给料速度来调节石 灰石粉和煤粉的送入量，W防止所述压球机的下料口堵塞。
[0017] 本发明的有益效果在于，本工艺利用石灰石和煤粉生产电石，大幅度降低了原材 料的成本。
[0018] 本发明利用热解后的焦粉和生石灰粉在高溫条件下压球，大幅度提高了球团的成 型率。
[0019] 本发明的可调节式热解炉可W方便地控制原料在炉内的反应时间，可W保证原料 反应的程度和效率。
[0020] 在可调节式热解炉中，石灰促进了煤的热解反应，同时煤粉又可W把生产石灰产 生的C〇2还原成C0,使得最终出口输出为可燃气体，方便进一步加 W利用。此外，还可从热解 烟气中提取可燃气或油W产生新的效益。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明实施例的系统结构简图；
[0022] 图2为本发明实施例的可调节式热解炉内部挡板正视图结构示意图；W及
[0023] 图3为图2中可调节式热解炉内部挡板的A向结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] W下结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】进行更加详细的说明，W便能 够更好地理解本发明的方案W及其各个方面的优点。然而，W下描述的【具体实施方式】和实 施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
[0025] 下面将结合附图1对本发明的实施例作进一步的详细描述。本实施例中高溫压球 生产电石的电石的生产系统包括：1、石灰石粉料斗；2、调速给料机;3、可调节式热解炉;4、 挡板;5、压球机;6、下料口；7、氧热法电石炉;8、出料口；9、氧煤枪;10、氧气管道;11、煤粉管 道；12、高溫烟气管道；13、排气管道；14、调速给料机；15、煤粉料斗。其中，石灰石粉料斗1、 煤粉料斗15、调速给料机2和14等可根据实际需要设置或更换为其它装置。
[0026] 所述可调节式热解炉3包括石灰石粉入料口、煤粉入料口、石灰粉与碳粉出口、烟 气入口，所述石灰石粉入料口和所述煤粉入料口设于所述可调节式热解炉3的上部，所述石 灰粉与碳粉出口和烟气入口设于所述可调节式热解炉3的下部；
[0027] 所述可调节式热解炉3的炉膛内设有可调节倾角的挡板4,所述挡板4设于所述石 灰石粉入料口和所述煤粉入料口之下、所述下料口和所述烟气入口之上。所述挡板4与所述 可调节式热解炉3的内壁留有间隙，所述挡板4上布置有小孔。所述挡板4由穿过所述可调节 式热解炉3炉壁的转轴41支撑于所述可调节式热解炉3上。
[00%]所述压球机5包括石灰粉与碳粉入口和下料口 6，所述石灰粉与碳粉入口与所述可 调节式热解炉3的石灰粉与碳粉出口相连。
[0029] 所述氧热法电石炉7包括入料口、烟气出口和出料口8,所述入料口连通所述压球 机5的下料口6,所述烟气出口连通所述可调节式热解炉3的烟气入口。
[0030] 所述氧煤枪9的喷枪头设于所述氧热法电石炉7内，所述氧煤枪9自所述氧热法电 石炉7的炉顶伸入所述氧热法电石炉7内。
[0031] 所述可调节式热解炉3的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的挡板4,相 邻所述挡板4的倾角相对所述可调节式热解炉3的竖直中屯、线对称布置。
[0032] 料斗内0-lmm的石灰石粉和0-2mm的煤粉通过封闭式调速给料机下到可调节式热 解炉3,调速给料机2、14可设计为螺旋调速给料机，在给料的同时保证可调节式热解炉3和 原料料斗之间的密封。
[0033] 给料机的给料速度根据氧热法电石炉7内的反应速度控制，反应速度较快，给料速 度增加，反之则减少。
[0034] 石灰石粉和煤粉的比例根据生成物的成分调节控制，如果电石中化0含量高，则增 加碳的比例，反之则减少。
