电石冷却成型及余热利用方法

电石冷却成型及余热利用方法
【专利摘要】本发明涉及一种电石冷却成型及余热利用方法，对即将或正在由熔融态向固态发生相变的电石进行物理分隔，形成众多相互独立的表层固化、心部熔融的电石团块，将电石团块送入冷却塔冷却，并将升温后的用于冷却的惰性气体除尘后送入换热器进行热量回收，通过将换热器的吸热介质经蒸汽管道送至汽轮发电机组利用回收的热能发电。所述物理分隔的方式是：⑴将待分隔的电石置入相互独立的若干容纳空间中静置；或者⑵使待分隔的电石通过相互独立的若干孔洞，所述容纳空间和所述孔洞的结构尺寸依据成品电石的粒度要求范围确定。本发明可在电石固化过程中将电石小块化，避免对大块电石进行破碎的过程，降低工作人员的工作强度，保护环境，节约资源和能源。
【专利说明】电石冷却成型及余热利用方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可将熔融态电石直接成型为符合电石成品要求粒度的小块的方 法。

【背景技术】
[0002] 目前电石生产的后期普遍采用冷却、破碎工艺获得电石成品，大致过程是：冶炼 好的电石每隔一段时间从电石炉炉口出炉一次，熔融的液体电石流入牵引小车上的电石锅 内，牵引小车将电石锅送至冷却厂房，由桥式起重机将电石锅用吊具从牵引小车上吊出，放 置在"热锅预冷区"。冷却数小时后，将固化形成的整块电石砣从电石锅内吊出放置在冷却 区继续冷却，冷却到允许程度后，用破碎机将电石砣破碎成小块电石。
[0003] 由于电石锅通常只有一个整体的空腔，为了提高产量，电石锅的空腔往往较大，使 得固化后的电石砣的体积也较大，这不仅使电石冷却时间较长，而且也使得电石砣必须经 过破碎才能达到电石成品要求。而电石破碎过程中容易激起较大的灰尘，对环境和工作人 员造成一定的影响，且电石破碎过程中产生电石粉或电石灰，电石粉或电石灰难以利用，造 成资源浪费，同时破碎机运转需消耗较多电力，而且从冷却到破碎往往需要转场，可见，冷 却时间长、电石粉或电石灰的浪费、更多的电力消耗、更多更久的场地占用和转场运输的开 销等都增加了电石的成本。此外，目前电石冷却固化普遍采用的自然冷却方式，使得大量的 热自然散失掉了，没有得到有效的利用，造成资源和能源的浪费。


【发明内容】

[0004] 为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种电石冷却成型及余热利用方 法，采用该方法能够在电石冷却固化的过程中直接成型得到小块电石，省去了传统工艺中 的破碎工序，降低了劳动强度和电石生产成本，改善了工作环境，提高了电石生产效率和资 源利用率。
[0005] 本发明所采用的技术方案为： 一种电石冷却成型及余热利用方法：对即将或正在由熔融态向固态发生相变的电石进 行物理分隔，形成众多相互独立的表层固化、心部熔融的电石团块，对所述电石团块进一步 冷却形成成品电石块，所述物理分隔的方式是：⑴将待分隔的电石置入相互独立的若干容 纳空间中静置；或者⑵使待分隔的电石通过相互独立的若干孔洞，所述容纳空间和所述孔 洞的结构尺寸依据成品电石的粒度要求范围确定。
[0006] 对应于物理分隔方式⑴时，采用的电石冷却成型设备可以为其内设有若干相互独 立的容纳空间的上部敞口的容器，所述容纳空间由所述容器的四周侧壁、容器内设置的若 干向下延伸至容器底面的间隔壁以及容器的底面围成。
[0007] 进一步地，可将在所述容器中静置冷却至500?600°C的电石团块后取出，进行后 续的自然冷却或强制冷却直至电石成品装运的温度要求。
[0008] 可进一步置入了电石的所述容器以及从所述容器中取出的电石团块送入热量收 集箱，通过热交换收集电石固化过程中释放的热能，并将所收集的热能送至发电设备或热 用户管网。
[0009] 对应于物理分隔方式⑵时，采用的电石冷却成型设备可以为上部敞口的容器，所 述容器包括水平的筛板和包裹在所述筛板外侧四周的筒状的侧壁，所述筛板上设有若干上 下贯通的筛孔，所述筛孔构成所述孔洞，所述侧壁位于所述筛板以上的部分的敞口构成为 电石注入口。
[0010] 可利用挤压机构的活塞运动对所述容器中的电石施力，使电石在压力作用下加速 通过所述筛孔。
