本发明属于电石生产设备技术领域，尤其涉及一种高效的电石炉。
背景技术：
电石是重要的化工原料，其主要成分为碳化钙。近年来，随着经济社会的不断发展，工业上对电石的需求越来越大。
目前，工业上生产电石的方法主要是电热法。其先把符合电石生产需求的石灰和焦碳按规定的配比进行配料，然后用斗式提升机将炉料送至电石炉炉顶料仓，经过料管向电炉内加料，炉料在电炉内经过电极电弧垫和炉料的电阻热反应生成电石，电石定时出炉，放至电石锅内，经冷却后，破碎成一定规格要求的粒度，即得到成品电石。
在电石的生产过程中，原料中的杂质对生产影响严重。原料中的杂质主要包括氧化镁、氧化硅、氧化铁、氧化铝等，当炉料在电炉内反应生成碳化钙的同时，各种杂质也进行反应。
各种杂质的反应不仅消耗电能和碳材，而且影响操作，破坏炉底，特别是氧化镁在熔融区迅速还原成金属镁，而使熔融区成为一个强烈的高温还原区，镁蒸气从这个炽热的区域大量逸出时，其中一部分镁与一氧化碳立即起反应，生成氧化镁放出强热形成高温，局部硬壳遭到破坏，使带有杂质的液态电石侵蚀炉底。镁与氧反应时，放出大量的热，使料面结块阻碍炉气排出，并产生支路电流。还破坏局部炉壳，甚至使熔灺遭到破坏，堵塞电石流出口。实践证明，石灰中氧化镁含量每增加1％，则功率发气量将下降10～15l/kw·h。还有部分氧化镁在熔融区与氮反应，生成的氮化镁(mg3n2)，使电石发粘，造成出炉困难，影响正常生产。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提出一种在电石生产过程中可脱除氧化镁，又可燃烧部分碳的电石炉，避免了金属镁在电石炉内氧化放热，提高了电石的生产效率，节约成本。
本发明提供一种电石炉，包括内部为空腔的炉体、电极、进料管、尾气出口和含氧气体进口；
所述电极和进料管嵌在所述炉体的顶部，伸入到炉体空腔内；
所述炉体空腔由上至下依次分为料层区、热层区和反应区，所述电石炉工作时，所述热层区的温度为1400～1600℃；
所述尾气出口设置在所述炉体热层区的侧壁上；
所述含氧气体进口设置在所述炉体的侧壁上，位于所述尾气出口的下方。
电石在生产过程中需要高温，杂质中的氧化镁被还原，生成含有镁蒸气的尾气。炉体内的温度由下到上逐步降低，根据工作时，炉体空腔内温度的不同，将空腔区域上至下依次分为料层区、热层区和反应区。其中，热层区的温度为1400～1600℃。在1400～1600℃的温度区间，可以保证镁蒸气不与co发生反应。将尾气出口设置在热层区，使得镁蒸气不与co发生反应，就排出炉体，避免了氧化反应的发生。
在炉体的侧壁上设置含氧气体进口，可以向炉内通入氧气，使得原料中的碳部分不完全燃烧，能够提高原料温度，降低电石生产电耗。
作为本发明优选的方案，所述炉体空腔的底部铺设有耐火材料制成的垫层。
本发明中，所述电石炉进一步包括烟道和除尘布袋，所述烟道包括尾气进口和烟道出口，所述除尘布袋包括氧化镁入口，所述尾气出口连接所述烟道的尾气进口，所述烟道出口连接所述除尘布袋的氧化镁入口。烟道可对含镁蒸气的尾气进行冷却，使镁与尾气中的co发生反应，生成氧化镁。含有氧化镁的尾气进入除尘布袋，可吸附收集氧化镁。
进一步的，所述炉体的顶部设有水冷装置。水冷装置可对炉顶的设备进行冷却，提高电石炉的安全性。与传统的尾气出口设置在炉顶上不同，本发明的尾气出口设置在所述炉体热层区的侧壁上，也避免了镁蒸气在炉体顶部的水冷装置作用下结晶。
具体的，在炉顶上，所述电极的两侧对称布置进料管。更进一步的，所述进料管为耐高温绝缘材料。
本发明提供的电石炉，利用镁蒸气的特性，将尾气出口设置在电石炉的热层区，使得镁蒸气不会与co在炉内发生反应，避免了料面结块和塌料的发生；在尾气出口的下方设置含氧气体进口，使得原料中的碳基不完全燃烧，能够提高原料温度，降低电石生产电耗；利用除尘布袋吸附氧化镁，可获得高附加值产品。
附图说明
图1是本发明实施例电石炉的结构示意图。
图中：
1-炉体，2-电极，3-进料管，4-尾气出口，5-含氧气体进口，6-垫层，101-料层区，102-热层区，103-反应区。
