本实用新型属于等离子技术领域，具体涉及一种等离子体煤制乙炔和燃气系统。
背景技术：
乙炔是有机合成工业的重要基本原料，可制取聚氯乙烯、氯丁橡胶、聚乙烯醇、乙炔炭黑、三氯乙烯、甲基丁炔醇、丙炔纯等，也作钢铁的脱硫剂，还用于金属切割和焊接气体。
我国是世界上第一大乙炔生产国，主要通过电石法得到乙炔产品。我国共有电石生产企业450多家，2010年电石产能2200万吨，产量1500万吨。仅按密闭式电石产量1000万吨计，每年共产生电石炉尾气40亿Nm3以上，有53万吨粉尘、6000吨焦油、1810吨磷化物、6500吨硫化物等有毒物排入大气。
与电石乙炔法相比，等离子体煤制乙炔单位综合能耗下降20％～30％，资源消耗量下降50％，且技术过程清洁，环境友好，是电石乙炔产业升级的发展方向，有望成为今后替代电石法获取乙炔的重要途径。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种等离子体煤制乙炔和燃气系统，利用水介质等离子体对等离子热解炉中产生的多孔煤粉进行气化，令煤得到了充分有效地利用；利用高温燃气换热后形成的高温水蒸气作为等离子介质对多孔煤粉进行气化，充分利用了高温燃气冷却过程中的余热。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种等离子体煤制乙炔和燃气系统，包括：等离子热解炉、等离子气化炉、换热器和气体分离提取装置，其中，
所述等离子热解炉与所述等离子气化炉连接，将热解后的多孔煤粉送至所述等离子气化炉中进行气化；
所述换热器分别与所述等离子热解炉和等离子气化炉连接，将所述等离子热解炉排出的燃气与所述换热器中的冷却水换热产生水蒸气，并将所述水蒸气送至所述等离子气化炉中作为等离子介质；
所述气体分离提取装置与所述换热器连接，将换热后的燃气进行处理，分别得到氢气、乙炔、一氧化碳和烃类。
进一步的，还包括分别与所述气体分离提取装置连接的氢气储气罐、乙炔储气罐、一氧化碳储气罐和烃类储气罐。
进一步的，所述等离子热解炉的介质入口分别与所述氢气储气罐、等离子气化炉的气化气出口连接。
进一步的，还包括：给水泵，所述给水泵与所述换热器连接，为所述换热器提供冷却水。
进一步的，还包括：气化炉进料漏斗，所述气化炉进料漏斗垂直设置于所述等离子气化炉的进料口上，所述气化炉进料漏斗与所述等离子热解炉连接。
进一步的，还包括：进料装置，所述进料装置与所述等离子热解炉的进料口连接。
进一步的，所述等离子热解炉包括：热解等离子枪和热解炉体，所述热解等离子枪插入所述热解炉体内，所述热解等离子枪的介质气体为氢气。
进一步的，所述等离子气化炉包括：气化等离子枪和气化炉体，所述气化等离子枪插入所述气化炉体中，所述气化等离子枪的介质气体为水蒸气。
本实用新型的有益效果在于：
（1）利用水介质等离子体对等离子热解炉中产生的多孔煤粉进行气化，令煤得到了充分有效地利用；
（2）利用高温燃气换热后形成的高温水蒸气作为等离子介质对多孔煤粉进行气化，充分利用了高温燃气冷却过程中的余热；
（3）利用等离子气化多孔煤粉生成的高温燃气作为等离子热解的等离子介质，节省了燃气从室温到高温所需要的能量，并且有利于气体电离，降低了形成等离子所需要的电能；
（4）有效地利用余热、节省电能消耗。
附图说明
图1为本实用新型等离子体煤制乙炔和燃气系统结构示意图。
图2为本实用新型等离子体煤制乙炔和燃气系统流程示意图。
其中，三通1，气管2，等离子热解炉3，气体流动方向4，多孔煤粉5，气化炉进料漏斗6，等离子气化炉7，进料装置8，给水泵9，换热器10，气体分离提取装置11，烃类储气罐12，一氧化碳储气罐13，乙炔储气罐14，氢气储气罐15。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面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。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了等离子体煤制乙炔和燃气系统，图1为本实用新型等离子体煤制乙炔和燃气系统结构示意图，如图1所示，包括：等离子热解炉、等离子气化炉、换热器和气体分离提取装置，其中，
根据本实用新型的具体实施例，所述等离子热解炉与所述等离子气化炉连接，将热解后的多孔煤粉送至所述等离子气化炉中进行气化；等离子热解炉的作用是以氢气跟燃气为等离子介质形成氢气等离子体，通过高温氢气等离子体对煤进行加热热解，使煤热解成氢气、乙炔、一氧化碳、烃类及多孔煤粉，多孔煤粉是煤在等离子热解炉之中热解后的固态残渣，可用于等离子气化炉之中进行气化以形成燃气。
根据本实用新型的具体实施例，所述换热器分别与所述等离子热解炉和等离子气化炉连接，将所述等离子热解炉排出的燃气与所述换热器中的冷却水换热产生水蒸气，并将所述水蒸气送至所述等离子气化炉中作为等离子介质；等离子气化炉的作用是利用水蒸气为等离子介质以形成高温水介质等离子体对等离子热解炉之中产生的残渣多孔煤粉进行气化，实现原料的充分利用。
