专利名称：密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及密闭式电石炉产生的污染物烟气粉尘处理，特别是将密闭式电石炉粉 尘进行处理，发挥余热作用，解决粉尘污染的环保难题，实现燃煤节约。
背景技术：
电石生产中炭素材料和石灰发生反应，生成碳化钙(电石)和CO。电石行业主要生 产装置是电石炉，分为内燃式电石炉和密闭式电石炉两类。
密闭式电石炉通过加装炉盖，使电石炉密闭起来，隔绝了外部空气，将电石生产过 程产生的一氧化碳气体用抽气设备抽出利用。同时炉盖上装有自动加料管。密闭式电石炉 还配套有电极控制系统、炉气净化系统等装置。与前两种炉型相比，密闭式电石炉由于炉面 上无燃烧火焰，碳材燃烧损失和热能损失小，同时电石炉气经净化处理后可作为气烧石灰 窑的燃料或作为有机合成原料，做到资源充分利用；电石炉周围没有火焰和粉尘，炉面设备 温度较低，改善了劳动、安全操作条件；炉料通过自动加料管加料，压放电极等操作采用自 动化控制，机械化程度高，设备运行更为安全可靠。
内燃式电石炉与密闭式电石炉相比，单位产品能耗较高，废弃物排放量较大， “十一五”期间已经被强制淘汰。目前，我国具有自主知识产权的密闭式电石炉生产技术已 经成熟，并且有了一定规模的应用。全面开展内燃式电石炉改造密闭式电石炉的时机已经 成熟。目前，国家实行以密闭式电石炉代替以前的内燃式电石炉。2007年，中华人民共和 国国家发展和改革委员会公告2007年第70号《电石行业准入条件(2007年修订)》规 定中明确新建电石炉，必须采用密闭式电石炉，今年初，国家工信部发布《密闭式电石炉节 能技术推广实施方案》计划在“十二五”期间，改造500万吨产能的内燃式电石炉。密闭式 电石炉的最大优势是，把电石炉的炉气全部收集起来，经过净化后，把净化后的炉气进行再 利用，实现了能源的综合利用，实现了节能减排。以前的内燃式电石炉改造成密闭式电石炉 后，单位电石综合能耗可以下降O. 2吨标准煤。
此前，行业主要是对内燃式电石炉产生的粉尘做了很多研究，以前的内燃式电石 炉，产生的尾气和粉尘中的可燃物都在电石炉路面燃烧，再将燃烧后的气体带粉尘直接排 放或者除尘后排放，对其产生粉尘的处理，一般采用作铺路底层、制砖、脱硫等处理方法。
但是，密闭式电石炉尾气处理与内燃式电石炉尾气处理有了较大差异，其成分也 有了较大差异。其尾气在净化过程中，炉气中的粉尘全部被分离出来，此粉尘含有大量的易 自燃物质，在温度35°C以上时，极容易发生自燃。某些工厂采用加自来水冷却，既浪费水，水 和粉尘中的某些物质反应，又有氰化物的产生，污染了环境。很多工厂不得不将粉尘堆放， 造成了新的污染，由于粉尘在空气中自燃，污染了空气，燃烧高温是个安全隐患。大量的粉 尘如何处理，就成了难题。
目前密闭式电石炉烟气粉尘的应用主要有以下几种一是，先让粉尘自燃，燃烧后的粉末自然冷却后，用作水泥的原料，此应用方法的缺点 是粉末自燃和冷却的时间太长，通常粉尘一个月都没有冷却下来，而且，做水泥的原料价值太低，约为15元/吨左右。若非自建水泥厂，需要运输的话，是不经济的。
二是，先让粉尘自燃，燃烧后的粉末自然冷却后，用作做建筑用砖，但是此方法生 产的砖易变形，抗压强度差，质量达不到国家标准要求，因此，此砖只能用于要求不高的场 合，如农场的猪圈、围墙等。
三是，先用自来水冷却,但是产生的少量氰化物污染环境,增加了处理成本,水要 参与其中化学反应，因此水消耗大，成本高。所以，此方法应用很少。
所以，目前特别需要一种处理密闭式电石炉烟气粉尘的工艺方法。发明内容
本发明的目的在于针对以上对于生产工艺的诉求，提供一种密闭式电石炉烟气粉 尘处理及余热利用工艺，将密闭式电石炉粉尘应用于燃煤锅炉，克服了传统工艺中的烟气 粉尘冷却工艺难点，解决了粉尘的冷却工艺、粉尘在锅炉上的加入工艺要求，达到粉尘燃烧 产生热量，发挥余热作用，解决粉尘污染的环保难题，实现锅炉的燃煤节约。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，包括以下步骤1)预处理密闭式电石炉烟气粉尘分离出来后，收集到除尘器灰斗里，在灰斗里，充入 氮气密封保存，此烟气粉尘经过测试，温度为80-160°C ；2)冷却通过可密封的卸料阀，将粉尘放进专用冷却设备冷灰机中，冷灰机为旋转式、 换热式冷却设备，采取了密封措施，充入氮气保护，冷却前粉尘温度为80_160°C，冷却后粉 尘温度低于35°C时，达到合格；3)燃烧产热将充氮气并冷却处理后的密闭式电石炉烟气粉尘通过风送的方式，送到 储灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉炉膛，烟气粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同 生产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用；4)热能利用反应过程伴随大量反应热的放出，高温气通过中压余热锅炉产生中压过 热蒸汽，高温气进入低压余热锅炉产生低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽。
