一種回收電石液顯熱的系統及方法與流程

本發明屬于電石生產技術領域，尤其涉及一種回收電石液顯熱的系統及方法。

背景技術：

電石生產工藝主要是以塊焦和塊灰為原料，利用密閉電石爐提供高溫環境，將塊狀原料熔融使之發生反應變成電石液排出爐體，電石生產是典型的高能耗生產過程，生產一噸電石需要消耗3400度電左右，電石液溫度高達2000-2200℃左右，現有工藝對高溫電石產品所攜帶的大量顯熱沒有采取任何回收利用措施，在電石液自燃冷卻過程中，這部分顯熱全部被浪費掉。高溫電石液攜帶的顯熱占電石生產總能耗的20％左右，如果采取措施將這部分能量全部或部分回收利用，將大幅提高電石生產工藝的能量效率，避免造成嚴重的能量損失。不經冷卻的電石爐尾氣溫度高達2000℃以上，攜帶了大量的高品位顯熱，傳統的電石生產工藝電石爐尾氣中含有大量co，可以作為助燃劑，不加以利用，同樣屬于嚴重的能量浪費。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出一種回收電石液顯熱的系統及方法，利用熱媒作為導熱介質，將電石液的高品位顯熱用于電石渣的干燥，將電石爐尾氣用于干電石渣的焙燒，提高了系統的能源利用率。

本發明的目的之一是提供一種回收電石液顯熱的系統，包括：

電石爐，設有進料口、電石液出口和尾氣出口；

電石液冷卻車，設有電石液進口、電石出口，所述電石液冷卻車的外壁上盤繞有熱媒管道，所述熱媒管道的一端為低溫熱媒進口，另一端為高溫熱媒出口，所述電石爐的電石液出口連接所述電石液冷卻車的電石液進口；

乙炔發生裝置，設有電石進口、乙炔出口和電石渣出口，所述電石液冷卻車的電石出口連接所述乙炔發生裝置的電石進口；

干燥裝置，設有電石渣進口、干電石渣出口、高溫熱媒進口和低溫熱媒出口，所述乙炔發生裝置的電石渣出口連接所述干燥裝置的電石渣進口，所述電石液冷卻車的高溫熱媒出口連接所述干燥裝置的高溫熱媒進口；

焙燒裝置，設有干電石渣進口和焙燒鈣料出口，所述干燥裝置的干電石渣出口連接所述焙燒裝置的干電石渣進口；

混合裝置，設有物料進口和物料出口，所述焙燒裝置的焙燒鈣料出口連接所述混合裝置的物料進口，所述物料出口連接所述電石爐的進料口。

進一步的，所述焙燒裝置還設有燃氣進口，所述電石爐的尾氣出口連接所述焙燒裝置的燃氣進口。

更進一步的，在所述焙燒裝置的燃氣進口處設有燃氣控制閥。

作為本發明優選的方案，在所述干燥裝置的高溫熱媒進口處設有氣流閥。

作為本發明的優選方案，電石液冷卻車的電石出口連接破碎裝置，破碎裝置用于對冷卻后的電石固體進行破碎，并具有碎電石出口，用于與乙炔發生裝置的電石進口相連，以向乙炔發生裝置中輸送碎電石。

