一种电石液喷射造粒和余热利用的系统及方法与流程

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种电石液喷射造粒和余热利用的系统及方法。

背景技术：

目前，电石炉冶炼电石的过程，会产生温度为1700～2100℃的热态电石液。该热态电石液从电石炉流至铸钢电石锅后，首先用轨道车将其送至冷却厂房，自然通风冷至500～600℃，然后用大吊钩将约1吨重的电石锭吊出，继续自然通风冷至100℃以下，再送至破碎车间进行粗破碎、细破碎，制成符合尺寸的电石粒备用。

上述的电石液造粒过程，大块电石锭的冷却速度较慢，冷却时间较长，且需占用大面积的场地。同时，电石锭破碎过程会产生大量的电石粉尘，导致生产环境变差。由于电石粉尘的浪费，会造成经济损失。并且，电石液所携带的大量余热在冷却过程中被直接浪费，没有得到有效利用，造成能量的损失。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种利用电石液喷射造粒，同时有效利用造粒过程余热的系统和方法，能够提高电石液的冷却速度，利用电石液的余热，避免了热量的浪费，提高了能量的利用率。

本发明提供了一种电石液喷射造粒和余热利用的系统，所述系统包括喷射造粒装置、第一蒸汽锅炉、换热装置、第二蒸汽锅炉。

所述喷射造粒装置具有热态电石液入口、热态电石粒出口。所述热态电石液入口处设置有喷射器。所述喷射造粒装置的外壁和内壁之间设置有多个水平排布的无缝钢管，所述无缝钢管中填充有第一热超导换热体，所述第一热超导换热体与所述第一蒸汽锅炉连接。

所述换热装置具有热态电石粒入口、电石粒出口，所述热态电石粒入口与所述喷射造粒装置的热态电石粒出口连接。所述换热装置的外壁和内壁之间设置有多个水平排布的所述无缝钢管，所述无缝钢管中填充有第二热超导换热体，所述第二热超导换热体与所述第二蒸汽锅炉连接。

进一步的，所述喷射器上设置有喷嘴，所述喷嘴的喷射角度与水平方向的夹角为0～60°。

进一步的，所述喷射造粒装置的热态电石粒出口有一个或多个；所述热态电石粒出口设置为上宽下窄的形状，其中，所述热态电石粒出口上端面的长度为所述喷射造粒装置侧壁长度的1/100～1/10。

进一步的，所述热态电石粒出口设置在所述喷射造粒装置底端壁的1/4～1/3处，靠近与所述喷射器所在侧壁相对的侧壁。

进一步的，所述电石粒出口位于所述换热装置的底端；所述无缝钢管设置在所述换热装置竖直侧的所述外壁和内壁之间。

进一步的，还包括电石炉和电石液保温储罐。所述电石炉具有电石制备原料入口、热态电石液出口、电石炉气出口，所述电石液保温储罐具有热态电石液入口、热态电石液出口。所述电石炉的热态电石液出口与所述电石液保温储罐的热态电石液入口连接，所述电石液保温储罐的热态电石液出口与所述喷射造粒装置的热态电石液入口连接。

进一步的，所述电石液保温储罐的热态电石液出口与所述喷射造粒装置的热态电石液入口通过高压空气管道连接，并且，在所述喷射造粒装置上设置有出气口。

本发明还提出了一种根据上述系统进行电石液喷射造粒和余热利用的方法，包括步骤：

a、将热态电石液由所述喷射器送入所述喷射造粒装置中与所述第一热超导换热体进行换热，所述热态电石液经冷却造粒，得到热态电石粒；所述第一热超导换热体换热升温，并为所述第一蒸汽锅炉加热，得到蒸汽；

b、将所述热态电石粒送入所述换热装置中与所述第二热超导换热体换热，得到冷却后的电石粒产品；所述第二热超导换热体换热后升温，并为所述第二蒸汽锅炉加热，得到蒸汽。

进一步的，所述热态电石液的温度为2000～2200℃，所述热态电石粒的温度为800～1000℃。

进一步的，上述方法中，在步骤a之前还包括步骤：将电石制备原料送入所述电石炉中进行冶炼，得到热态电石液和电石炉气，将所述热态电石液送入所述电石液保温储罐中存放，然后经由高压空气管道将所述热态电石液送入所述喷射造粒装置中。