密闭式电石炉烟气经过净化分离下来的粉尘的主要成分为固定碳8 —15%，挥 发份16—30% ;氧化物50—60%，冷后的粉尘内含热量为1000—1600千克/千克；粉尘的 温度为80— 160°C ;粉尘的粒度为200目以下。
由于粉尘中，有焦油、挥发份等易燃成分存在，分离下来的粉尘温度为80— 160°C， 因此，该粉尘遇空气就燃烧，需要采取密闭，充氮气保护冷却。本发明采用专用的冷却器，粉 尘充分冷却，在整个冷却系统进行密封，从入口处随粉尘充入氮气，防止燃烧。
由于粉尘中有氧化钙等氧化物存在，也有脱硫作用，运用本方法，可以去除约90% 的二氧化硫,二氧化硫的排放浓度小于700mg/Nm3,完全达到国家《大气污染物综合排放标 准》(GB16297-1996)规定的指标。
优选地，步骤2)中粉尘给料量为0· 6 I吨/小时；充氮气压力为0. 01 O. 02 MPa ;冷却水压力为O. 25 O. 35MPa ;冷却水水温度低于30°C。
步骤2)中的冷灰机为旋转式，中间具有冷却器，冷却器为管式换热器，采用多管并 列式，管内带螺旋槽，冷灰机与水平面呈0-15度角，入料口与出料口等高或入料口高于出 料口。
所述管式换热器管内为粉尘通过通道，管外与冷却器外壳之间，是冷却水腔，冷却 水腔分为多个水道，冷却水从同一轴端进回。
冷灰机的入料和出料口均具有密封器。
本发明所述冷灰机针对密闭式电石炉烟气粉尘含有大量的易自燃物质，在温度 50°C以上时极容易发生自燃的特点，设计独特，解决了传统冷却设备冷却效率不高、容易着 火发生火灾、产生的扬尘污染环境等缺陷，为将粉尘应用于燃煤锅炉、发挥余热作用、解决 粉尘污染的环保难题、实现锅炉燃煤节约等提供设备支持。
粉尘内含的热量(主要为炭粉和焦油等)，平均热值为1300千卡/千克，加入方式 可以用两种，一种是在锅炉的炉膛侧面开口，以75吨锅炉为例，开口接入管为DN65，三根 管。粉尘以风送的方式加入。由上述方式进入炉膛，可燃物在高温下燃烧，产生热量，用于 加热锅炉。
粉尘按加入量O. 5吨/小时，热量为650000千卡，可以产生蒸汽1. 08吨，节约标 准煤92. 9公斤/小时。
粉尘按加入量I吨/小时，热量为1300000千卡，可以产生蒸汽2. 16吨，节约标准 煤185.8公斤/小时。
步骤4)中产生的中压过热蒸汽、低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽用以推动透平压缩 机，或者用来发电，或者其它工艺用蒸汽或者生活用蒸汽。
另一种方法，是将冷却后的粉尘，先与燃煤混合，然后加入锅炉。此方式在加入使 用过程粉尘大，降低了燃烧效率，不提倡使用。
经济效益粉尘中平均热值1300千卡/千克，产生效益为130元/吨。一般一个 年产30万吨电石的工厂，每年产生电石炉烟气粉尘1. 5万吨，含可用经济价值195万元。
与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明所述的密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，将密闭式电石炉粉尘应用 于燃煤锅炉，克服了传统工艺中的烟气粉尘冷却工艺难点，解决了粉尘的冷却工艺、粉尘在 锅炉上的加入工艺要求，达到粉尘燃烧产生热量，发挥余热作用，以废治废，解决粉尘污染 的环保难题，实现锅炉的燃煤节约。
图1是本发明所述密闭式电石炉烟气粉尘冷却系统结构示意图。
图中标记I为除尘器灰斗，2为入料管，3为冷灰机，4为氮气充入口，5为密封器， 6为传动系统，7为冷却水接口，8为缓冲仓，9为风机，10为输灰器，11为旋转给料机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上 述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括 在本发明的范围内。
实施例1本实施例包括以下步骤1)预处理密闭式电石炉烟气粉尘分离出来后，收集到除尘器灰斗里，在灰斗里，充入 氮气密封保存；2)冷却通过可密封的卸料阀，将粉尘放进专用冷却设备冷灰机中，冷灰机为旋转式、 换热式冷却设备，采取了密封措施，充入氮气保护，粉尘温度为80°C ;粉尘给料量为1吨 /小时；充氮气压力为0. 01 O. 02 MPa ;冷却水压力为O. 35MPa ;冷却水水温度为低于 300C ;在此条件下，冷却后，粉尘温度为低于35°C，达到合格；3)燃烧产热将充氮气冷却处理后的密闭式电石炉烟气粉尘通过风送的方式，送到储 灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉炉膛，烟气粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同生 产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用；4)热能利用反应过程伴随大量反应热的放出，高温气通过中压余热锅炉产生中压过 热蒸汽，高温气进入低压余热锅炉产生低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽。
