本实用新型涉及电石生产技术领域，尤其是涉及一种制备粒状电石的装置。
背景技术：
相关技术中，电石生产是以含碳原料(煤、焦炭、半焦等)和含钙原料(氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙等)在电热环境加热至1800℃～2200℃生成电石(CaC2)。电石生产完成后、产品包装前需将电石破碎到一定粒度，并且在应用过程中，通常需要将电石与水反应生成乙炔气。为保证发气的稳定性，对电石粒度均匀性要求较高。然而，相关技术中先将电石液凝固成固体，再对固态电石进行破碎的加工工艺无法保证电石粒度的均匀性。
此外，电石生产过程中的能耗极大，每吨电石耗电达3200～4000KWh/t电石，而实际上理论上生产一吨电石仅需1630KWh电。其中高温液态电石出炉时的温度实测达1950～2000℃，电石液体所带显热和电石液相变热两项所带热量占电力供入热量的24.2％，所带显热非常可观。如何利用这部分显热成为电石行业亟待解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种制备粒状电石的装置，其一目的为所述制备粒状电石的装置利用电石液生产粒状电石，工艺简单且粒状电石的粒度均匀，另一目的为回收利用电石制造过程中的显热。
根据本实用新型实施例的制备粒状电石的装置，包括：电石炉，所述电石炉内限定出用于容纳电石液的容纳空间，所述电石炉设有出液口；冷却室，所述冷却室内具有惰性冷却气体，所述冷却室设在所述电石炉的下方，所述出液口与所述冷却室连通；和转辊，所述转辊可转动地设在所述出液口下方，所述转辊的至少一部分位于所述冷却室内，所述转辊被构造成所述电石液从所述出液口落至所述转辊上时、所述转辊与所述电石液发生撞击使所述电石液形成液滴，所述液滴在所述冷却室内固化成粒状电石。
根据本实用新型实施例的制备粒状电石的装置，通过在出液口下方设置冷却室，并将转辊的至少一部分设置在冷却室内，从出液口流出的电石液可以落在转辊上与转辊发生撞击，撞击后的电石液向外溅起形成液滴，液滴在强制冷却的环境中，在表面张力的作用下收缩为球形并逐渐固化成型形成粒状电石，粒状电石表面形成一层硬壳各自分离。
由此，可以利用高温电石液生产粒状电石(例如，球形电石)，利用电石液的势能和冷却室内旋转的转棍将电石液造成球，省去了电石应用过程中的破碎工序，实现了电石出炉密闭运行，减少了环境污染，并避免了电石在高温下氧化且提高了粒状电石的生产效率和粒状电石粒度的均匀性，同时加快了电石的冷却速率，缩短了电石的冷却时间，省掉了电石冷却所需的坩埚和冷却所需的场所。
根据本实用新型的一些实施例，所述制备粒状电石的装置进一步包括：分液槽，所述分液槽设在所述电石炉和所述冷却室之间，所述分液槽具有分液入口和多个分液出口，所述分液入口与所述出液口连通，多个所述分液出口间隔分布在所述分液槽的底壁上，每个所述分液出口分别与所述冷却室连通。由此，可以通过分液槽的分液出口将电石液分成多股液流，提高了粒状电石的生产效率。
根据本实用新型的一些实施例，所述制备粒状电石的装置进一步包括：溜槽，所述溜槽与所述冷却室连通，溜槽壁上设有冷却装置，所述溜槽被构造成将所述粒状电石从所述冷却室转移出来的同时对所述粒状电石进行冷却。
具体地，溜槽壁上设有盘管或列管形成水冷壁结构，盘管或列管内具有冷却液流道，或者，所述溜槽的内壁内设有流道形成水冷壁结构，所述流道具有流道入口和流道出口，所述流道内设有在所述流道入口和所述流道出口之间循环流动的冷却液；所述制备粒状电石的装置还进一步包括：蒸汽包，所述蒸汽包与所述流道连通以收集所述流道内的蒸汽。由此，可以将粒状电石与冷却液交换的热量收集起来，用于发电或用于电石原料的干燥和预热，从而可以回收电石中的部分热量，减小了能量的浪费。