[0011] 可以将通过所述筛孔的电石团块送入密闭的冷却塔，向所述冷却塔中鼓入惰性气 体对所述电石团块进行强制冷却。
[0012] 可以将被电石团块加热后的惰性气体除尘后送入换热器或换热器组进行热量回 收，将经过热量回收后的惰性气体回送进入所述冷却塔。
[0013] 作为再次改进，可以将所述换热器或换热器组的吸热介质出口经蒸汽管道连接至 汽轮发电机组。
[0014] 对于前述多种所述的电石冷却成型及余热利用方法，还可以通过在冷却塔内排布 分风口将鼓入的部分所述惰性气体引至靠近所述筛板的下方，使刚刚脱离或即将脱离所述 筛板的电石团块进一步散裂破碎。
[0015] 对于前述任意一种所述的电石冷却成型及余热利用方法，优选通过设置强制冷却 装置加速所述容器内电石向电石团块的转化，所述强制冷却装置连接换热器，所述强制冷 却装置的冷却介质管道连接所述换热器的放热介质管道。
[0016] 本发明的有益效果： 通过设置物理分隔，将尚且具有一定流动性但未完全固化的电石划分成众多的小量的 "份"，使其各自独立经历固化形成各自的有形界面，从而使所形成的电石团块间能够相互 区分开来。换言之，即在电石尚具有一定的流动性且形状和界面均一定程度上可塑的状态 下就将电石分成"小块"（相比于现有技术下待破碎的电石砣的大小而言，其尺寸取决于成 品电石的粒度要求)，使得完全固化后的电石块基本保持了电石团块的大小，省去了传统工 艺中后续的对电石砣的破碎工序，简化了电石生产工艺，减少或省去了破碎的电力消耗和 破碎场地的占用等，避免了因破碎导致的对环境的不利影响。
[0017] 通过挤压加速了电石通过筛孔，对电石固化成型为小块起到了推动和促进作用。
[0018] 由于设置了冷却塔，表面固化而心部还处于熔融态的电石团块可以在冷却塔中的 下落过程和落下后都进一步经历冷却固化过程，固化更快速更充分，减少物理分隔后形成 的电石团块间的粘结，并提升冷却效率。
[0019] 由于将被电石团块加热后的惰性气体除尘后送入换热器或换热器组进行热量回 收，再将经过热量回收后的惰性气体回送进入所述冷却塔，以及将所述换热器或换热器组 的吸热介质出口经蒸汽管道连接至汽轮发电机组，实现了对电石冷却成型过程中大量热能 的回收和利用，极大地减小了能量损失。
[0020] 由于在所述物理分隔的同时进行了强制冷却，加速了电石的固化，而由于将强制 冷却装置连接到换热器，使得分隔处电石相变过程释放的潜热和降温过程释放的显热得到 一定程度的回收，可以作为再利用的基础。
[0021] 由于在冷却塔内排布分风口，并利用压力惰性气体冲击刚刚脱离或即将脱离所述 筛板的电石团块，可以克服电石团块之间或电石团块自身的粘结，促进电石团块的小块化。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 图1是电石冷却成型设备的第一个实施例的结构示意图； 图2是电石冷却成型设备的第二个实施例的结构示意图。

【具体实施方式】
[0023] 本发明提供了一种电石冷却成型及余热利用方法：对即将或正在由熔融态向固态 发生相变的电石进行物理分隔，形成众多相互独立的表层固化、心部熔融的电石团块，即在 电石尚具有一定的流动性且形状和界面均一定程度上可塑的状态下就将电石分成"小块"， 然后对所述电石团块进一步冷却形成成品电石块，所述物理分隔的方式是：⑴将待分隔的 电石置入相互独立的若干容纳空间中静置；或者⑵使待分隔的电石通过相互独立的若干 孔洞，所述容纳空间和所述孔洞的结构尺寸依据成品电石的粒度要求范围确定，因此采用 该方法制得的电石块远远小于现有技术下待破碎的电石砣，使得完全固化后的电石块基本 保持了电石团块的大小，因此省去了传统工艺中后续的对电石砣的破碎工序，简化了电石 生产工艺，减少或避免了破碎的电力消耗、电石粉或电石灰的浪费、破碎场地的占用等，避 免了因破碎导致的对环境的不利影响和资源、能源的浪费。