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，本发明实施例提供一种电石炉，包括炉体1、电极2、进料管3、尾气出口4、含氧气体进口5和垫层6。该电石炉，利用尾气出口4将含有镁蒸气的尾气排出电石炉，避免了氧化镁和co在炉体内的氧化反应。利用含氧气体进口5向炉内通入氧气，使得原料中的部分碳基不完全燃烧，为电石的生产提供热量。
生产电石时，炉体1的空腔内温度由下向上逐步降低。根据工作时的温度，将空腔由上至下依次分为料层区101、热层区102和反应区103，热层区102的温度为1400～1600℃。在1400～1600℃的温度区间，可以保证尾气中的镁蒸气不与co发生氧化反应。
电极2嵌入炉体1的顶部，延伸入炉体的空腔，且不与炉底接触。电极2可以是三相电极，为电石的生产提供热量。
进料管3嵌在炉体1的顶部，延伸入炉体的空腔。进料管3为耐高温绝缘材料，可保证电石炉的安全。进料管3对称的布置在电极2的两侧，可使得进入电石炉的物料均匀的受热，有利于提高生产效率，节约能源。
尾气出口4设置在炉体热层区102的侧壁上，便于含镁蒸气的尾气的排出。热层区102为温度1400～1600℃的区域，尾气出口4设置在热层区102，使得尾气中的镁蒸气不与co发生氧化反应，避免因镁蒸气与co反应而放出大量热，避免了料面结块而阻碍炉气排出，同时可避免发生塌料等危险情况。
含氧气体进口5设置在炉体1的侧壁上，位于尾气出口4的下方。通过含氧气体进口5通入部分含氧气体，使得原料中的碳基不完全燃烧，能够提高原料温度，降低电石生产电耗。将含氧气体进口5设置在尾气出口4下方，有利于热气的上升，便于尾气的收集。
本发明的实施例中，炉体空腔的底部铺设有耐火材料制成的垫层6。
为了获得高附加值的产物氧化镁，本发明实施例的电石炉还包括烟道和除尘布袋。烟道包括尾气进口和烟道出口，尾气出口连接所述烟道的尾气进口。通过尾气出口排出炉体的含有镁蒸气的尾气进入烟道，温度迅速下降，当含有镁蒸气的尾气温度降至1200℃以下时，发生反应：mg+co＝mgo+c，生成氧化镁。
除尘布袋包括氧化镁入口，烟道出口连接除尘布袋的氧化镁入口。烟道中产生的氧化镁与其他尾气一同进入除尘布袋，除尘布袋具有吸附功能，可吸附收集氧化镁，排出剩余的气体。本发明实施例的电石炉，不仅避免了电石原料中氧化镁杂质对电石生产的影响，而且可收集高附加值的氧化镁，取得更大的经济效益。
具体的，炉体的顶部设有水冷装置。水冷装置用于对炉顶的设备进行冷却，保证电石炉的安全工作，如冷却电极的密封等。
实施例1
1、将球形料通过进料管送入电石炉，球形料的组分为半焦和石灰。
2、通过含氧气体进口向炉内通入氧气。
3、将球形料加热至2000℃左右，球形料中的碳和气体中的co将其中的氧化镁还原，生成电石和含有镁蒸气的尾气；球形料中的部分碳与氧气发生不完全燃烧，为电石生产提供部分能量。
4、含有镁蒸气的尾气上升，温度逐步降低，在1400～1600℃的热层区，由尾气出口排出电石炉。
5、含有镁蒸气的尾气由尾气出口进入烟道，在烟道中降至1200℃以下时，镁蒸气再次被氧化成氧化镁。
6、含氧化镁的尾气进入除尘布袋，回收含镁粉尘，镁的品位可达到50.2％。
实施例2
1、将球形料通过进料管送入电石炉，球形料的组分为生物质和石灰。
2、通过含氧气体进口向炉内通入氧气。
3、将球形料加热至2100℃左右，球形料中的碳和气体中的co将其中的氧化镁还原，生成电石和含有镁蒸气的尾气；球形料中的部分碳与氧气发生不完全燃烧，为电石生产提供部分能量。
4、含有镁蒸气的尾气上升，温度逐步降低，在1400～1600℃的热层区，由尾气出口排出电石炉。
5、含有镁蒸气的尾气由尾气出口进入烟道，在烟道中降至1200℃以下时，镁蒸气再次被氧化成氧化镁。
6、含氧化镁的尾气进入除尘布袋，回收含镁粉尘，镁的品位达到49％。
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。