具体地，所述转辊的外表面上设有至少一个凹槽，所述凹槽由所述转辊的外表面向内凹入形成。由此，可以提高电石液与转辊的撞击动能，保证电石液与转辊撞击后分散成液滴，并可以进一步地减小液滴的粒度。
根据本实用新型的一些实施例，所述制备粒状电石的装置进一步包括：供气装置，所述供气装置与所述冷却室连通，所述供气装置被构造成向所述冷却室输送所述惰性冷却气体。
根据本实用新型的一些进一步实施例，制备粒状电石的装置还包括热量回收系统，所述热量回收系统包括：废热锅炉，所述废热锅炉内具有水；引风机，所述引风机具有风机入口和风机出口，所述风机入口与所述冷却室连通，所述废热锅炉设在所述风机入口和所述冷却室之间，所述引风机被构造成将所述冷却室内的气流抽吸至所述废热锅炉内以使所述气流与所述废热锅炉内的水换热、换热后的所述气流进入所述引风机并从所述风机出口排出；热利用装置，所述热利用装置与所述废热锅炉连通以收集或利用所述废热锅炉内产生的蒸汽。
可选地，所述风机出口与所述冷却室连通以将换热后的所述气流输送至所述冷却室。
根据本实用新型的一些实施例，所述热量回收系统进一步包括：除尘装置，所述除尘装置设在所述废热锅炉和所述冷却室之间，所述除尘装置被构造成对进入所述废热锅炉内的气流进行过滤除尘。
具体地，所述除尘装置包括：旋风分离器，所述旋风分离器与所述冷却室连通；陶瓷过滤器，所述陶瓷过滤器串联在所述旋风分离器和所述废热锅炉之间；集尘槽，所述集尘槽分别与所述旋风分离器、所述陶瓷过滤器相连以收集所述旋风分离器和所述陶瓷过滤器分离出来的灰尘。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型实施例的制备粒状电石的装置的示意图。
附图标记：
电石炉1，冷却室2，集烟罩21，围板22，
转辊3，驱动装置4，分液槽5，连接管51，
溜槽6，蒸汽包61，
供气装置7，
废热锅炉81，引风机82，风机入口821，风机出口822，热利用装置83，
旋风分离器91，陶瓷过滤器92，集尘槽93。
粒状电石10。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面参考图1描述根据本实用新型实施例的制备粒状电石10的装置。
如图1所示，根据本实用新型一个实施例的制备粒状电石10的装置，包括电石炉1、冷却室2和转辊3。
具体地，电石炉1内限定出用于容纳电石液的容纳空间，电石炉1设有出液口。其中，电石炉1可以为电石生产过程中的电石出料炉。电石液为电石生产过程中生石灰与焦炭加热后反应生成的液态碳化钙。电石液的温度为1750℃以上，电石液出炉时的实测温度达1950℃～2000℃。电石炉1的出液口可以形成在电石炉1的侧底部或底部，可选地，出液口可以为多个。
冷却室2内具有惰性冷却气体，冷却室2设在电石炉1的下方，出液口与冷却室2连通。转辊3可转动地设在出液口下方，转辊3的至少一部分位于冷却室2内，转辊3被构造成电石液从出液口落至转辊3上时、转辊3与电石液发生撞击使电石液形成液滴，液滴在冷却室2内固化成粒状电石10。
可选地，惰性冷却气体为烟道气或氩气，其中，烟道气的主要成分为CO2。冷却室2可以包括集烟罩21和围板22，围板22设置在集烟罩21的下方，围板22与集烟罩21之间限定出用于容纳惰性冷却气体的空间。由此，当电石液从出液口流入冷却室2时，惰性冷却气体可以防止电石液发生氧化且可以对电石液进行冷却。