[0024] 对应于物理分隔方式⑴时，采用如图1所示的电石冷却成型设备实现，该设备设 有上部敞口的容器1，所述容器的内部空间优选为上大下小，例如使所述容器的侧壁的纵截 面为上大下小的梯形，所述容器内设有若干相互独立的容纳空间3,所述容纳空间的体积基 本上依据电石成品的粒度范围确定，所述容器的上部敞口构成为电石注入口。所述容器内 设有若干向下延伸至所述容器的底面的间隔壁2,所述间隔壁与所述容器的底及侧壁所围 成的各个空间构成为所述容纳空间，所述间隔壁的上表面可以与所述容器侧壁的上表面齐 平或略低于所述容器侧壁的上表面。使用时，将电石冶炼炉熔出的液体电石或者即将或正 在由熔融态向固态相变的电石注入所述容器，电石充斥在每个所述容纳空间内，随着冷却 时间的延长，电石逐渐固化，由于受到所述容纳空间尺寸的限制，固化后的电石尺寸远小于 现有技术下破碎前的电石砣的尺寸。只要将容纳空间的大小设置在一定的合理范围内，经 该电石冷却成型设备冷却成型后得到的固态电石块的粒度即可达到电石成品的要求，因此 省去了传统工艺下后续的破碎工序。
[0025] 可以将在所述容器中静置冷却至500?600°C的电石团块取出，进行后续的自然 冷却或强制冷却直至电石成品装运的温度要求。
[0026] 进一步地，可以将置入了电石的所述容器以及从所述容器中取出的电石团块送入 热量收集箱，通过热交换收集电石固化过程中释放的热能，并将所收集的热能送至发电设 备或热用户管网，从而对电石固化过程中释放的热能进行回收和利用，所述热量收集箱可 设置成环形，以便使所述容器或从容器中取出的电石一直持续运行在热量收集箱的热量收 集工作范围内，直至低于一定温度时离开热量收集箱，提高余热的回收率。
[0027] 对应于物理分隔方式⑵时，可以采用如图2所示的电石冷却成型设备实现，该设 备设有上部敞口的容器1，所述容器包括水平的筛板3和包裹在所述筛板外侧四周的筒状 的侧壁，所述筛板上设有若干上下贯通的筛孔4,所述筛孔构成所述孔洞，所述侧壁位于所 述筛板以上的部分的敞口构成为电石注入口，所述侧壁上设有吊装用结构以及支脚，所述 侧壁的下部敞口或者所述侧壁上位于所述筛板的下方设有可开合的活动闸板2,例如水平 抽拉式活动闸板。使用时，将即将或正在由熔融态向固态相变的电石注入所述容器，熔融态 的电石经过所述筛板的筛孔后形成表面为固态、心部为熔融态的团状或条状的电石团块并 落下。相比于传统的大量电石积聚的情况，形成电石团块其电石与空气间的界面面积更大， 更有利于散热冷却，且电石团块在下落过程中和落下后仍会继续被所述冷却塔内上升的低 温惰性气体冷却，因此电石团块的冷却速度更快。随着冷却的进行，电石团块的表面固化层 将越来越厚，最终整个电石团块都成为固态。由于被分割成众多的电石团块时，电石团块的 表面层已经基本固化，因此电石团块的体积也就基本决定了未来电石成品所能达到的粒度 水平。通过控制电石注入容器时的初始温度、电石的注入速度、冷却条件等可以控制固化后 电石块的粒度。所述活动闸板可以采用抽拉式的开合结构或旋转式的开合结构等。
[0028] 所述容器的外形可以是矩形、圆形、椭圆形或其他可能的形状。
[0029] 所述筛板上靠近四周边缘的筛孔的当量直径可以大于靠近心部的筛孔的当量直 径。由于靠近四周边缘处的散热条件较心部更好一些，因此采用上述设置可以充分利用有 利的散热条件并以此加快电石固化的速度。所述筛孔可以按行按列排布或从中心向四周辐 射状排布。所述筛孔的形状可以为圆形、椭圆形、矩形、三角形或其他可能的形状中的任一 种或几种。
[0030] 更进一步地，可通过挤压机构的活塞运动向所述容器内的电石施力，使电石加速 通过所述筛孔。所述挤压机构设有用于挤压电石的压板5和用于带动所述压板上下移动的 驱动机构，所述压板的四周边缘的外柱面与所述容器的内侧柱面滑动配合。电石在所述挤 压机构的活塞运动的作用下被挤压通过所述筛孔进入到所述容器的筛板下部空间。挤压机 构的设置加快了电石从筛孔中通出的速度，相应地加快了电石固化效率。所述挤压机构可 以采用液压或电动方式驱动。
[0031] 可进一步地将通过所述筛孔的电石团块送入密闭的冷却塔7,向所述冷却塔中鼓 入惰性气体对所述电石团块进行强制冷却。
