一种电石生产系统和生产方法与流程

本发明涉及电石生产领域，具体涉及一种电石生产系统和生产方法。

背景技术：

传统的电热法生产电石的工艺，是利用电弧产生的热能使碳素原料与石灰在1800～2200℃温度条件下反应生产电石。电石炉的主要结构包括炉体和电极，电石炉工作时通电产生电弧，依靠电弧产生的高温加热炉料，使炉料达到化学反应所需的热量。其中，电弧发出的高温能直接作用到的区域叫电弧作业区或熔池，该区域位于电极端头的下面直到炉底。传统的电石炉为圆形三相电极结构，即三根电极呈正三角形布置在炉体内部，外部炉体为圆形，该种电石炉结构的缺点为：炉内周边有很多电弧不能作用或者作用效果非常差的地方，即非熔池区域，使得这些地方的温度达不到反应要求，该区域的炉料就不能或很难发生反应，由于热量分布差别太大，电能有效利用率仅为40～60％，能量损耗严重，导致电石炉生产率低、电耗高，兰炭消耗量相对较大，成本高。

技术实现要素：

鉴于现有技术中电石生产过程存在的问题，本发明旨在提供一种电石生产系统和生产方法，该系统电能利用率高，能耗小，污染小。

本发明提供了一种电石生产系统，包括煤粉喷吹子系统、石灰粉喷吹子系统、融浴床。

所述煤粉喷吹子系统包括煤粉喷吹罐、煤粉分配器。所述煤粉喷吹罐上设置有煤粉入口、第一压缩空气入口，所述煤粉喷吹罐内腔的底部设置有第一旋转给料机，所述第一旋转给料机的转动轴与第一电机连接，所述第一旋转给料机上设置有携煤粉空气出口。所述煤粉分配器上设置有携煤粉空气入口、携煤粉空气出口。所述煤粉分配器的携煤粉空气入口与所述煤粉喷吹罐的携煤粉空气出口连接。

所述石灰粉喷吹子系统包括石灰粉喷吹罐、石灰粉分配器。所述石灰粉喷吹罐上设置有石灰粉入口、第二压缩空气入口，所述石灰粉喷吹罐内腔的底部设置有第二旋转给料机，所述第二旋转给料机的转动轴与第二电机连接，所述第二旋转给料机上设置有携石灰粉空气出口。所述石灰粉分配器上设置有携石灰粉空气入口、携石灰粉空气出口。所述石灰粉分配器的携石灰粉空气入口与所述石灰粉喷吹罐的携石灰粉空气出口连接。

所述融浴床包括由炉顶、炉壁、炉底封闭连接形成的炉膛，所述炉顶可拆卸，所述炉壁上设置有氧煤粉喷枪和石灰粉喷枪，所述氧煤粉喷枪和所述石灰粉喷枪的喷嘴均位于所述炉膛中，所述炉壁上设置有与供电装置连接的感应线圈。所述氧煤粉喷枪具有氧气入口、煤粉入口，所述石灰粉喷枪具有石灰粉入口，所述氧煤粉喷枪的煤粉入口与所述煤粉分配器的携煤粉空气出口连接，所述石灰粉喷枪的石灰粉入口与所述石灰粉分配器的携石灰粉空气出口连接。

在本发明的一些实施例中，所述氧煤粉喷枪设置有2～5支，所述石灰粉喷枪相应的设置有2～5支，多支所述氧煤粉喷枪和多支所述石灰粉喷枪在所述炉壁上沿所述炉膛周向相互间隔布置。

作为本发明优选的实施方式，所述氧煤粉喷枪为多段缩径喷枪，并且，所述氧煤粉喷枪的射流角为15°～20°。

进一步地，所述系统还包括煤粉仓，所述煤粉仓上部设置有煤粉入口，下部设置有煤粉出口，所述煤粉仓内部设置有煤粉过滤器，所述煤粉过滤器外接第一放散管，所述煤粉仓的煤粉出口与所述煤粉喷吹罐的煤粉入口连接；