具体地，参照图1，转辊3可以形成为圆筒状，转辊3可以通过驱动装置4(例如电机等)驱动其沿顺时针或者逆时针转动。转辊3的转速可以根据实际生产需要进行调整。其中，可以将整个转辊3设置在冷却室2内，也可以将转辊3的一部分设置在冷却室2内。例如，在图1的示例中，转辊3的上半部分设置在冷却室2内。由此，从出液口流出的电石液可以落在转辊3上与转辊3发生撞击，撞击后的电石液向外溅起形成液滴，液滴在强制冷却的环境中，在表面张力的作用下收缩为球形并逐渐固化成型形成粒状电石10，粒状电石10表面形成一层硬壳各自分离，并在转辊3的转动下滑落至冷却室2内。
根据本实用新型实施例的制备粒状电石10的装置，通过在出液口下方设置冷却室2，并将转辊3的至少一部分设置在冷却室2内，从出液口流出的电石液可以落在转辊3上与转辊3发生撞击，撞击后的电石液向外溅起形成液滴，液滴在强制冷却的环境中，在表面张力的作用下收缩为球形并逐渐固化成型形成粒状电石10，粒状电石10表面形成一层硬壳各自分离。
由此，可以利用高温电石液生产粒状电石10(例如，球形电石)，利用电石液的势能和冷却室2内旋转的转棍将电石液造成球，省去了电石应用过程中的破碎工序，实现了电石出炉密闭运行，减少了环境污染，并避免了电石在高温下氧化且提高了粒状电石10的生产效率和粒状电石10粒度的均匀性，同时加快了电石的冷却速率，缩短了电石的冷却时间，省掉了电石冷却所需的坩埚和冷却所需的场所。
根据本实用新型的一些实施例，制备粒状电石10的装置进一步包括分液槽5。分液槽5设在电石炉1和冷却室2之间，分液槽5具有分液入口和多个分液出口，分液入口与出液口连通，多个分液出口间隔分布在分液槽5的底壁上，每个分液出口分别与冷却室2连通。由此，可以通过分液槽5的分液出口将电石液分成多股液流，提高了粒状电石10的生产效率。
具体地，分液槽5可以大体形成为锥形，或者分液槽5可以形成为上部为矩形、下部为锥形的结构。分液槽5的长度可以与转辊3的轴向长度大体相同。其中，分液槽5的长度、高度和宽度的具体尺寸可以根据实际生产情况调整设计。例如，在本实用新型的一些具体实施例中，分液槽5的宽度可以为0.3m～0.8m。例如，分液槽5的宽度可以为1.0m。
可选地，多个分液出口均匀间隔设置。其中，相邻的两个分液出口之间的间距A可以满足5cm≤A≤10cm。其具体数值可以根据实际情况调整涉及，本实用新型对此不作具体限定。例如，相邻的两个分液出口之间的间距A可以进一步满足A＝5cm、A＝10cm、A＝15cm等。由此，可以通过分液槽5的分液出口将电石液分成多股液流，提高了粒状电石10的生产效率。
可选地，分液出口可以形成为圆形、椭圆形、长圆形等形状。例如，当分液出口形成为圆形孔时，分液出口的孔径D可以满足：1cm≤D≤2cm。分液出口的孔径可以进一步满足：D＝1cm、D＝1.5cm、D＝2cm等。由此，可以减小分液出口处的电石液的液流大小，保证从分液出口流出的液流与转辊3撞击后分散形成液滴。
具体地，分液出口可以通过连接管51与冷却室2连通，连接管51沿竖直方向延伸，连接管51的下端面到转辊3表面之间的距离L满足：2m≤L≤4m。由此，可以增大电石液的势能，提高电石液与转辊3撞击的动能，从而可以保证从分液出口流出的液流与转辊3撞击后分散形成液滴，并可以减小液滴的粒度。
根据本实用新型的一些具体实施例，分液槽5的内衬耐火材料。由此，可以提高分液槽5的可靠性。
可选地，转辊3的外表面上设有至少一个凹槽，凹槽由转辊3的外表面向内凹入形成。其中，凹槽可以一个或者多个。在本实用新型的一个优选实施例中，凹槽为多个，且多个凹槽均匀间隔分布在转辊3的外表面上。其中凹槽的截面可以形成为多边形(例如，三角形、正方形、长方形、梯形等)、半圆形、半椭圆形等。由此，可以提高电石液与转辊3的撞击动能，保证电石液与转辊3撞击后分散成液滴，并可以进一步地减小液滴的粒度。
