一种回收电石液显热的系统及方法与流程

本发明属于电石生产技术领域，尤其涉及一种回收电石液显热的系统及方法。

背景技术：

电石生产工艺主要是以块焦和块灰为原料，利用密闭电石炉提供高温环境，将块状原料熔融使之发生反应变成电石液排出炉体，电石生产是典型的高能耗生产过程，生产一吨电石需要消耗3400度电左右，电石液温度高达2000-2200℃左右，现有工艺对高温电石产品所携带的大量显热没有采取任何回收利用措施，在电石液自燃冷却过程中，这部分显热全部被浪费掉。高温电石液携带的显热占电石生产总能耗的20％左右，如果采取措施将这部分能量全部或部分回收利用，将大幅提高电石生产工艺的能量效率，避免造成严重的能量损失。不经冷却的电石炉尾气温度高达2000℃以上，携带了大量的高品位显热，传统的电石生产工艺电石炉尾气中含有大量co，可以作为助燃剂，不加以利用，同样属于严重的能量浪费。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种回收电石液显热的系统及方法，利用热媒作为导热介质，将电石液的高品位显热用于电石渣的干燥，将电石炉尾气用于干电石渣的焙烧，提高了系统的能源利用率。

本发明的目的之一是提供一种回收电石液显热的系统，包括：

电石炉，设有进料口、电石液出口和尾气出口；

电石液冷却车，设有电石液进口、电石出口，所述电石液冷却车的外壁上盘绕有热媒管道，所述热媒管道的一端为低温热媒进口，另一端为高温热媒出口，所述电石炉的电石液出口连接所述电石液冷却车的电石液进口；

乙炔发生装置，设有电石进口、乙炔出口和电石渣出口，所述电石液冷却车的电石出口连接所述乙炔发生装置的电石进口；

干燥装置，设有电石渣进口、干电石渣出口、高温热媒进口和低温热媒出口，所述乙炔发生装置的电石渣出口连接所述干燥装置的电石渣进口，所述电石液冷却车的高温热媒出口连接所述干燥装置的高温热媒进口；

焙烧装置，设有干电石渣进口和焙烧钙料出口，所述干燥装置的干电石渣出口连接所述焙烧装置的干电石渣进口；

混合装置，设有物料进口和物料出口，所述焙烧装置的焙烧钙料出口连接所述混合装置的物料进口，所述物料出口连接所述电石炉的进料口。

进一步的，所述焙烧装置还设有燃气进口，所述电石炉的尾气出口连接所述焙烧装置的燃气进口。

更进一步的，在所述焙烧装置的燃气进口处设有燃气控制阀。

作为本发明优选的方案，在所述干燥装置的高温热媒进口处设有气流阀。

作为本发明的优选方案，电石液冷却车的电石出口连接破碎装置，破碎装置用于对冷却后的电石固体进行破碎，并具有碎电石出口，用于与乙炔发生装置的电石进口相连，以向乙炔发生装置中输送碎电石。

作为本发明优选的方案，所述乙炔发生装置的进水口位于所述乙炔发生装置的顶部。

本发明的另一目的是提供一种利用上述系统回收电石液显热的方法，包括以下步骤：

a、将原料送入电石炉，加热反应，生成电石液，同时获得尾气；

b、将所述电石液送入电石液冷却车，向电石液冷却车的热媒管道通入低温热媒，所述电石液冷却获得电石，低温热媒受热成为高温热媒，所述高温热媒的温度为300～400℃；

c、将所述电石送入乙炔发生装置，与水反应，生成乙炔和电石渣；

d、将所述电石渣送入干燥装置，将所述高温热媒通入所述干燥装置，对所述电石渣进行干燥，获得干电石渣；

e、将所述干电石渣送入焙烧装置，在1000～1200℃加热发生反应，获得焙烧钙料；

f、将所述焙烧钙料与新鲜钙料和煤粉混合，作为步骤a中的所述原料。

进一步的，步骤a中，电石炉中反应温度为2100～2250℃。

进一步地，所述热媒为空气或氮气，优选空气。

作为优选的方案，本发明的方法还包括步骤：将所述尾气作为燃料送入所述焙烧装置。

进一步的，调节所述焙烧装置的燃气控制阀，控制所述尾气的进气量。

作为本发明优选的方案，在所述步骤d中，通过气流阀调节所述高温热媒的进气量。

作为本发明优选的方案，所述混合装置中所述焙烧钙料：新鲜钙料：煤粉的质量比为(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。

本发明提供的回收电石液显热系统及方法，回收利用了高温电石液的显热和电石炉尾气的热能，大大提高了电石生产工艺的能源利用率，降低了电石的生产成本，对电石渣中的钙材进行了循环利用，降低原料成本，减少固废的处理规模。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构图；

图2是本发明实施例的方法流程图。

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。

本发明中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。

如图1所示，本发明实施例提供一种回收电石液显热的系统，包括：电石炉1、电石液冷却车2、乙炔发生装置3、干燥装置4、焙烧装置5、混合装置6。本实施例的系统利用电石液的显热，对电石渣进行干燥，利用电石炉尾气的显热和化学热，为干电石渣的焙烧提供热能，提高了系统的能源自给率，降低了生产成本。