作為本發明優選的方案，所述乙炔發生裝置的進水口位于所述乙炔發生裝置的頂部。

本發明的另一目的是提供一種利用上述系統回收電石液顯熱的方法，包括以下步驟：

a、將原料送入電石爐，加熱反應，生成電石液，同時獲得尾氣；

b、將所述電石液送入電石液冷卻車，向電石液冷卻車的熱媒管道通入低溫熱媒，所述電石液冷卻獲得電石，低溫熱媒受熱成為高溫熱媒，所述高溫熱媒的溫度為300～400℃；

c、將所述電石送入乙炔發生裝置，與水反應，生成乙炔和電石渣；

d、將所述電石渣送入干燥裝置，將所述高溫熱媒通入所述干燥裝置，對所述電石渣進行干燥，獲得干電石渣；

e、將所述干電石渣送入焙燒裝置，在1000～1200℃加熱發生反應，獲得焙燒鈣料；

f、將所述焙燒鈣料與新鮮鈣料和煤粉混合，作為步驟a中的所述原料。

進一步的，步驟a中，電石爐中反應溫度為2100～2250℃。

進一步地，所述熱媒為空氣或氮氣，優選空氣。

作為優選的方案，本發明的方法還包括步驟：將所述尾氣作為燃料送入所述焙燒裝置。

進一步的，調節所述焙燒裝置的燃氣控制閥，控制所述尾氣的進氣量。

作為本發明優選的方案，在所述步驟d中，通過氣流閥調節所述高溫熱媒的進氣量。

作為本發明優選的方案，所述混合裝置中所述焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質量比為(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。

本發明提供的回收電石液顯熱系統及方法，回收利用了高溫電石液的顯熱和電石爐尾氣的熱能，大大提高了電石生產工藝的能源利用率，降低了電石的生產成本，對電石渣中的鈣材進行了循環利用，降低原料成本，減少固廢的處理規模。

附圖說明

圖1是本發明實施例的系統結構圖；

圖2是本發明實施例的方法流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

本發明中所述的“連接”，除非另有明確的規定或限定，應作廣義理解，可以是直接相連，也可以是通過中間媒介相連。

如圖1所示，本發明實施例提供一種回收電石液顯熱的系統，包括：電石爐1、電石液冷卻車2、乙炔發生裝置3、干燥裝置4、焙燒裝置5、混合裝置6。本實施例的系統利用電石液的顯熱，對電石渣進行干燥，利用電石爐尾氣的顯熱和化學熱，為干電石渣的焙燒提供熱能，提高了系統的能源自給率，降低了生產成本。

本發明中，電石液冷卻車可以是敞口容器，這種情況下進料口和出料口相同，電石液通過該敞口進入電石液冷卻車，降溫凝固之后再通過該敞口轉移出電石液冷卻車，進而作為乙炔發生裝置的原料使用。

電石爐1為生產電石的設備，設有進料口11、電石液出口12和尾氣出口13。進料口11位于電石爐1的頂部，物料由進料口11進入。在電石爐內2100～2300℃的高溫下，物料發生反應，獲得電石，電石在高溫下為熔融態的電石液。電石液出口12位于電石爐1的底部，電石液由電石液出口12排出電石爐。在產生電石的過程中，會產生大量的高溫尾氣，尾氣的溫度在400℃以上，通過尾氣出口13收集尾氣，用于鈣料的制備。

電石液冷卻車2用來冷卻電石液，獲得電石。電石液冷卻車2設有電石液儲槽，用于盛放電石液，電石液儲槽設有電石液入口21和電石出口22。在電石液儲槽外壁上盤繞有熱媒管道，熱媒管道的一端為低溫熱媒進口23，另一端為高溫熱媒出口24。電石爐的電石液出口12連接電石液冷卻車的電石液進口21，電石爐產生的電石液由電石液進口21進入電石液冷卻車2，低溫熱媒由低溫熱媒進口23進入熱媒管道，在熱媒管道內，熱媒與電石液進行換熱，電石液冷卻為電石，低溫熱媒吸收熱量成為300～400℃的高溫熱媒，高溫熱媒由高溫熱媒出口24送出。本實施例的熱媒優選為空氣。

本發明的實施方式中，熱媒管道直徑為8-10cm；從電石液冷卻車底端依次螺旋盤繞至電石液冷卻車距離頂部約20cm處；盤繞5-10圈，由此，熱媒管道中的熱媒在電石液冷卻車上換熱得到的熱量，足夠用于在干燥裝置中干燥電石渣。此外，熱媒管道在電石液儲槽外壁上的盤繞的方式可以是螺旋盤繞，也可以圍繞電石液儲槽外壁曲線盤繞一周。