例如，电石液经分液槽5分为多股液流后垂直落至转辊3上，利用其势能撞击转辊3形成液滴，液滴在由烟罩和围板22之间限定出的空间被惰性冷却气体激冷，并在表面张力的作用下固化形成球形的粒状电石10。
可选地，转辊3的材质可以为铜、铸铁或钢等，但不限于此。
根据本实用新型的一些实施例，制备粒状电石10的装置进一步包括溜槽6，溜槽6与冷却室2连通，溜槽壁上设有冷却装置，溜槽6被构造成将粒状电石10从冷却室2转移出来的同时对粒状电石10进行冷却。
具体地，参照图1，溜槽6可以形成为横截面形成为矩形或者圆形。溜槽6的第一端(例如，图1中的左端)与冷却室2相连，溜槽6的另一端向下倾斜延伸。例如，可以在溜槽6的内壁内设有流道形成水冷壁结构，流道具有流道入口和流道出口，流道内设有在流道入口和流道出口之间循环流动的冷却液，流道入口可以邻近溜槽6上述另一端设置，流道出口可以邻近溜槽6的上述一端设置，冷却液可以为水等。可以理解的是，还可以在溜槽壁上设置盘管或者列管形成水冷壁结构，在盘管或者列管内限定出冷却液流道，使冷却液在盘管或者列管中流动，通过水冷壁结构对溜槽6内的粒状电石10进行进一步冷却。例如，盘管或列管可以设置溜槽6的内壁表面。
可选地，可以通过高压离心泵实现冷却液在流道入口和流道出口之间的强制循环，即冷却方式为强制冷却，例如强制水冷等。当然，可以理解的是，也可以采用自然循环方式使冷却液在流道入口和流道出口之间循环。
例如，冷却室2内的粒状电石10在重力和风力的作用下可以进入溜槽6并顺着溜槽6向下滑动，并在向下滑动的过程中进一步冷却，从而可以通过溜槽6将粒状电石10从冷却室2转移出来的同时对粒状电石10进行冷却。
进一步地，制备粒状电石10的装置还进一步包括：蒸汽包61，蒸汽包61与上述冷却液流道或者上述流道连通以收蒸汽。由此，可以将粒状电石10与冷却液交换的热量收集起来，用于发电或用于电石原料的干燥和预热，从而可以回收电石中的部分热量，减小了能量的浪费。
根据本实用新型的一些实施例，制备粒状电石10的装置进一步包括：供气装置7，供气装置7与冷却室2连通，供气装置7被构造成向冷却室2输送惰性冷却气体。例如，在本实用新型的一些实施例中，供气装置7可以为盛有惰性冷却气体的储气罐，通过储气罐向冷却室2内输送冷却气体以向冷却室2内补气。又如，在本实用新型的另一些实施例中，供气装置7可以为石灰窑设备，这样可以将石灰窑设备中生成的烟道气输送至冷却室2内。由此，同样可以通过供气装置7向冷却室2内补气。
根据本实用新型的一些进一步实施例，制备粒状电石10的装置还包括热量回收系统。参照图1，热量回收系统包括：废热锅炉81、引风机82和热利用装置83。废热锅炉81内具有水，引风机82具有风机入口821和风机出口822，风机入口821与冷却室2连通，废热锅炉81设在风机入口821和冷却室2之间，引风机82被构造成将冷却室2内的气流抽吸至废热锅炉81内以使气流与废热锅炉81内的水换热、换热后的气流进入引风机82并从风机出口822排出。热利用装置83与废热锅炉81连通以收集或利用废热锅炉81内产生的蒸汽。
其中，引风机82的风机入口821可以通过引风管道与冷却室2连通。具体地，引风管道的一端与冷却室2连通，另一端与风机入口821相连。例如，引风管道的上述一端可以伸入冷却室2内与冷却室2连通，或者引风管道的上述一端也可以伸入溜槽6内与冷却室2连通。由此，可以通过引风机82将冷却室2内与电石液换热后的气流抽吸至废热锅炉81内与废热锅炉81内水换热，与废热锅炉81内的水换热后的气流由风机入口821进入引风机82并从风机出口822排出。