实施例2本实施例包括以下步骤1)预处理密闭式电石炉烟气粉尘分离出来后，收集到除尘器灰斗里，在灰斗里，充入 氮气密封保存；2)冷却通过可密封的卸料阀，将粉尘放进专用冷却设备冷灰机中，冷灰机为旋转式、 换热式冷却设备，采取了密封措施，充入氮气保护，粉尘温度为100°C ;粉尘给料量为0.9 吨/小时；充氮气压力为0. 01 O. 02 MPa ;冷却水压力为O. 3MPa ;冷却水水温度为低于 300C ;在此条件下，冷却后，粉尘温度为低于35°C，达到合格；3)燃烧产热将充氮气冷却处理后的密闭式电石炉烟气粉尘通过风送的方式，送到储 灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉炉膛，烟气粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同生 产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用；4)热能利用反应过程伴随大量反应热的放出，高温气通过中压余热锅炉产生中压过 热蒸汽，高温气进入低压余热锅炉产生低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽。
实施例3本实施例包括以下步骤1)预处理密闭式电石炉烟气粉尘分离出来后，收集到除尘器灰斗里，在灰斗里，充入 氮气密封保存；2)冷却通过可密封的卸料阀，将粉尘放进专用冷却设备冷灰机中，冷灰机为旋转式、 换热式冷却设备，采取了密封措施，充入氮气保护，粉尘温度为120°C ;粉尘给料量为0.8 吨/小时；充氮气压力为0. 01 O. 02 MPa ;冷却水压力为O. 35MPa ;冷却水水温度为低 于30°C ;在此条件下，冷却后，粉尘温度为低于35°C，达到合格；3)燃烧产热将充氮气冷却处理后的密闭式电石炉烟气粉尘通过风送的方式，送到储 灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉炉膛，烟气粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同生 产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用；4)热能利用反应过程伴随大量反应热的放出，高温气通过中压余热锅炉产生中压过 热蒸汽，高温气进入低压余热锅炉产生低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽。
实施例4本实施例包括以下步骤1)预处理密闭式电石炉烟气粉尘分离出来后，收集到除尘器灰斗里，在灰斗里，充入 氮气密封保存；2)冷却通过可密封的卸料阀，将粉尘放进专用冷却设备冷灰机中，冷灰机为旋转式、 换热式冷却设备，采取了密封措施，充入氮气保护，粉尘温度为140°C ;粉尘给料量为0.7 吨/小时；充氮气压力为0. 01 O. 02 MPa ;冷却水压力为O. 25MPa ;冷却水水温度为低 于30°C ;在此条件下，冷却后，粉尘温度为低于35°C，达到合格；3)燃烧产热将充氮气冷却处理后的密闭式电石炉烟气粉尘通过风送的方式，送到储 灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉炉膛，烟气粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同生 产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用；4)热能利用反应过程伴随大量反应热的放出，高温气通过中压余热锅炉产生中压过 热蒸汽，高温气进入低压余热锅炉产生低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽。
实施例5本实施例包括以下步骤1)预处理密闭式电石炉烟气粉尘分离出来后，收集到除尘器灰斗里，在灰斗里，充入 氮气密封保存；2)冷却通过可密封的卸料阀，将粉尘放进专用冷却设备冷灰机中，冷灰机为旋转式、 换热式冷却设备，采取了密封措施，充入氮气保护，粉尘温度为160°C ;粉尘给料量为0.6 吨/小时；充氮气压力为0. 01 O. 02 MPa ;冷却水压力为O. 3MPa ;冷却水水温度为低于 300C ;在此条件下，冷却后，粉尘温度为低于35°C，达到合格；3)燃烧产热将充氮气冷却处理后的密闭式电石炉烟气粉尘通过风送的方式，送到储 灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉炉膛，烟气粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同生 产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用；4)热能利用反应过程伴随大量反应热的放出，高温气通过中压余热锅炉产生中压过 热蒸汽，高温气进入低压余热锅炉产生低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽。