本发明采用喷射造粒装置将热态电石液进行喷射造粒，喷射造粒装置中设有热超导换热体，能够实现热态电石液的快速冷却造粒，同时，热超导换热体换热升温后用于加热产生蒸汽或发电。然后，得到的热态电石粒进一步进行换热冷却，并将热量传递给换热装置中的热超导换热体，换热升温后的热超导换热体也用于加热产生蒸汽或发电。因此，本发明能够实现造粒过程中，热态电石液余热的完全回收及综合利用。

本发明还设置了电石液保温储罐，在保证热态电石液的高温状态的同时，能够使得热态电石液稳定且连续的进行喷射造粒。

并且，与传统电石冶炼工艺相比，本发明节省了大块电石的破碎步骤，从而避免破碎过程导致的原料损失和粉尘污染。

附图说明

图1为本发明实施例中电石液喷射造粒和余热利用的系统示意图。

图2为利用图1所示的系统进行电石液喷射造粒和余热利用的方法流程示意图。

附图中的附图标记如下：

1-电石炉；2-电石液保温储罐；3-喷射造粒装置；4-第一蒸汽锅炉；5-换热装置；6-第二蒸汽锅炉。

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。

针对电石液造粒过程存在的速度慢、能量浪费的问题，本发明首先提出了一种电石液喷射造粒和余热利用的系统。如图1所示，为本发明实施例提出的其中一种系统的实施方案。

图1所示的系统包括喷射造粒装置3、第一蒸汽锅炉4、换热装置5、第二蒸汽锅炉6。

喷射造粒装置3用于接收热态电石液进行快速冷却造粒，其具有热态电石液入口31、热态电石粒出口33。在不同的实施例中，还设置有出气口32。

在喷射造粒装置3的上侧设置有一个或多个喷射器34，喷射器34与热态电石液入口31连接，用于将热态电石液喷射进入喷射造粒装置3中。

喷射器34的一端固定连接在喷射造粒装置3腔体的内壁上，另一端设置有喷嘴(图中未示出)。作为本发明优选的方案，喷嘴的喷射角度与水平方向的夹角为0～60°。

热态电石粒出口33在喷射造粒装置3上设置有一个或多个。并且，将热态电石粒出口33设置为上宽下窄的形状。其中，热态电石粒出口33上端面较宽的一侧的长度，为喷射造粒装置3侧壁长度的1/100～1/10。

作为本发明优选的实施例，其中一个热态电石粒出口33设置在喷射造粒装置3底端壁的1/4～1/3处，并且，靠近与喷射器34所在侧壁相对的侧壁。

喷射造粒装置3的侧壁包括两层，分别为外壁35和内壁36。外壁35和内壁36之间设置有无缝钢管37。作为本发明优选的实施方案，无缝钢管37设置有多个，并且，呈水平方向均匀排布。在无缝钢管37中填充有第一热超导换热体，该第一热超导换热体可快速吸收热态电石液的热量，使得电石液快速降温冷却，同时第一热超导换热体换热后升温。作为一优选实施方式，第一热超导换热体与第一蒸汽锅炉4连接，换热升温后的第一热超导换热体为第一蒸汽锅炉4加热产生蒸汽，实现余热的利用。作为其它实施方式，第一热超导换热体与其它装置连接，用于产生蒸汽或发电；或是连接任一能够利用第一热超导换热体余热的装置。

换热装置5用于接收由喷射造粒装置3送入的热态电石粒，对热态电石粒进行进一步的冷却，其具有热态电石粒入口51、电石粒出口52。其中，作为优选的实施方式，电石粒出口52设置在换热装置5的底端。换热装置5的热态电石粒入口51与喷射造粒装置3的热态电石粒出口33连通。在换热装置5的外壁和内壁之间设置有无缝钢管53。作为本发明优选的实施方案，无缝钢管53设置有多个，呈水平方向均匀排布。更进一步的，无缝钢管53设置在换热装置5竖直侧壁的外壁和内壁之间。