所述系统还包括石灰粉仓，所述石灰粉仓上部设置有石灰粉入口，下部设置有石灰粉出口，所述石灰粉仓内部设置有石灰粉过滤器，所述石灰粉过滤器外接第二放散管，所述石灰粉仓的石灰粉出口与所述石灰粉喷吹罐的石灰粉入口连接。

进一步地，所述煤粉喷吹罐外壁的中部设置有第一称量装置，所述石灰粉喷吹罐外壁的中部设置有第二称量装置。

进一步地，所述煤粉喷吹罐和所述石灰粉喷吹罐上均设置有冲压口，所述冲压口分别外接加压装置。

本发明还提供了一种利用上述系统进行电石生产的方法，包括步骤：

a、将煤粉送入所述煤粉喷吹罐中，并通入压缩空气，启动所述第一旋转给料机，所述压缩空气与所述煤粉充分混合，得到携煤粉空气；

b、将石灰粉送入所述石灰粉喷吹罐中，并通入压缩空气，启动所述第二旋转给料机，所述压缩空气与所述石灰粉充分混合，得到携石灰粉空气；

c、打开所述融浴床的炉顶，向所述炉膛中多次加入铁料，启动所述供电装置，使所述感应线圈对所述铁料加热，所述铁料熔化得到铁水，所述感应线圈对所述铁水继续加热，保持所述铁水的温度为1750～1850℃；

d、所述携煤粉空气经由所述煤粉分配器送入所述氧煤粉喷枪，并向所述氧煤粉喷枪中通入氧气，所述携石灰粉空气经由所述石灰粉分配器送入所述石灰粉喷枪中，启动所述氧煤粉喷枪和所述石灰粉喷枪，向所述铁水中喷入氧气、煤粉、石灰粉，经反应得到电石。

作为本发明优选的实施方式，所述氧煤粉喷枪喷吹的煤粉中c的质量与所述石灰粉喷枪喷吹的石灰粉中cao的质量比为：c：cao＝(2～4):1。

进一步地，控制所述煤粉喷吹罐的煤粉喷吹量为3～5t/h；控制所述石灰粉喷吹罐的石灰粉喷吹量为1～3t/h。

作为本发明优选的实施方式，控制所述氧煤粉喷枪中通入的氧气流量为1500～2500m³/h。

本发明提供的电石生产系统和生产方法，通过设置氧煤粉喷枪和石灰粉喷枪，向融浴床中喷入适宜配比的煤粉、氧气、石灰粉，使得一部分煤粉与氧气反应为电石生产反应提供热量，另一部分煤粉与石灰粉被迅速加热至高温，从而能反应生成电石。并且，通过先向融浴床中加入铁料熔化生成铁水，形成融浴氛围，使得煤粉和石灰粉在融浴中反应生成电石。本发明的电石生产过程中能够充分利用传统密闭电石炉不能消耗的粉体原料，并且生产过程中粉尘污染小、无噪声污染。本发明的电能利用效率较高，能量损耗较少。

附图说明

图1为电石生产系统示意图。

图2为融浴床的结构示意图。

图3为融浴床中喷枪的平面布置俯视图。

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以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。

本发明提供的电石生产系统包括煤粉喷吹子系统、石灰粉喷吹子系统、融浴床。由图1所示，本发明系统的具体结构如下：

(1)煤粉喷吹子系统包括煤粉喷吹罐12、煤粉分配器13。

煤粉喷吹罐12上设置有煤粉入口、第一压缩空气入口124，分别用于向煤粉喷吹罐12中通入煤粉和压缩空气，压缩空气作为输送煤粉的载体得到携煤粉空气。优选的，煤粉入口设置在煤粉喷吹罐12的顶部。进一步的，在煤粉入口处设置有第一圆顶阀，用于控制进料口的开关。

煤粉喷吹罐12外壁的底部设置有第一流化气阀门，第一流化气阀门与流化管相连，用于控制流化气的输送。

进一步地，在煤粉喷吹罐12的顶部设置有第一放散口121和第一冲压口122。其中，第一放散口121用于排气。第一冲压口122外接加压装置，用于向煤粉喷吹罐12中加压。