[0032] 所述冷却塔是密闭式的，顶部和底部分别设有电石进料口和电石出料口，所述冷 却塔的侧壁上设有出风口 8和进风口 9,出风口在进风口的上方，所述进风口可以在所述冷 却塔出风口下方的任意位置，包括所述冷却塔侧下部或所述冷却塔底部，所述进风口处设 置有向所述冷却塔中送风的鼓风装置10,低温气体由所述进风口鼓入所述冷却塔中，与下 落的表面固化、心部熔融的电石团块发生热交换，低温气体温度升高，由所述出风口吹出， 电石团块进一步降温，固化过程进一步向电石团块的心部发展，电石团块之间相互粘结的 情况减少，电石团块最终掉落到冷却塔的底部继续冷却。所述冷却塔的顶部设有供所述容 器停留的工位，对于设有活动闸板的容器，所述冷却塔的顶部还设有供所述活动闸板开合 的空间。将所述容器的活动闸板打开，被挤压通过所述筛孔而形成的电石团块便自然向冷 却塔中掉落。所述冷却塔的设置进一步加速了电石的固化。
[0033] 可以进一步通过在冷却塔内排布分风口将鼓入的部分所述惰性气体引至靠近所 述筛板的下方，使刚刚脱离或即将脱离所述筛板的电石团块进一步散裂破碎，如折断。由 于低温气体进入所述冷却塔中带有一定的压力，当作用到下落的电石团块上时成为一种冲 击，在一定程度上促使较大的电石团块进一步碎裂形成更小体积的电石团块。
[0034] 所述进风口可以连接在低温惰性气体送出管道11例如氮气管道上。冷却塔底部 鼓风装置吹出的冷气流(冷气流优选氮气气流）加速电石的固化。
[0035] 所述容器、挤压机构和冷却塔既可以成套地设置在一处，也可以分开设置在不同 的工位上，例如一个冷却塔和挤压机构对应多个所述容器，当向第一所述容器中注入即将 由熔融态向固态相变的电石达到一定量后，可利用牵引小车将所述容器运至所述挤压机构 的下方、冷却塔的上方，对于设有活动闸板的容器，打开活动闸板，驱动挤压机构在所述容 器中筛板以上的空间内向下直线运动挤压电石使其通过筛孔形成相互分立的电石团块，电 石团块掉落进入冷却塔进行进一步冷却，同时另一工位处可向第二所述容器中注入即将由 熔融态向固态相变的电石，第一所述容器中的电石全部进入冷却塔后，由牵引小车运走等 待下一循环开始，第二所述容器被运至所述容器运至所述挤压机构的下方、冷却塔的上方， 配合完成与第一所述容器所经历的相同的操作过程，如此循环往复。
[0036] 可以将被电石团块加热后的惰性气体除尘后送入换热器或换热器组进行热量回 收，将经过热量回收后的惰性气体回送进入所述冷却塔。例如，将所述出风口经第一除尘器 或除尘器组12连接换热器或换热器组13的放热介质进口，所述换热器或换热器组的放热 介质出口经管道接入所述高温惰性气体送出管道，所述电石炉的冶炼出口连接所述容器的 液体电石进料口。鼓入冷却塔中的气体吸收了电石放出的热量后，被作为放热介质送入换 热器或换热器组，从而使电石冷却过程的余热(包括潜热和显热）得到了有效的回收。释放 了热量的放热介质可以再次被鼓入冷却塔，实现了冷却用气的循环使用。除尘器的设置能 将气流中的粉尘等杂质去除，保护环境。
[0037] 所述换热器或换热器组的放热介质出口与所述高温惰性气体送出管道之间还可 以设有第二除尘器或除尘器组14,以增强除尘效果。
[0038] 作为再次改进，可以将所述换热器或换热器组的吸热介质出口经蒸汽管道连接至 汽轮发电机组15。利用电石冷却过程中释放的热量产生的高温高压蒸汽进入汽轮发电机组 做功发电，将热能转换为电能，节能及经济效益十分明显，可极大地提高能源的利用率。 [0039] 所述间隔壁可以采用如下任意一种结构形式： ⑴所述间隔壁包括若干横向间隔壁和若干坚向间隔壁相互垂直交叉或斜交叉构成。若 干横向间隔壁之间平行，若干纵向间隔壁之间平行，相邻的两个横向间隔壁之间的距离可 以相等也可以不等，相邻的两个纵向间隔壁之间的距离可以相等也可以不等。所述容纳空 间的水平截面为平行四边形。
[0040] ⑵所述间隔壁由若干第一延伸方向间隔壁、若干第二延伸方向间隔壁和若干第三 延伸方向间隔壁两两交叉构成，所述容纳空间的水平截面为三角形或梯形。
[0041] ⑶所述间隔壁包括与所述容器的水平截面同形状但不同大小的同心布置的若干 环向间隔壁和从中心向所述容器的侧壁辐射状延伸的若干径向间隔壁交叉构成，所述容纳 空间的水平截面因环向间隔壁的形状而异，可能包括扇形和扇环形，也可能包括圆形，还可 能包括多边形。相邻两个环向间隔壁之间的距离可以相等，可以不等，还可以设置成靠近中 心的距离较近，而靠近边缘的距离较远。
[0042] 对于前述任意一种所述的电石冷却成型及余热利用方法，优选通过设置强制冷却 装置加速所述容器内的电石向电石团块的转化，所述强制冷却装置连接换热器，所述强制 冷却装置的冷却介质管道连接所述换热器的放热介质管道，使得分隔处电石相变过程释放 的潜热和降温过程释放的显热得到一定程度的回收，可以作为再利用的基础。