本发明中，电石液冷却车可以是敞口容器，这种情况下进料口和出料口相同，电石液通过该敞口进入电石液冷却车，降温凝固之后再通过该敞口转移出电石液冷却车，进而作为乙炔发生装置的原料使用。

电石炉1为生产电石的设备，设有进料口11、电石液出口12和尾气出口13。进料口11位于电石炉1的顶部，物料由进料口11进入。在电石炉内2100～2300℃的高温下，物料发生反应，获得电石，电石在高温下为熔融态的电石液。电石液出口12位于电石炉1的底部，电石液由电石液出口12排出电石炉。在产生电石的过程中，会产生大量的高温尾气，尾气的温度在400℃以上，通过尾气出口13收集尾气，用于钙料的制备。

电石液冷却车2用来冷却电石液，获得电石。电石液冷却车2设有电石液储槽，用于盛放电石液，电石液储槽设有电石液入口21和电石出口22。在电石液储槽外壁上盘绕有热媒管道，热媒管道的一端为低温热媒进口23，另一端为高温热媒出口24。电石炉的电石液出口12连接电石液冷却车的电石液进口21，电石炉产生的电石液由电石液进口21进入电石液冷却车2，低温热媒由低温热媒进口23进入热媒管道，在热媒管道内，热媒与电石液进行换热，电石液冷却为电石，低温热媒吸收热量成为300～400℃的高温热媒，高温热媒由高温热媒出口24送出。本实施例的热媒优选为空气。

本发明的实施方式中，热媒管道直径为8-10cm；从电石液冷却车底端依次螺旋盘绕至电石液冷却车距离顶部约20cm处；盘绕5-10圈，由此，热媒管道中的热媒在电石液冷却车上换热得到的热量，足够用于在干燥装置中干燥电石渣。此外，热媒管道在电石液储槽外壁上的盘绕的方式可以是螺旋盘绕，也可以围绕电石液储槽外壁曲线盘绕一周。

乙炔发生装置3利用电石生成乙炔，乙炔发生装置3设有电石进口31、进水口32、乙炔出口33和电石渣出口34。电石液冷却车的电石出口22连接乙炔发生装置的电石进口31，电石液冷却车2产生的电石由电石进口31进入乙炔发生装置3。进水口32设置在乙炔发生装置3的顶部，便于向乙炔发生装置3内注水。在乙炔发生装置3内电石与水发生反应，cac2+2h2o＝ca(oh)2+c2h2，获得乙炔气体和电石渣。乙炔出口33位于乙炔发生装置3的顶部，可收集乙炔气体，用于下游的生产。电石渣出口34位于乙炔发生装置3的底部，电石渣由电石渣出口34排出。此时的电石渣含有近50％的水分，成湿润状态，需进行干燥后，才可回收利用，作为钙材再次参与电石的生产。

干燥装置4为电石渣的干燥设备，用于去除电石渣内的水分，获得干电石渣。为了充分利用电石液的显热，本实施例的干燥装置4采用间接干燥设备，即避免被干燥物与热源直接接触。干燥装置4包括电石渣进口41、干电石渣出口42、高温热媒进口43和低温热媒出口44，乙炔发生装置的电石渣出口34连接干燥装置的电石渣进口41，电石液冷却车的高温热媒出口24连接干燥装置的高温热媒进口43。乙炔发生装置3产生的电石渣由电石渣进口41进入干燥装置4，电石液冷却车2产生的高温热媒由高温热媒进口43进入干燥装置4，高温热媒作为热源对电石渣进行干燥，提高了系统的能量利用率。高温热媒经换热后变为低温热媒，由低温热媒出口44排出。产生的干电石渣由干电石渣出口42排出。

在干燥装置的高温热媒进口43处设有气流阀。气流阀可控制高温热媒进入干燥装置4的流量，从而调节干燥装置4内的温度，使得干燥装置内的温度控制在110～130℃之间，对电石渣进行干燥，获得干电石渣。在110～130℃之间，可保证电石渣中水分的蒸发，又可充分利用高温热媒的显热，显著的提高供系统的能源利用率。

焙烧装置5用于干电石渣的焙烧，干电石渣的主要成分为氢氧化钙，氢氧化钙在分解温度以上，会发生反应，生成氧化钙，氧化钙即为生产电石所用的钙料的成分。本实施例选用的焙烧装置5为燃气焙烧装置，设有干电石渣进口51、焙烧钙料出口52和燃气进口53。干燥装置的干电石渣出口42连接焙烧装置的干电石渣进口51，干燥装置4产生的干电石渣由干电石渣进口51进入焙烧装置5，焙烧装置5内的温度为1000～1200℃，高于氢氧化钙的分解温度，干电石渣发生反应，产生氧化钙，即焙烧钙料。实现了对电石渣中的钙材进行了循环利用，降低原料成本。