在无缝钢管53中填充有第二热超导换热体，用于吸收热态电石粒的热量，使得热态电石粒进一步降温冷却，同时第二热超导换热体换热升温。其中，第二热超导换热体与喷射造粒装置3中的第一热超导换热体可为同种或不同种的热超导换热体。

作为其中优选的实施方案，换热装置5中的第二热超导换热体外接第二蒸汽锅炉6，可有效利用第二热超导换热体换热升温后的热量。作为其它实施方式，第二热超导换热体与其它装置连接，用于产生蒸汽或发电；或是任一能够利用第二热超导换热体余热的装置。

作为优选的实施例，本发明的系统还包括电石炉1和电石液保温储罐2。

电石炉1用于冶炼电石，高温冶炼条件下会首先产生热态电石液，其具有电石制备原料入口11、电石炉气出口12、热态电石液出口13。其中，电石制备原料入口11和电石炉气出口12设置在电石炉1的顶端壁上，热态电石液出口13设置在电石炉1侧壁的底部。

电石液保温储罐2用于保温储存电石炉1送入的热态电石液，其具有热态电石液入口21、热态电石液出口22。其中，电石液保温储罐2的热态电石液入口21与电石炉1的热态电石液出口13连接。电石液保温储罐2的热态电石液出口22与喷射造粒装置3的热态电石液入口31连接。作为优选的实施例，热态电石液入口31外接高压空气管道30。高压空气管道30的一端与热态电石液入口31连接，另一端与热态电石液出口22连接，能够利用高压空气携带热态电石液进入喷射器34中，从而喷射到喷射造粒装置3的腔体内。

如图2所示，为利用图1所示的系统进行电石液喷射造粒和余热利用的方法流程示意图，包括步骤：

a、将热态电石液由喷射器34送入喷射造粒装置3中，热态电石液与第一热超导换热体进行换热，使得热态电石液快速冷却造粒，得到热态电石粒。同时，第一热超导换热体与热态电石液换热后升温。作为本发明优选的实施方式，换热升温后的第一热超导换热体为第一蒸汽锅炉4加热，得到蒸汽，实现余热的利用。

其中，热态电石液的温度为2000～2200℃，所得到的热态电石粒的温度为800～1000℃。

进一步的，在该步骤之前还包括步骤：将电石制备原料送入电石炉1中进行冶炼，得到热态电石液和电石炉气。将热态电石液送入电石液保温储罐2中保温储存，保持热态电石液不凝结为固体，并保证热态电石液进入喷射造粒装置3的连续稳定供应。然后，热态电石液经由高压空气管道30在高压空气的携带下，通过喷射器34送入喷射造粒装置3中，进行冷却造粒处理。

b、热态电石粒经由热态电石粒出口33直接送入换热装置5中，热态电石粒在降落过程中与其中的第二热超导换热体换热。

本步骤的换热过程中，热态电石粒进一步冷却得到冷却后的电石粒产品，然后从换热装置5底部的电石粒出口52排出。同时，第二热超导换热体与热态电石粒换热后升温。作为本发明优选的实施方式，升温后的第二热超导换热体用于为第二蒸汽锅炉6加热，得到蒸汽。

作为本发明其他的实施例，换热升温后的第一热超导换热体和第二热超导换热体能够与其它装置连接，进行余热的利用。

实施例1

电石炉冶炼电石过程得到温度为2000～2200℃热态电石液，热态电石液自电石炉炉嘴直接流至电石液保温储罐中，然后进入高压空气管道中，在高压空气的携带下进入喷射器，并经由喷射器的喷嘴喷入喷射造粒装置中。喷射造粒装置的侧壁设置有第一热超导换热体，热态电石液与第一热超导换热体换热，热态电石液快速冷却造粒，得到热态电石粒，第一热超导换热体吸收热态电石液的热量后升温，用于加热第一蒸汽锅炉，获取蒸汽。然后，将热态电石粒直接输送至换热装置中与第二热超导换热体换热，热态电石粒在逐渐降落的过程中完成冷却，最终从换热装置底部的电石粒出口52排出，同时，第二热超导换热体换热升温，并利用余热获取蒸汽或发电，实现电石液余热的综合回收利用。

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。