其中，将引风管道的上述一端伸入溜槽6内实现与冷却室2的连通时，冷却室2内与电石液换热后的气流可以先从冷却室2流向溜槽6，再流向废热锅炉81。或者，在溜槽壁上设有冷却装置的基础上，再同时在溜槽6空间通入冷惰性气体与电石进行直接换热，进一步地回收电石显热。
具体地，与废热锅炉81内的水换热后的气流可以直接排到大气中，也可以将风机出口822与冷却室2连通以将与废热锅炉81内的水换热后的气流输送至冷却室2以循环利用惰性冷却气体。例如，与废热锅炉81内的水换热后的气流可以经加压后送入冷却室2。
其中，与废热锅炉81内的水换热后的气流温度约为150℃～200℃。废热锅炉81产生的过热蒸汽可以用于余热发电，或用于电石原料的干燥和预热。热利用装置83可以为蒸汽包61，或者碳素干燥器等。由此，可以回收电石液中的显热，减小了热量损失，提高了能源利用率，降低了电石生产过程中的整体能耗。
根据本实用新型的一些实施例，热量回收系统进一步包括：除尘装置，除尘装置设在废热锅炉81和冷却室2之间，除尘装置被构造成对进入废热锅炉81内的气流进行过滤除尘。由此，可以通过过滤装置对引风机82抽吸出来的气流进行过滤，从而可以减小进入废热锅炉81和引风机82内的灰尘，避免了灰尘污染和磨损废热锅炉81，同时避免了灰尘进入引风机82对引风机82造成损害，提高了引风机82的可靠性。
具体地，除尘装置包括：旋风分离器91、陶瓷过滤器92和集尘槽93。旋风分离器91与冷却室2连通，陶瓷过滤器92串联在旋风分离器91和废热锅炉81之间。集尘槽93分别与旋风分离器91、陶瓷过滤器92相连以收集旋风分离器91和陶瓷过滤器92分离出来的灰尘。
其中，旋风分离器91可以为一级或者多级，也就是说，旋风分离器91可以为多个，多个旋风分离器91串联连接。由此，冷却室2内的气流可以先经过旋风分离器91进行旋风分离，再进入陶瓷过滤器92进行过滤。由此，提高了除尘效果。
下面参考图1描述根据本实用新型制备粒状电石10的装置的一个具体实施例及其工作过程。
2000℃左右的电石液经出液口流至分液槽5内，分液槽5的底部设有多个直径为2cm的分液出口，相邻两个分液出口之间的间距为5cm。分液槽5的内衬为耐火材料。电石液分液槽5分为多股液流，垂直落至转动的转辊3上，电石液利用其势能撞击转辊3形成液滴。转辊3的外表面设有截面为三角形的凹槽以提高转辊3和液流的撞击动能。液滴在由烟罩和围板22限定出的空间被惰性冷却气体激冷，在表面张力作用下液滴固化形成球形的粒状电石10。粒状电石10的直径为0.3cm～1cm。粒状电石10在重力和风力作用下流入具有水冷壁结构的矩形溜槽6中，粒状电石10在溜槽6内流动过程进一步得到冷却。
冷却室2内的热气在引风机82的抽吸作用下，依次经过两个旋风分离器91除尘后，又经过陶瓷过滤器92进行过滤，达到含尘量低于20mmg/Nm3后进入废热锅炉81，冷却室2内的气流与废热锅炉81内的水换热后降温至200℃左右，经引风机82加压送入冷却室2或直接排空。废热锅炉81产生的过热蒸汽可输送至热利用装置83，用于余热发电，或用于电石原料的干燥和预热。
根据本实用新型实施例的制备粒状电石10的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
根据本实用新型实施例的制备粒状电石10的装置，可以利用高温电石液造粒生产球形的粒状电石10，同时可以回收电石液显热，实现电石出炉密闭运行，减少环境污染和产品高温氧化，省去了电石应用过程破碎工序，提高了电石生产过程效率，降低了电石生产能耗。同时，加速了电石冷却，缩短了电石冷却时间，省掉了电石冷却需要的坩埚和冷却所需的场所。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。