电石炉的尾气出口13连接焙烧装置的燃气进口53，电石炉的尾气具有高品位的显热，同时其主要成分为可燃气体，将电石炉的尾气作为焙烧装置5燃料，可利用尾气的显热和化学热，大大提高系统的能源自给率。在焙烧装置的燃气进口53处设有燃气控制阀，燃气控制阀用于控制尾气的进气量，即可实现对焙烧装置5腔内温度的控制。

混合装置6用于混合物料，设有物料进口61和物料出口。本实施例选用的混合装置6为搅拌器，焙烧装置的焙烧钙料出口52连接混合装置的物料进口61，混合装置的物料出口连接电石炉的进料口。焙烧装置产生的焙烧钙料经物料进口61进入混合装置6，与新鲜钙料和煤粉混合，获得生产电石的原料，新鲜钙料是指氧化钙。

本实施例的另一种方案为，电石液冷却车的电石出口连接破碎装置(图中未示出)，破碎装置用于对冷却后的电石固体进行破碎，并具有碎电石出口，用于与乙炔发生装置的电石进口相连，以向乙炔发生装置中输送碎电石。

本实施例的系统还包括钙料检测装置，用于检测分析焙烧钙料中的氧化钙的含量。生产电石的钙料中，焙烧钙料的掺混比例不宜过高，因为存在灰分累积的问题，多次重复利用之后的电石渣的灰分含量过高，会影响电石产品的质量。焙烧装置5生产出的每批次的焙烧钙料，都需进行检测，确保其中氧化钙含量在80％以上，否则弃用。

如图2所示，本发明实施例提供一种利用上述系统回收电石液显热的方法，包括以下步骤：

1、将原料送入电石炉，在2100～2250℃温度下加热反应，生成电石液，同时获得尾气，加热时间为30-60min。

2、将电石液送入电石液冷却车，向电石液冷却车的热媒管道通入温度为常温的低温热媒，电石液冷却获得电石，低温热媒受热成为温度为300～400℃的高温热媒。

3、将电石送入乙炔发生装置，与水反应，生成乙炔和电石渣。

4、将电石渣送入干燥装置，将高温热媒通入干燥装置，对电石渣进行干燥，干燥时间1～1.5h，获得干电石渣。

5、将步骤1所得的尾气作为燃料送入焙烧装置，将干电石渣送入焙烧装置，在1000～1200℃加热下焙烧0.5～1小时，获得含氧化钙质量百分数≥80％的焙烧钙料。

6、将焙烧钙料送入混合装置，与新鲜钙料和煤粉混合，获得生产电石的原料。

在步骤4中，通过气流阀调节高温热媒的进气量，使得干燥装置内的温度在110～130℃之间。在步骤5中，调节焙烧装置的燃气控制阀，控制尾气的进气量。

在步骤6之前，需对焙烧钙料进行检测，保证进入混合装置的焙烧钙料中氧化钙的质量百分数≥80％。

步骤6中，所述焙烧钙料：新鲜钙料：煤粉的质量比为：(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。

实施例1

1、将原料送入电石炉，在2100℃温度下加热反应，生成电石液，同时获得尾气，加热时间为60min。

2、将电石液送入电石液冷却车，向电石液冷却车的热媒管道通入温度为常温的低温热媒，电石液冷却获得电石，低温热媒受热成为温度为300℃的高温热媒。

3、将电石送入乙炔发生装置，与水反应，生成乙炔和电石渣。

4、将电石渣送入干燥装置，将高温热媒通入干燥装置，对电石渣进行干燥，干燥时间1.5h，获得干电石渣。

5、将步骤1所得的尾气作为燃料送入焙烧装置，将干电石渣送入焙烧装置，在1000℃加热下焙烧1小时，获得含氧化钙质量百分数≥80％的焙烧钙料。

6、将焙烧钙料送入混合装置，与新鲜钙料和煤粉混合，获得步骤1中生产电石的原料；焙烧钙料：新鲜钙料：煤粉的质量比为：0.6:0.5:0.9。

实施例2

1、将原料送入电石炉，在2250℃温度下加热反应，生成电石液，同时获得尾气，加热时间为30min。

2、将电石液送入电石液冷却车，向电石液冷却车的热媒管道通入温度为常温的低温热媒，电石液冷却获得电石，低温热媒受热成为温度为400℃的高温热媒。

3、将电石送入乙炔发生装置，与水反应，生成乙炔和电石渣。

4、将电石渣送入干燥装置，将高温热媒通入干燥装置，对电石渣进行干燥，干燥时间1h，获得干电石渣。

5、将步骤1所得的尾气作为燃料送入焙烧装置，将干电石渣送入焙烧装置，在1200℃加热下焙烧0.5小时，获得含氧化钙质量百分数≥80％的焙烧钙料。

6、将焙烧钙料送入混合装置，与新鲜钙料和煤粉混合，获得步骤1中生产电石的原料，焙烧钙料：新鲜钙料：煤粉的质量比为：0.5:0.4:0.9。

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。