乙炔發生裝置3利用電石生成乙炔，乙炔發生裝置3設有電石進口31、進水口32、乙炔出口33和電石渣出口34。電石液冷卻車的電石出口22連接乙炔發生裝置的電石進口31，電石液冷卻車2產生的電石由電石進口31進入乙炔發生裝置3。進水口32設置在乙炔發生裝置3的頂部，便于向乙炔發生裝置3內注水。在乙炔發生裝置3內電石與水發生反應，cac2+2h2o＝ca(oh)2+c2h2，獲得乙炔氣體和電石渣。乙炔出口33位于乙炔發生裝置3的頂部，可收集乙炔氣體，用于下游的生產。電石渣出口34位于乙炔發生裝置3的底部，電石渣由電石渣出口34排出。此時的電石渣含有近50％的水分，成濕潤狀態，需進行干燥后，才可回收利用，作為鈣材再次參與電石的生產。

干燥裝置4為電石渣的干燥設備，用于去除電石渣內的水分，獲得干電石渣。為了充分利用電石液的顯熱，本實施例的干燥裝置4采用間接干燥設備，即避免被干燥物與熱源直接接觸。干燥裝置4包括電石渣進口41、干電石渣出口42、高溫熱媒進口43和低溫熱媒出口44，乙炔發生裝置的電石渣出口34連接干燥裝置的電石渣進口41，電石液冷卻車的高溫熱媒出口24連接干燥裝置的高溫熱媒進口43。乙炔發生裝置3產生的電石渣由電石渣進口41進入干燥裝置4，電石液冷卻車2產生的高溫熱媒由高溫熱媒進口43進入干燥裝置4，高溫熱媒作為熱源對電石渣進行干燥，提高了系統的能量利用率。高溫熱媒經換熱后變為低溫熱媒，由低溫熱媒出口44排出。產生的干電石渣由干電石渣出口42排出。

在干燥裝置的高溫熱媒進口43處設有氣流閥。氣流閥可控制高溫熱媒進入干燥裝置4的流量，從而調節干燥裝置4內的溫度，使得干燥裝置內的溫度控制在110～130℃之間，對電石渣進行干燥，獲得干電石渣。在110～130℃之間，可保證電石渣中水分的蒸發，又可充分利用高溫熱媒的顯熱，顯著的提高供系統的能源利用率。

焙燒裝置5用于干電石渣的焙燒，干電石渣的主要成分為氫氧化鈣，氫氧化鈣在分解溫度以上，會發生反應，生成氧化鈣，氧化鈣即為生產電石所用的鈣料的成分。本實施例選用的焙燒裝置5為燃氣焙燒裝置，設有干電石渣進口51、焙燒鈣料出口52和燃氣進口53。干燥裝置的干電石渣出口42連接焙燒裝置的干電石渣進口51，干燥裝置4產生的干電石渣由干電石渣進口51進入焙燒裝置5，焙燒裝置5內的溫度為1000～1200℃，高于氫氧化鈣的分解溫度，干電石渣發生反應，產生氧化鈣，即焙燒鈣料。實現了對電石渣中的鈣材進行了循環利用，降低原料成本。

電石爐的尾氣出口13連接焙燒裝置的燃氣進口53，電石爐的尾氣具有高品位的顯熱，同時其主要成分為可燃氣體，將電石爐的尾氣作為焙燒裝置5燃料，可利用尾氣的顯熱和化學熱，大大提高系統的能源自給率。在焙燒裝置的燃氣進口53處設有燃氣控制閥，燃氣控制閥用于控制尾氣的進氣量，即可實現對焙燒裝置5腔內溫度的控制。

混合裝置6用于混合物料，設有物料進口61和物料出口。本實施例選用的混合裝置6為攪拌器，焙燒裝置的焙燒鈣料出口52連接混合裝置的物料進口61，混合裝置的物料出口連接電石爐的進料口。焙燒裝置產生的焙燒鈣料經物料進口61進入混合裝置6，與新鮮鈣料和煤粉混合，獲得生產電石的原料，新鮮鈣料是指氧化鈣。

本實施例的另一種方案為，電石液冷卻車的電石出口連接破碎裝置(圖中未示出)，破碎裝置用于對冷卻后的電石固體進行破碎，并具有碎電石出口，用于與乙炔發生裝置的電石進口相連，以向乙炔發生裝置中輸送碎電石。