[0035] 物料下降的速度可由挡板4的角度控制，角度大，下降速度快，炉内停留时间短;角 度小，下降速度慢，炉内停留时间长。调节的依据可根据氧热法电石炉7的出口溫度而定，一 般出口溫度在1500°C -1100°C之间。出口溫度高，停留时间短，反之则停留时间长。
[0036] 挡板4的设计原则是物料路径最长原则，同时又要保证对可调节式热解炉3内的烟 气阻力不能太大。
[0037] 根据W上原则，同时根据挡板4和原料粉的摩擦系数，对于正方形的热解炉，设计 挡板4沿所述倾角的倾斜方向上的长度为热解炉边长的0.5-0.95倍，优选为0.75倍左右。相 邻挡板的旋转轴之间的高度差为热解炉边长的0.2-1.5倍，优选为0.5倍左右。挡板4与水平 面的夹角的调节范围确定为30°-60°。具体实例的结构与尺寸见图2和图3所示。图中的具体 结构与尺寸只是示例性说明。当然热解炉还可是别的形状如圆形。当热解炉是别的形状时， 也是按照物料路径最长原则及考虑对直接热解炉内的烟气阻力不能太大，来设计挡板的结 构与布置形式。
[0038] 例如，当挡板4与水平面的夹角为36°时，料流的总路程为热解炉高度的2.1倍左 右。由于摩擦力和碰撞的影响，物料下落由自由落体运动变成了低速往复下滑运动，与全程 为自由下落的情况(未设置挡板)相比，原料粉下落时间是自由下落时间的5-12倍。W上具 体参数可根据热解炉内的风速和原料粉的粒度范围做适当调整。挡板4的材质为耐热不诱 钢。挡板布置有直径10mm-30mm的小孔，高溫气体由热解炉的下方流过小孔及热解炉与挡板 4之间的间隙向上流动，W保证原料粉和高溫气体的接触。
[0039] 挡板4具有可使挡板活动的转轴41W及与可调节式热解炉3之间的密封装置。可在 挡板4上设加强筋42W保障挡板4的强度与刚度。挡板4的转动可手工转动也可机器带动，在 挡板4上可设计有旋转驱动杆43。
[0040] 原料粉和可调节式热解炉3内的高溫气体逆向流动。石灰石粉在高溫条件下反应 生成化0和C〇2,煤粉在高溫下发生热解反应，生成焦炭和热解气。同时石灰粉作为催化剂促 进煤的热解。热解生成的气体随高溫烟气排出，进入后期处理系统。热解产生的热解蒸汽经 过冷凝、净化得到高品质的油、气产品。化0和碳粉在高溫条件下进入压球机5,压球成型后， 进入氧化法电石炉7内反应生成电石。反应需要的热量由氧煤枪9提供。
[0041] 原料粉在从可调节式热解炉3上部到下部下落的过程中，逐步分级反应，通过调节 在可调节式热解炉3内的停留时间W控制反应程度。可调节式热解炉3出口处的反应程度可 达到95 %左右。
[0042] 氧热法电石炉7的入料口通过设置雷达料位计或电容料位计等设施感应下料情 况，防止下料口6堵塞。如果发现下料口6集料太多，通过控制上部的给料速度来减少下料 量，防止堵塞。
[0043] 氧煤枪9的结构为套筒式水冷喷枪，其中，中间喷吹煤粉，外侧为氧气，最外侧为冷 却循环水，氧煤煤枪头部材质为铜制喷枪头。
[0044] 在氧热法电石炉7内，控制炉内溫度在合适区间，同时煤粉和氧气反应生成C0,利 用生成的C0和部分烙剂使电石炉上部形成泡沫渣，利用泡沫渣捕捉部分没有压成球的石灰 粉和碳粉。形成的电石通过出料口 8排到电石锅内冷却。氧煤枪9燃烧提供热量和反应需要 的溫度，碳粉和化0压球后反应生成电石。反应完后通过氧热法电石炉7的出料口 8间断性排 出电石。
[0045] 本发明可W利用石灰石粉和煤粉生产电石，大幅度降低了原材料的成本。
[0046] 本发明的可调节式热解炉3可W方便地控制原料在炉内的反应时间，可W保证原 料反应的程度和效率。
[0047] 本发明利用热解后的焦粉和石灰粉在高溫条件下压球，大幅度提高了球团的成型 率。