根据本实用新型的具体实施例，所述气体分离提取装置与所述换热器连接，将换热后的燃气进行处理，分别得到氢气、乙炔、一氧化碳和烃类。换热器的作用是冷却等离子热解炉中产生的高温燃气，并将冷却水加热成高温水蒸气作为等离子介质，充分利用燃气余热，实现余热有效利用。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型还包括分别与所述气体分离提取装置连接的氢气储气罐、乙炔储气罐、一氧化碳储气罐和烃类储气罐，烃类储气罐用于储存分离提取的烃类；一氧化碳储气罐用于储存分离提取的一氧化碳；乙炔储气罐用于储存分离提取的乙炔；氢气储气罐用于储存分离提取的氢气，此外，所述等离子热解炉的介质入口分别与所述氢气储气罐、等离子气化炉的气化气出口连接，将气化炉产生的高温燃气输送到等离子热解炉之中进行电离以形成高温等离子体；将氢气储气罐的氢气送至等离子热解炉中作为等离子介质。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型还包括：给水泵，所述给水泵与所述换热器通过水管连接，水管与二者之间通过螺纹连接，给水泵的作用是向换热器之中输入冷却水以冷却等离子热解炉中热解生成的高温燃气，并将冷却水加热成高温水蒸气以输送到等离子气化炉之中作为等离子介质以形成高温水介质等离子体对多孔煤粉进行气化。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型还包括：气化炉进料漏斗，所述气化炉进料漏斗垂直设置于所述等离子气化炉的进料口上，所述气化炉进料漏斗与所述等离子热解炉连接，将多孔煤粉输送到等离子气化炉之中。
根据本实用新型的具体实施例，所述等离子热解炉包括：热解等离子枪和热解炉体，所述热解等离子枪插入所述热解炉体内，所述热解等离子枪的介质气体为氢气。所述等离子气化炉包括：气化等离子枪和气化炉体，所述气化等离子枪插入所述气化炉体中，所述气化等离子枪的介质气体为水蒸气。
根据本实用新型的具体实施例，等离子热解炉、等离子气化炉与氢气储气罐之间采用三通跟气管连接，气管与上述装置采用螺纹连接；气化炉进料漏斗与等离子气化炉之间采用进料管连接，进料管与二者之间采用螺纹连接；热解炉进料装置与等离子热解炉之间采用进料管连接，进料管与二者之间采用螺纹连接；换热器与等离子热解炉、等离子气化炉、气体分离提取装置之间采用气管连接，气管与上述装置之间采用螺纹连接；气体分离提取装置与副产烃类储气罐、一氧化碳储气罐、乙炔储气罐、氢气储气罐之间采用气管连接，气管与上述装置之间采用螺纹连接。气管分为高温气管与低温气管，高温气管材料为耐热钢，其作用是输送高温蒸汽及燃气，低温气管材料为不锈钢，其作用是输送低温燃气。气体流动方向是系统中各种气体的流动方向。
根据本实用新型的另一方面，图2为本实用新型等离子体煤制乙炔和燃气系统流程示意图，如图2所示，本实用新型提供了一种等离子体煤制乙炔和燃气系统制备乙炔和燃气的方法，包括以下步骤：
1）向等离子热解炉的等离子枪之中通入氢气，向热解炉体内加入煤，使等离子枪产生高温氢气介质等离子体对煤进行热解；
2）煤热解形成大量燃气，燃气流经换热器换热，燃气温度降低，冷却水加热成水蒸气，水蒸气进入等离子气化炉的等离子枪中作为介质；
3）换热后的燃气进入气体分离提取装置，分离成烃类、一氧化碳、氢气及乙炔并分别储存在储气罐之中；
4）启动等离子气化炉的等离子电源，使等离子枪产生高温水蒸气为介质的等离子体，水蒸气介质等离子体与等离子热解炉产生的多孔煤粉进行反应生成一氧化碳和氢气。
根据本实用新型的具体实施例，所述步骤4）中产生的一氧化碳跟和氢气进入等离子热解炉中的等离子枪之中作为等离子介质形成高温等离子体对煤进行热解。
根据本实用新型的具体实施例，运行过程中，先向等离子热解炉的等离子枪之中通入氢气，启动等离子电源，使等离子枪产生高温氢气介质等离子体对煤进行热解。煤热解形成大量燃气，燃气流经换热器，将燃气冷却到低温状态，冷却水加热成高温水蒸气，高温水蒸气进入等离子气化炉的等离子枪之中。启动等离子气化炉的等离子电源，使等离子枪产生高温水蒸气为介质的等离子体，水蒸气介质等离子体与等离子热解炉产生的多孔煤粉进行反应生成高温一氧化碳跟氢气。高温一氧化碳跟氢气进入等离子热解炉中的等离子枪之中作为等离子介质形成高温等离子体对煤进行热解，此时可关闭或减小氢气的输入。等离子热解炉中产生的高温燃气经冷却成低温后进入气体分离提取装置，分离成烃类、一氧化碳、氢气及乙炔储存在储气罐之中。氢气可以再进入等离子气化炉作为等离子介质。
综上所述本实用新型的等离子体煤制乙炔和燃气系统，利用水介质等离子体对等离子热解炉中产生的多孔煤粉进行气化，令煤得到了充分有效地利用；利用高温燃气换热后形成的高温水蒸气作为等离子介质对多孔煤粉进行气化，充分利用了高温燃气冷却过程中的余热；利用等离子气化多孔煤粉生成的高温燃气作为等离子热解的等离子介质，节省了燃气从室温到高温所需要的能量，并且有利于气体电离，降低了形成等离子所需要的电能；有效地利用余热、节省电能消耗。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必针对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一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。