实施例6以上实施例采用如图1所示的密闭式电石炉烟气粉尘冷却系统进行步骤2)的冷却处理。
密闭式电石炉净化产生的烟气粉尘储存在除尘器灰斗1，通过旋转给料机11，通 过入料管2可控地加入冷灰机3，入料管2上设置有氮气充入口 4，充入保护气体氮气，冷灰 机3为旋转式，由传动系统6提供动力绕中轴旋转,冷灰机3中间具有冷却器,冷却器为管 式换热器，采用多管并列式，管内带螺旋槽，冷灰机3与水平面呈0-15度角，入料口与出料 口等高或入料口高于出料口。管式换热器管内为粉尘通过通道，管外与冷却器外壳之间，是 冷却水腔，此处，冷却水腔分为4个水道，从同一轴端进回，冷却水接口 7采用双向流通旋转 接头。冷灰机3的入料和出料口均具有密封器5，密封部件为弹簧片，保证冷灰机在旋转的 情况下，密封可靠。烟气粉尘经过冷却后，进入缓冲仓8，再经过旋转给料机11，可控的给入 输灰器10，用风送的形式，使用风机9送入储灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉炉膛，烟气 粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同生产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用。产生的蒸汽用 以推动透平压缩机，或者用来发电，或者其它工艺用蒸汽或者生活用蒸汽。
质检显示，本发明所述工艺将密闭式电石炉粉尘应用于燃煤锅炉，克服了传统工艺中的烟气粉尘冷却工艺难点，解决了粉尘的冷却工艺、粉尘在锅炉上的加入工艺要求，达到粉尘燃烧产生热量，发挥余热作用，解决粉尘污染 的环保难题，实现锅炉的燃煤节约。
权利要求
1.密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，其特征在于包括以下步骤1)预处理密闭式电石炉烟气粉尘分离出来后，收集到除尘器灰斗里，在灰斗里，充入氮气密封保存，此烟气粉尘温度经过测试温度为80-160°C ；2)冷却通过可密封的卸料阀，将粉尘放进专用冷却设备冷灰机中，冷灰机为旋转式、 换热式冷却设备，采取了密封措施，充入氮气保护，冷却前粉尘温度为80-160°C，冷却后粉尘温度低于35°C时，达到合格；3)燃烧产热将充氮气冷却处理后的密闭式电石炉烟气粉尘通过风送的方式，送到储灰仓储存，之后，按需要送入燃煤炉膛，烟气粉尘在锅炉内与燃煤共燃，产生热量，共同生产蒸汽，同时，也兼有脱硫作用；4)热能利用反应过程伴随大量反应热的放出，高温气通过中压余热锅炉产生中压过热蒸汽，高温气进入低压余热锅炉产生低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽。
2.如权利要求1所述的密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，其特征在于步骤2)中粉尘给料量为0· 6 I吨/小时；充氮气压力为0. 01 O. 02 MPa ;冷却水压力为O.25 O. 35MPa ;冷却水水温度低于30°C。
3.如权利要求1所述的密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，其特征在于步骤2)中的冷灰机为旋转式，中间具有冷却器，冷却器为管式换热器，采用多管并列式，管内带螺旋槽，冷灰机与水平面呈0-15度角，入料口与出料口等高或入料口高于出料口。
4.如权利要求3所述的密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，其特征在于所述管式换热器管内为粉尘通过通道，管外与冷却器外壳之间，是冷却水腔，冷却水腔分为多个水道，冷却水从同一轴端进回。
5.如权利要求3所述的密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，其特征在于冷灰机的入料和出料口均具有密封器。
6.如权利要求1所述的密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，其特征在于步骤4)中产生的中压过热蒸汽、低压过热蒸汽或低压饱和蒸汽用以推动透平压缩机，或者用来发电，或者其它工艺用蒸汽或者生活用蒸汽。
全文摘要
本发明公开了一种密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，包括以下步骤1)预处理；2)冷却；3)燃烧产热；4)热能利用。本发明所述的密闭式电石炉烟气粉尘处理及余热利用工艺，将密闭式电石炉粉尘应用于燃煤锅炉，克服了传统工艺中的烟气粉尘冷却工艺难点，解决了粉尘的冷却工艺、粉尘在锅炉上的加入工艺要求，达到粉尘燃烧产生热量，发挥余热作用，以废治废，解决粉尘污染的环保难题，实现锅炉的燃煤节约。
文档编号F27D17/00GK103063046SQ20131002810
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者廖昌斌, 宋红军 申请人:四川岷江电化有限公司