[0048] 在本发明的可调节式热解炉中，石灰促进了煤的热解反应，同时煤粉又可W把生 产石灰产生的C〇2还原成C0,使得最终出口输出为可燃气体，方便进一步加 W利用。此外，还 可从热解烟气中提取可燃气或油W产生新的效益。
[0049] 本发明可从热解烟气中提取可燃气或油产生新的效益。
[0050] 实施例
[0051] 石灰石粉和煤粉首先分别放入料斗1和料斗15,通过下部的调速给料机2和给料机 14,按照一定的比例和速度送入可调节式热解炉3。
[0052] 粉料在可调节式热解炉3内沿着挡板4下滑，同时在高溫烟气的条件下反应，石灰 石粉在高溫条件下反应生成化0和C〇2。煤粉在高溫下发生热解反应，生成焦炭和热解气。生 成的气体随高溫烟气从排气管道13排出，进入后期处理系统。碳粉和生石灰进入压球机5压 球成型，然后通过进料口 6进入电石炉7反应生成电石。
[0053] 氧气、煤粉通过氧气管道10和煤粉管道11进入氧煤枪9,在氧热法电石炉7内燃烧 产生热量和高溫，在高溫条件下，球团反应生成电石，通过出料口 8间歇排除。反应产生的高 溫烟气通过管道12进入可调节式热解炉，为煤粉热解和石灰石反应提供热量。
[0054] W下分步骤进行具体说明。
[0055] 首先把石灰石粉放入料斗1。石灰石粒度范围为0-lmm。经过可调节式热解炉3高溫 反应后生成生石灰粉，生石灰粉成分如下表：
[0化6] 表1
[0化7]
[0化引
[0059] 煤粉放入料斗15，煤粉粒度为0-2mm，煤粉的成分如下表：
[0060] 表 2
[0061]
[0062] 煤粉在可调节式热解炉3的高溫环境下热解，生成焦炭和热解气，焦炭成分如下 表：
[0063] 表 3
[0064]
'[0065]焦炭和石灰粉进入压球机压球5,然后进入氧热法电石炉7,通过氧煤枪9燃烧提供I 热量，控制炉内溫度在2000°c-220(rc之间。同时碳粉和氧气反应生成C0，利用生成的C0和 部分烙剂使电石炉上部形成泡沫渣，利用泡沫渣捕捉没有压成球的生石灰粉和碳粉。形成 的电石通过出料口8排到电石锅内冷却。电石成分如下表：
[0066] 表 4
[0067]
[0068] 氧热法电石炉7的烟气出口溫度控制在1500°C左右，可调节式热解炉3的出口溫度 为800 °C左右。
[0069] 其中，表3中的Mad代表空气干燥基水分;Aad代表干燥基灰分;Vad代表空气干燥基挥 发分;FCad代表空气干燥基固定碳。
[0070] 由上述实施例可见，本发明的技术方案能有效将石灰石粉和煤粉生成电石。
[0071] 最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可W做 出其它不同形式的变化或变动。运里无需也无法对所有的实施方式予W穷举。而由此所引 申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种高温压球生产电石的系统，所述系统包括可调节式热解炉、压球机、氧热法电石 炉和氧煤枪，其中， 所述可调节式热解炉包括石灰石粉入料口、煤粉入料口、石灰粉与碳粉出口、烟气入 口，所述石灰石粉入料口和所述煤粉入料口设于所述可调节式热解炉的上部，所述石灰粉 与碳粉出口和烟气入口设于所述可调节式热解炉的下部;所述可调节式热解炉的炉膛内设 有可调节倾角的挡板，所述挡板设于所述石灰石粉入料口和所述煤粉入料口之下、所述石 灰粉与碳粉出口和所述烟气入口之上;所述挡板与所述可调节式热解炉的内壁留有间隙， 所述挡板上布置有小孔;所述挡板由穿过所述可调节式热解炉炉壁的转轴支撑于所述可调 节式热解炉上； 所述压球机包括石灰粉与碳粉入口和下料口，所述石灰粉与碳粉入口与所述可调节式 热解炉的石灰粉与碳粉出口相连； 所述氧热法电石炉包括入料口、烟气出口和出料口，所述入料口连通所述压球机的下 料口，所述烟气出口连通所述可调节式热解炉的烟气入口； 所述氧煤枪的喷枪头设于所述氧热法电石炉内，所述氧煤枪自所述氧热法电石炉的炉 顶伸入所述氧热法电石炉内。