一种热解炉和电石炉联用生产电石的系统及方法与流程

本发明属于电石生产领域，尤其涉及一种热解炉和电石炉联用生产电石的系统及方法。

背景技术：

电石的生产方法有氧热法和电热法两种，目前工业上一般采用电热法生产电石，即焦炭(C)和氧化钙(CaO)在电石炉内，利用电弧高温(＞2000℃)熔化反应而生成电石，电热法制备电石的特点是采用块状原料进料和利用电能生产电石，它存在反应速率慢、反应时间长、反应温度高，耗电量大，电石产量低、粉尘和尾气治理困难的问题。正是由于传统电石生产技术存在“高投入、高污染、高电耗”的缺点，不符合节能减排和可持续发展的要求，因此其发展受限。

氧热法是在氧的存在下使部分碳发生氧化反应放热，产生的高温热量使剩余碳和钙发生反应生成电石，该法由于具有电能消耗小、反应时间短、反应温度低、污染小的优点逐渐被重视。

目前的氧热法生产电石系统，使用的热解单元和电石冶炼单元相对独立，两个单元之间没有能量耦合，系统能耗大；热解单元的半焦显热和氧热法电石炉排出的高温尾气的显热没有得到有效利用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种热解炉和电石炉联用生产电石的系统及方法，利用氧热电石炉的尾气显热为热解炉提供热量，降低了系统能耗，提高了能源利用率。

本发明的目的之一是提供一种热解炉和电石炉联用生产电石的系统，包括原煤破碎单元、热解炉、原煤超细制备单元和电石炉；

所述原煤破碎单元包括颗粒煤出口和粉煤出口；

所述热解炉包括高温气体入口、气体分布器、原料入口和热解料出口，所述气体分布器设置在所述热解炉内腔底部，所述气体分布器包括多层布气管网，各层布气管网之间互相连通，所述布气管网由相互交错成网状且互相连通的布气管组成，所述布气管下部设有布气孔，所述高温气体入口设置在所述热解炉底部的侧壁上，与所述气体分布器连通；

所述原煤超细制备单元包括粉煤入口和超细粉煤出口；

所述电石炉包括电石原料入口、氧气入口、尾气出口和电石出口；

所述颗粒煤出口连接所述热解炉原料入口，所述热解料出口连接所述电石原料入口，所述粉煤出口连接所述原煤超细制备单元的粉煤入口，所述超细粉煤出口连接所述电石炉氧气入口，所述电石炉尾气出口连接所述热解炉高温气体入口。

进一步的，所述系统还包括石灰破碎单元，所述石灰破碎单元包括石灰出口，所述石灰出口连接所述热解炉原料入口。

优选的，所述系统包括油水冷却分离器，所述油水冷却分离器包括热解油气入口、焦油出口和热解气出口，所述热解炉进一步包括热解油气出口，所述热解炉热解油气出口连接所述油水冷却分离器热解油气入口。

所述热解炉更进一步包括燃烧器。

具体的，所述气体分布器的相邻布气管网水平面之间的距离为500mm～2000mm。

优选的，所述布气管相互交错成方格网状。

进一步的，所述布气管方格的边距为300mm～600mm。

优选的，所述气体分布器进一步包括布气罩，所述布气罩固定在所述布气管上方。

本发明的另一目的是提供一种利用上述系统生产电石的方法，包括以下步骤：

A、将原料煤破碎至3mm以下；将直径1～3mm的颗粒煤和破碎后的石灰送入所述热解炉；将直径＜1mm的粉煤送入所述原煤超细制备单元，获得＜200μm的超细粉煤；

B、将所述颗粒煤和石灰在热解炉中进行热解，热解温度450～900℃，获得高温半焦和石灰；

C、将所述高温半焦和石灰送入所述电石炉，在1700℃～2200℃的温度下发生反应，获得电石和高温电石炉尾气；将所述超细粉煤和氧气混合后喷入电石炉，氧气与煤粉在电石炉内发生氧化反应放热，为电石炉提供热量；

D、将所述高温电石炉尾气通入所述热解炉的气体分布器。

优选的，所述步骤B中的热解炉还产生热解油气，将所述热解油气送入所述油气冷却分离器，获得焦油和热解气。

本发明提供的热解炉和电石炉联用生产电石的系统和方法，将高温半焦和预热后的石灰直接热送电石炉，同时，热解炉利用电石炉的高温尾气作为热源，实现了热解炉和电石炉的能量耦合；合理利用了氧热法的尾气；超细煤粉燃烧快速放热，保证电石炉温度场的均匀。

附图说明

图1是本发明实施例热解炉和电石炉联用系统的示意图；

图2是本发明实施例的系统生产电石的方法流程图。

图中：

100-石灰破碎单元，101-石灰出口；

200-原煤破碎单元，201-颗粒煤出口，202-粉煤出口；

300-热解炉，301-原料入口，302-热解料出口，303-热解油气出口，304-高温气体入口，305-气体分布器；

400-电石炉，401-电石原料入口，402-氧气入口，403-尾气出口，404-电石出口；

500-油气冷却分离器，501-热解油气入口，502-焦油出口，503-热解气出口；

600-原煤超细制备单元，601-粉煤入口，602-超细粉煤出口。

具体实施方式

以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，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以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。

如图1所示，一方面，本发明实施例提供一种热解炉和电石炉联用生产电石的系统，包括石灰破碎单元100、原煤破碎单元200、热解炉300、电石炉400、油气冷却分离器500、原煤超细制备单元600。