煤粉喷吹罐12内腔的底部设置有第一旋转给料机123。其中，第一旋转给料机123的转动轴与第一电机(图中未示出)连接，第一电机用于驱动转动轴转动给料。在第一旋转给料机123上设置有携煤粉空气出口。并且，在煤粉喷吹罐12外壁的中部设置有第一称量装置。通过控制第一旋转给料机123的转速来控制煤粉的喷吹量，第一称量装置用于对喷吹量进行校正并调整，保证喷吹精度。

在煤粉分配器13上设置有携煤粉空气入口、携煤粉空气出口。并且，煤粉分配器13的携煤粉空气入口与煤粉喷吹罐12的携煤粉空气出口连接，用于接收由第一旋转给料机123输送入的携煤粉空气。

在本发明的一些实施例中，煤粉喷吹子系统还包括煤粉仓11，用于储存煤粉。其中，煤粉仓11上部设置有煤粉入口111，下部设置有煤粉出口。在煤粉出口处设置有第一插板阀，用于控制出料口的开关。

在煤粉仓11的内部设置有煤粉过滤器113，用于煤粉的过滤。煤粉过滤器113外接第一放散管112，用于排出空气。并且，第一放散管112与主除尘管路相连。并且，煤粉仓11的煤粉出口与煤粉喷吹罐12的煤粉入口连接，由煤粉仓11向煤粉喷吹罐12中输送煤粉原料。

(2)石灰粉喷吹子系统包括石灰粉喷吹罐22、石灰粉分配器23。

石灰粉喷吹罐22上设置有石灰粉入口、第二压缩空气入口224，分别用于向石灰粉喷吹罐22中送入石灰粉和压缩空气，压缩空气作为输送石灰粉的载体得到携石灰粉空气。优选的，石灰粉入口设置在石灰粉喷吹罐22的顶部。进一步地，在石灰粉入口处设置有第二圆顶阀，用于控制进料口的开关。

石灰粉喷吹罐22外壁的底部设置有第二流化气阀门，第二流化气阀门与流化管相连，用于控制流化气的输送。

进一步地，在石灰粉喷吹罐22的顶部设置有第二放散口221和第二冲压口222。其中，第二放散口221用于排气。第二冲压口222外接加压装置，用于向石灰粉喷吹罐22中加压。

在石灰粉喷吹罐22内腔的底部设置有第二旋转给料机223。并且，第二旋转给料机223的转动轴与第二电机连接，第二电机用于驱动转动轴转动给料。在第二旋转给料机223上设置有携石灰粉空气出口。并且，在石灰粉喷吹罐22外壁的中部设置有第二称量装置。通过控制第二旋转给料机223的转速来控制石灰粉的喷吹量，第二称量装置用于对喷吹量进行校正并调整，保证喷吹精度。

石灰粉分配器23上设置有携石灰粉空气入口、携石灰粉空气出口。并且，石灰粉分配器23的携石灰粉空气入口与石灰粉喷吹罐22的携石灰粉空气出口连接。石灰粉分配器23的携石灰粉空气入口用于接收由石灰粉喷吹罐22送入的携石灰粉空气。

在本发明的一些实施例中，石灰粉喷吹子系统还包括石灰粉仓21，用于储存石灰粉。其中，石灰粉仓21上部设置有石灰粉入口211，下部设置有石灰粉出口。在石灰粉出口处设置有第二插板阀，用于控制出料口的开关。

在石灰粉仓21内部设置有石灰粉过滤器213，用于石灰粉的过滤。石灰粉过滤器213外接第二放散管212，用于排出空气。并且，第二放散管212与主除尘管路连接。并且，石灰粉仓21的石灰粉出口与石灰粉喷吹罐22的石灰粉入口连接，由石灰粉仓21向石灰粉喷吹罐22中输送石灰粉原料。