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调节式热解炉的炉膛内从上到下依 次设有多个具有所述倾角的挡板，相邻所述挡板的倾角相对所述可调节式热解炉的竖直中 心线对称布置。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挡板与水平面的夹角可调节为30°-60° ;所述挡板上的小孔直径为10mm-30mm。4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调节式热解炉为方形炉，所述挡板 沿所述倾角的倾斜方向上的长度为所述可调节式热解炉边长的〇. 5-0.95倍，相邻所述挡板 的旋转轴在所述可调节式热解炉的竖直方向的距离为所述可调节式热解炉边长的〇. 2-1.5 倍。5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挡板的材质为耐热不锈钢;所述挡板 与所述可调节式热解炉的连接处设有密封装置;所述转轴上设有旋转驱动杆。6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧热法电石炉的烟气出口通过高温烟 气管道连通所述可调节式热解炉的烟气进口。7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧热法电石炉的入料口设有雷达料位 计或电容料位计;所述可调节式热解炉的石灰石粉入料口连有石灰石粉调速给料机，所述 可调节式热解炉的煤粉入料口连有煤粉调速给料机。8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧煤枪的结构为套筒式水冷喷枪，所 述氧煤枪的喷枪头的材质为铜，所述氧煤枪的套筒内层为煤粉喷吹层，中间层为氧气喷吹 层，最外侧为冷却循环水层;所述氧气喷吹层的氧气进口连接有氧气管道，所述煤粉喷吹层 的煤粉进口连接有煤粉管道。9. 一种利用权利要求1至8任一项所述系统生产电石的方法，所述方法包括步骤： 将石灰石粉和煤粉送入所述可调节式热解炉进行反应与热解，得到生石灰粉与碳粉； 将所述生石灰粉与碳粉送入所述压球机进行压球； 将所述压球后的生石灰粉与碳粉送入所述氧热法电石炉，使所述氧煤枪向所述熔分炉 喷吹煤粉与氧气，氧热法生成电石； 将所述氧热法电石炉产生的高温烟气通入所述可调节式热解炉。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤： 通过调速给料机调节速度以控制所述石灰石粉和煤粉的送入量； 从所述可调节式热解炉的热解烟气中提取可燃气或油;通过调节所述可调节式热解炉 内挡板的倾角以控制石灰石粉与煤粉的下滑速度； 通过调节所述石灰石粉和煤粉在所述可调节式热解炉内的停留时间以控制所述石灰 石粉的反应程度； 通过在所述氧热法电石炉的入料口检测料位后进一步控制所述石灰石粉和煤粉的给 料速度来调节石灰石粉和煤粉的送入量，以防止所述压球机的下料口堵塞。
【文档编号】C01B31/32GK106082226SQ201610638772
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月5日 公开号201610638772.7, CN 106082226 A, CN 106082226A, CN 201610638772, CN-A-106082226, CN106082226 A, CN106082226A, CN201610638772, CN201610638772.7
【发明人】马政峰, 陈峨, 薛逊, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司