石灰破碎单元100包括石灰出口101，石灰出口101连接热解炉原料入口301。石灰破碎单元100用于将石灰破碎至合适的大小，送入热解炉。

原煤破碎单元200包括颗粒煤出口201和粉煤出口202。原煤破碎单元200用于将原料煤的破碎到粒径不大于3mm。1～3mm的颗粒煤通过颗粒煤出口201供给热解炉使用，颗粒直径＜1mm的粉煤通过粉煤出口202供给原煤超细制备单元。颗粒煤出口201接热解炉原料入口301，粉煤出口202连接原煤超细制备单元的粉煤入口601。

热解炉300包括原料入口301、热解料出口302、热解油气出口303、高温气体入口304、气体分布器305。

原料入口301位于热解炉的顶部，便于热解原料进入热解炉的炉腔。

热解料出口302位于热解炉的底部，热解炉为下行热解炉，热解原料在热解炉中逐步下降。煤热解后生成半焦和热解油气，半焦通过热解料出口302排出热解炉。热解料出口302连接电石原料入口401。

热解油气出口303位于热解炉上部的侧壁上，用于收集热解产生的热解油气。热解炉热解油气出口303连接油水冷却分离器热解油气入口501。

高温气体入口304设置在热解炉底部的侧壁上，用于高温气体的进入。高温气体入口304与气体分布器305连通。

气体分布器305设置在热解炉300的内腔底部。气体分布器305包括多层布气管网，各层布气管网之间互相连通，布气管网由相互交错成网状且互相连通的布气管组成，布气管下部设有布气孔。

本发明实施例中，气体分布器305的相邻布气管网水平面之间的距离为1000mm。相邻布气管网之间的距离根据实际使用中物料的不同，热解炉型号的大小可适当调整，优选的相邻布气管网之间的距离为500mm～2000mm。

进一步的，布气管相互交错成方格网状。方格的网状布气管更有利于物料的均匀受热，增加气体与固体物料接触的均匀性。布气管方格的边距为500mm，在实际使用中，根据实际要求布气管方格的边距优选为300mm～600mm。

布气管的上方设有布气罩。布气罩为三角板，扣在布气管上，起到保护布气管道不会摩擦受损，有利于热解物料分布的作用。

采取原料煤和石灰一同进入热解炉，有两个好处。其一，利用了石灰的催化效果，增加气体产量，尤其甲烷气和氢气的含量，甲烷气可直接分离做天然气产品。氢气可以和电石炉尾气中的一氧化碳气体作为下游化工合成原料气。其二，石灰在预热炉中与电石气和蓄热式辐射管燃烧器换热后，与热解后的高温半焦产品直接进入氧热电石炉，降低了电石炉的氧气和煤消耗量。

热解炉300进一步包括蓄热式辐射管燃烧器。热解炉采用氧热电石炉尾气作为热载体加热为主，蓄热式辐射管燃烧器加热为辅。这样设置有两个好处，其一，氧热电石炉尾气80％以上为一氧化碳、氢气等有效气体组分，作为热解炉热载体，没有混入惰性气体，热解气纯度高、品质好，可作为燃料和化工原料；其二采用蓄热式辐射管燃烧器为辅，可实现烟气和热解气的隔绝，获得的热解气纯度高、品质好，同时蓄热式辐射管燃烧器可灵活布置，作为辅助供热，可实现热解炉的温度场调配。

电石炉400包括电石原料入口401、氧气入口402、尾气出口403和电石出口404。电石炉400用于利用氧热发将热解炉排出的高温半焦和石灰反应，产生电石。

尾气出口403连接热解炉的高温气体入口304。电石炉产生的高温尾气作为热解炉的热载体送入热解炉。

油水冷却分离器500包括热解油气入口501、焦油出口502和热解气出口503。油水冷却分离器500可将热解油气分离为焦油和热解气，用于后续的生产。

原煤超细制备单元600包括粉煤入口601和超细粉煤出口602。原煤破碎单元产生的粒径小于1mm的粉煤通过粉煤入口601进入原煤超细制备单元600。超细粉煤出口602连接电石炉氧气入口402。原煤超细制备单元生产的超细粉煤和氧气混合后喷入电石炉，燃烧放热，为电石生产提供热量。

采用氧气作为载气，输送超细煤粉，由电石炉侧壁中部喷入电石炉，可实现超细煤粉的快速氧化放热，同时采用可雾化易分散的超细粉煤喷入方式氧化提供热量，可实现氧热电石炉的温度场均匀。

如图2所示，另一方面，本发明实施例提供一种利用上述系统生产电石的方法，包括以下步骤：

1、将原料煤破碎至3mm以下；将直径1～3mm的颗粒煤和破碎后的石灰送入热解炉；将直径＜1mm的粉煤送入原煤超细制备单元，获得＜200μm的超细粉煤。

2、将颗粒煤和石灰在热解炉中进行热解，热解温度450～900℃，获得高温半焦和石灰及热解油气。

3、将高温半焦和石灰送入电石炉，在1700℃～2200℃的温度下发生反应，获得电石和高温电石炉尾气；将超细粉煤和氧气混合后喷入电石炉，氧气与煤粉在电石炉内发生氧化反应放热，为电石炉提供热量。

4、将高温电石炉尾气通入热解炉的气体分布器，为热解反应提供热能。

5、将热解油气送入油气冷却分离器，获得焦油和热解气。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。