(3)如图2所示，融浴床包括由炉顶、炉壁、炉底封闭连接形成的炉膛。炉顶与炉壁之间为可拆卸结构，即，炉顶的炉盖可自炉壁上拆下。炉顶上设置有液压提升及旋转机构(图中未示出)，便于旋开炉盖向炉膛中加入物料。

在炉顶上设置有排气口38，用于排出炉膛中反应生成的气体，然后进入除尘系统中进行处理。

炉壁设置有多层，由内而外依次为高铝砖、石棉板、感应线圈36、水冷管、炉壳。其中，炉壳为耐热不锈钢材料，内衬为耐火材料。

炉底也设置有多层，自下而上依次为轻质黏土砖、高铝砖、碳砖。

当融浴床的炉膛内发生电石制备反应时，炉膛的底层首先生成铁水层34，铁水层34的上层生成电石液层33。在融浴床左侧炉壁的中部设置有出液口35，用于排出电石液。同时，在融浴床右侧炉壁的底部设置有出铁口37，用于排出铁水。其中，出液口35和出铁口37均采用刚玉质泥浆和复合棕刚玉砖砌筑而成。

并且，控制出液口35平面与出铁口37平面之间的垂直高度为500～800mm。优选的，融浴床炉膛的内径控制为3000～5000mm。

作为本发明优选的实施方案，在出液口35与出铁口37之间的炉壁周围设置一圈感应线圈36。感应线圈36与供电装置(图中未示出)连接，供电装置为感应线圈36供电，从而为炉膛内的电石制备反应提供热量。

如图3所示，融浴床的炉壁上设置有氧煤粉喷枪31和石灰粉喷枪32。喷枪的喷嘴均指向同一水平面的中心位置。根据融浴床型号的不同，可选择设置2～5支氧煤粉喷枪31，并相应的设置2～5支石灰粉喷枪32，多支氧煤粉喷枪31和多支石灰粉喷枪32在炉壁上沿炉膛周向相互间隔布置，从而使喷射出的煤粉和石灰粉在融浴床中能够充分接触，促进电石制备反应的进行。

作为本发明优选的实施方式，在炉壁上相互间隔布置有3支氧煤粉喷枪31和3支石灰粉喷枪32。其中，3支氧煤粉喷枪31之间相互间隔120°均匀布置，3支石灰粉喷枪32之间也是相互间隔120°均匀布置，每相邻的氧煤粉喷枪31和石灰粉喷枪32之间间隔60°。氧煤粉喷枪31和石灰粉喷枪32均经由炉壁延伸入炉膛中。

作为本发明优选的实施方式，氧煤粉喷枪31和石灰粉喷枪32与炉壁之间的垂直向下的夹角控制在35～37°。氧煤粉喷枪31和石灰粉喷枪32的喷嘴位于电石液层33所在平面的上方。进一步地，控制氧煤粉喷枪31和石灰粉喷枪32的喷嘴与出液口35的垂直距离为600～800mm。

作为本发明优选的实施方式，氧煤粉喷枪31选用专用的多段缩径喷枪，用于向炉膛中喷吹氧气和煤粉的预混料。并且，控制多段缩径喷枪的射流角为15°～20°，不但能够增大煤粉的喷射距离，还能增大氧气、煤粉和生石灰粉的接触面积，使得一部分煤粉与氧气反应，为电石制备反应提供热量，提高生产效率。并且，不限制石灰粉喷枪32的类型。

氧煤粉喷枪31具有氧气入口311、煤粉入口，煤粉入口与煤粉分配器13的携煤粉空气出口连接，用于接收经煤粉分配器13输送的携煤粉空气。石灰粉喷枪32具有石灰粉入口，石灰粉入口与石灰粉分配器23的携石灰粉空气出口连接，用于接收经石灰粉分配器23输送的携石灰粉空气。

基于上述电石生产系统，本发明还提出了一种电石生产方法，包括如下步骤：

a、打开第一圆顶阀和第一放散口121，将煤粉送入煤粉喷吹罐12中，当煤粉的加入量达到限位时，关闭第一圆顶阀和第一放散口121，并打开第一冲压口122将煤粉喷吹罐12压力保持在适宜范围内，然后打开第一流化气阀门，启动第一旋转给料机123，并通入压缩空气，压缩空气与煤粉充分混合，得到携煤粉空气。