本實施例的系統還包括鈣料檢測裝置，用于檢測分析焙燒鈣料中的氧化鈣的含量。生產電石的鈣料中，焙燒鈣料的摻混比例不宜過高，因為存在灰分累積的問題，多次重復利用之后的電石渣的灰分含量過高，會影響電石產品的質量。焙燒裝置5生產出的每批次的焙燒鈣料，都需進行檢測，確保其中氧化鈣含量在80％以上，否則棄用。

如圖2所示，本發明實施例提供一種利用上述系統回收電石液顯熱的方法，包括以下步驟：

1、將原料送入電石爐，在2100～2250℃溫度下加熱反應，生成電石液，同時獲得尾氣，加熱時間為30-60min。

2、將電石液送入電石液冷卻車，向電石液冷卻車的熱媒管道通入溫度為常溫的低溫熱媒，電石液冷卻獲得電石，低溫熱媒受熱成為溫度為300～400℃的高溫熱媒。

3、將電石送入乙炔發生裝置，與水反應，生成乙炔和電石渣。

4、將電石渣送入干燥裝置，將高溫熱媒通入干燥裝置，對電石渣進行干燥，干燥時間1～1.5h，獲得干電石渣。

5、將步驟1所得的尾氣作為燃料送入焙燒裝置，將干電石渣送入焙燒裝置，在1000～1200℃加熱下焙燒0.5～1小時，獲得含氧化鈣質量百分數≥80％的焙燒鈣料。

6、將焙燒鈣料送入混合裝置，與新鮮鈣料和煤粉混合，獲得生產電石的原料。

在步驟4中，通過氣流閥調節高溫熱媒的進氣量，使得干燥裝置內的溫度在110～130℃之間。在步驟5中，調節焙燒裝置的燃氣控制閥，控制尾氣的進氣量。

在步驟6之前，需對焙燒鈣料進行檢測，保證進入混合裝置的焙燒鈣料中氧化鈣的質量百分數≥80％。

步驟6中，所述焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質量比為：(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。

實施例1

1、將原料送入電石爐，在2100℃溫度下加熱反應，生成電石液，同時獲得尾氣，加熱時間為60min。

2、將電石液送入電石液冷卻車，向電石液冷卻車的熱媒管道通入溫度為常溫的低溫熱媒，電石液冷卻獲得電石，低溫熱媒受熱成為溫度為300℃的高溫熱媒。

3、將電石送入乙炔發生裝置，與水反應，生成乙炔和電石渣。

4、將電石渣送入干燥裝置，將高溫熱媒通入干燥裝置，對電石渣進行干燥，干燥時間1.5h，獲得干電石渣。

5、將步驟1所得的尾氣作為燃料送入焙燒裝置，將干電石渣送入焙燒裝置，在1000℃加熱下焙燒1小時，獲得含氧化鈣質量百分數≥80％的焙燒鈣料。

6、將焙燒鈣料送入混合裝置，與新鮮鈣料和煤粉混合，獲得步驟1中生產電石的原料；焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質量比為：0.6:0.5:0.9。

實施例2

1、將原料送入電石爐，在2250℃溫度下加熱反應，生成電石液，同時獲得尾氣，加熱時間為30min。

2、將電石液送入電石液冷卻車，向電石液冷卻車的熱媒管道通入溫度為常溫的低溫熱媒，電石液冷卻獲得電石，低溫熱媒受熱成為溫度為400℃的高溫熱媒。

3、將電石送入乙炔發生裝置，與水反應，生成乙炔和電石渣。

4、將電石渣送入干燥裝置，將高溫熱媒通入干燥裝置，對電石渣進行干燥，干燥時間1h，獲得干電石渣。

5、將步驟1所得的尾氣作為燃料送入焙燒裝置，將干電石渣送入焙燒裝置，在1200℃加熱下焙燒0.5小時，獲得含氧化鈣質量百分數≥80％的焙燒鈣料。

6、將焙燒鈣料送入混合裝置，與新鮮鈣料和煤粉混合，獲得步驟1中生產電石的原料，焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質量比為：0.5:0.4:0.9。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發明而非限制本發明的范圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和范圍的前提下對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的范圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括復數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。