[0043] 所述强制冷却装置的设置方式可以是：将所述容器的壁设置为双层结构，双层壁 之间为夹层空腔，所述容器的外侧壁的外面设有介质入口和介质出口，所述介质入口和介 质出口均与所述夹层空腔连通，用于冷却用介质在夹层空腔中的循环流动，从而实现对容 器内电石的强制冷却。冷却用介质从介质入口通入夹层空腔，通过与电石、容器的内侧壁 的依次热交换，吸收热能，然后通过介质出口流出，将热能带离容器用于其他的热量利用场 合，释放热能后的冷却用介质再次通过介质入口回到夹层空腔进行下一冷却循环。
【权利要求】
1. 一种电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于对即将或正在由熔融态向固态发生 相变的电石进行物理分隔，形成众多相互独立的表层固化、心部熔融的电石团块，对所述电 石团块进一步冷却形成成品电石块，所述物理分隔的方式是：⑴将待分隔的电石置入相互 独立的若干容纳空间中静置；或者⑵使待分隔的电石通过相互独立的若干孔洞，所述容纳 空间和所述孔洞的结构尺寸依据成品电石的粒度要求范围确定。
2. 根据权利要求1所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于对应于物理分隔 方式⑴时，采用的电石冷却成型设备为其内设有若干相互独立的容纳空间的上部敞口的容 器，所述容纳空间由所述容器的四周侧壁、容器内设置的若干向下延伸至容器底面的间隔 壁以及容器的底面围成。
3. 根据权利要求2所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于将在所述容器中 静置冷却至500 ~ 600°C的电石团块取出，进行后续的自然冷却或强制冷却。
4. 根据权利要求2或3所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于将置入了电 石的所述容器以及从所述容器中取出的电石团块送入热量收集箱，通过热交换收集电石固 化过程中释放的热能，并将所收集的热能送至发电设备或热用户管网。
5. 根据权利要求1所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于对应于物理分隔 方式⑵时，采用的电石冷却成型设备为上部敞口的容器，所述容器包括水平的筛板和包裹 在所述筛板外侧四周的筒状的侧壁，所述筛板上设有若干上下贯通的筛孔，所述筛孔构成 所述孔洞，所述侧壁位于所述筛板以上的部分的敞口构成为电石注入口。
6. 根据权利要求5所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于利用挤压机构的 活塞运动对所述容器中的电石施力，使电石在压力作用下加速通过所述筛孔。
7. 根据权利要求6所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于将通过所述筛孔 的电石团块送入密闭的冷却塔，向所述冷却塔中鼓入惰性气体对所述电石团块进行强制冷 却。
8. 根据权利要求7所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于将被电石团块加 热后的惰性气体除尘后送入换热器或换热器组进行热量回收，将经过热量回收后的惰性气 体回送进入所述冷却塔。
9. 根据权利要求8所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于将所述换热器或 换热器组的吸热介质出口经蒸汽管道连接至汽轮发电机组。
10. 根据权利要求7、8或9所述的电石冷却成型及余热利用方法，其特征在于通过在冷 却塔内排布分风口将鼓入的部分所述惰性气体引至靠近所述筛板的下方，使刚刚脱离或即 将脱离所述筛板的电石团块进一步散裂破碎。
【文档编号】C01B31/32GK104108717SQ201410210665
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】顾君尧 申请人:顾君尧