进一步地，首先将煤粉送入煤粉仓11中，煤粉加满后，打开第一插板阀和第一圆顶阀，从而将煤粉送入煤粉喷吹罐12中。

b、打开第二圆顶阀和第二放散口221，将石灰粉送入石灰粉喷吹罐22中，当石灰粉的加入量达到限位时，关闭第二圆顶阀和第二放散口221，并打开第二冲压口222将石灰粉喷吹罐22压力保持在适宜范围内，然后打开第二流化气阀门，启动第二旋转给料机223，并通入压缩空气，压缩空气与石灰粉充分混合，得到携石灰粉空气。

进一步地，首先将石灰粉送入石灰粉仓21中，石灰粉加满后，打开第二插板阀和第二圆顶阀，从而将石灰粉送入石灰粉喷吹罐22中。

c、打开融浴床的炉顶，向炉膛中多次加入铁料，启动供电装置，使感应线圈36对铁料加热，铁料熔化得到铁水，直到得到的铁水高度达到出液口35的下端，停止加入铁料，感应线圈36对铁水继续加热，当铁水温度达到1800℃时，适当降低送电功率，保持铁水的温度为1750～1850℃；

d、启动煤粉分配器13进行携煤粉空气的输送：携煤粉空气通过输送管路进入煤粉分配器13，从煤粉分配器13的携煤粉空气出口送入氧煤粉喷枪31中，并向氧煤粉喷枪31中通入氧气，经由喷嘴向炉膛中喷入煤粉和氧气的预混料。其中，向氧煤粉喷枪31中通入氧气时，控制氧气流量为1500～2500m³/h，能够加强反应过程对液体的搅拌作用。

启动石灰粉分配器23进行携石灰粉空气的输送：携石灰粉空气通过输送管路进入石灰粉分配器23，从石灰粉分配器23的携石灰粉空气出口送入石灰粉喷枪32中，经由喷嘴向炉膛中喷入石灰粉。

本步骤中，通过调整第一旋转给料机123和第一称量装置以及第二旋转给料机223和第二称量装置的转速，控制氧煤粉喷枪31喷吹的煤粉中c的质量与石灰粉喷枪32喷吹的石灰粉中cao的质量比为：c：cao＝(2～4):1。其中，喷入煤粉的一部分与氧气反应，为电石生产反应提供热量，另一部分煤粉与生石灰反应制备电石。

并且，喷吹过程中，控制煤粉喷吹罐12的煤粉喷吹量为3～5t/h(吨/时)。并控制石灰粉喷吹罐22的石灰粉喷吹量为1～3t/h。

电石生产过程，在融浴床中的高温条件下会生成电石液，打开出液口35排出电石液，控制排出电石液的时间间隔为1～1.5h。

当需要停炉检修时，首先打开出液口35，排尽电石液后，再打开出铁口37，排尽铁水，待融浴床的炉体冷却后进行检修。

实施例

旋开融浴床的炉盖，用料罐向融浴床中加入废铁，启动供电装置使感应线圈对废铁加热，得到铁水。向炉膛中多次加入废铁，直到得到的铁水液位达到出液口下端最低点，停止加入废铁，继续送电加热铁水，当铁水温度到达1800℃时，适当降低送电功率，保持铁水温度在1800℃。

打开氧煤粉喷枪、石灰粉喷枪，经由喷嘴向铁水中喷入氧气、煤粉和生石灰粉，其中，煤粉中c的质量与生石灰粉中cao的质量比为：c：cao＝2.5：1。喷入煤粉的一部分与氧气反应，为电石生产反应提供热量，另一部分与生石灰粉反应生产电石液。

打开出液口，将电石液排入电石坩埚中，排出电石液的时间间隔为1.5h。需要停炉检修时，先打开出液口，排尽电石液后，再打开出铁口，排尽铁水，待融浴床炉体冷却后进行检修。

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以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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。