CN101172604B - 多级热源电石生产工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

一种多级热源电石生产新工艺及装置，采用中上部氧化燃烧供热、下部电炉供热的立式炉，物料从上部连续加入，物料在重力作用下，从上往下经过预热、分解、部分熔融、熔融反应及电石提纯、电石液排出几个层段，立式炉中上部由供风装置提供预热空气或富氧空气使炉内氧化燃烧升温至1400℃以上，立式炉下部主要由电炉提供热源升温至1800℃～2400℃，本发明可连续加料和卸料，产量高，投资少，能耗低，电石品位高。

Description

多级热源电石生产工艺及装置
技术领域：
本发明涉及电石制备方法及装置，具体涉及一种利用钙质材料和含碳材料采用多级热源的立式炉制备电石的节能新工艺方法。 
背景技术：
电石生产的任务是将钙质原料用碳作还原剂还原成CaC2的过程，电石生产要求以最小的投入获得最大的产出，即做到高产、优质、节能、低耗、环保、有良好的经济效益。 
国内外现有的电石生产工艺可概括为电热法电石生产工艺和氧热法电石生产工艺，目前生产全部采用电热法电石生产，其电耗高，先进的也达3200kw.h/t电石，一般的电耗在3500～3800kw.h/t电石，且对石墨电极糊消耗也高，还必须采用块状生石灰和块状焦炭，其综合能耗非常高，虽然采用了空心电极技术及自动控制技术、密闭生产技术等先进技术，仍不利于节能和社会经济的可持续发展。 
氧热法电石生产目前仍处于实验阶段，虽然国内外关于氧热法电石生产的改进有大量的专利文献，但至目前为止，在世界电石生产中还未得到推广，主要原因是在立式炉中生产电石时，除大量消耗氧气外，还消耗比电热法高三倍及三倍以上的焦炭，其中70％用以供给氧热法生成电石的热源，且仍以块状生石灰和焦炭为原料，其制氧能耗也不低，综合能耗仍很高，亦不利于节能和经济的可持续发展。 
另一方面，无论是氧热法还是电热法，电石的产量和质量(品位)同样 受炉内反应速度和稀释速度两种速度的影响，其炉内的反应速度被焦炭的有限的反应表面积所限制，因为电石的实际反应速度，除受炉温的高低、焦炭的化学活性影响外，不仅要由化学反应的速度来决定，且还决定于石灰的渗透速度、焦炭的崩裂分散和扩散速度，因此除确保炉内料层的透气性外，需要新的理念来大幅度提高电石反应速度或为提高电石反应速度创造条件，以提高电石的产量和品位，降低生产能耗和成本。 
发明内容：
本发明所需解决的技术问题是：解决现有电热法电石生产和氧热法电石生产存在的高能耗、低产量问题，提供一种可连续加料和卸料、产量高、投资少、能耗低的多级热源电石生产新工艺及装置。 
本发明采用的技术方案是：采用中上部氧化燃烧供热、下部电炉供热的立式炉，物料从上部连续加入，物料在重力作用下，从上往下经过预热、分解、部分熔融、熔融反应及电石提纯、电石液排出几个层段，立式炉中上部由供风装置提供预热空气或富氧空气使炉内氧化燃烧升温至1400℃以上，立式炉下部主要由电炉提供热源升温至1800℃～2400℃。 
上述的物料指采用钙质原料和碳质原料及添加剂制成的料棒或料球，包括采用块状的石灰石或生石灰或电石渣块和焦炭或块煤或各类炭棒、炭块。 
上述的钙质原料指CaO含量＞48％的石灰石和/或CaO含量≥65％的电石渣干基及其它含钙高的无机盐和/或无机矿物；碳质原料指灰份＜18％的无烟煤和/或烟煤、褐煤、焦炭、石油焦、沥青、树脂；添加剂指电石生产专用ZC-1型、ZC-2型、ZC-3型专用添加剂。 
上述的料棒或料球指为改善炉内透气性，大幅度提高电石反应速度而将 一起粉磨的或单独粉细后再混合均匀的钙质和碳质原料的含添加剂混合物，利用滚轮挤压成型机或对滚成型机或成球盘或其它挤出成型机制成的料棒或料球，料棒为Φ5mm～Φ100mm同一规格的圆柱体，料球规格Φ3mm～Φ60mm。混合料的配比为钙质原料∶碳质原料∶添加剂＝1.5～5∶1～5∶0.01～0.5。 
本发明的多级热源电石生产装置由二级以上机构配置构成整体的立式炉，炉体顶部安装有锁风加料、布料及抽风装置，中上部配有供预热空气或富氧空气和燃料的氧热装置，下部安装有电炉加热装置，底部具有电石液排料装置，此外，还包括必要的测温、测压及电气自动化控制系统，采用不同的电炉加热装置，立式炉其机构配置有较大差异。 
上述立式炉中物料的预热、分解、部分熔融其热源由一层或几层腰风装置供预热空气或富氧空气、促使炉内部分C和CO等氧化燃烧供热，升温至1400℃以上，一般升温至1500℃～1800℃，氧热主要燃料为炉内化学反应产生的CO和挥发份，立式炉采用顶部抽风运行，抽出的CO及挥发份高含量的烟气经处理做为立式炉氧热燃料或另作他用，立式炉喷吹腰风利用出炉高温电石余热热交换预热或热风炉预热，热风炉燃料可采用炉顶抽出烟气作燃料或采用燃煤；立式炉内氧热燃料也可另行采用燃油、燃气或煤粉喷吹。 
上述立式炉下部熔融反应及电石提纯层热源主要由电炉提供，包括采用感应电炉或埋弧电炉或等离子流电炉，熔融反应和电石提纯区维持温度在1800℃～2400℃，当采用感应炉供热时，熔融反应层受到电磁力搅拌运动，加速电石反应速度。 
上述立式炉底部容重较大的电石液排出方式采用连续卸料方式或间隙式排料方式，电石液排料口设置在立式炉底部四周或设置在底部中心。 
上述炉内排出的高温电石液中还可以添加不超过17％的Φ13mm以下的料棒或料球，以利用电石液余热生成电石，进一步提高产量降低能耗，所加料棒或料球采用粉细的生石灰和焦炭加添加剂经机械成型而成，料棒或料球配比为生石灰∶焦炭∶添加剂＝1∶0.58～0.71∶0.02～0.5。当然，也可不在排出的电石液中加料棒或料球。 
本发明多级热源电石生产新工艺即XL法，最大的特征是：先采用燃料氧化热源将反应物料升温至1400℃以上，再以电炉供热为主将电石反应和提纯维持在1800℃～2400℃生成高品位电石。 
本发明具有如下显著优点： 
1、能耗低，电石生产成本低，试验炉测算生产成本约830元/t电石。 
2、电石反应速度快、产量高，试验用立式炉每m2产量达1.87t/h～2.11t/h(参照立窑按炉上部的喇叭口底部面积计算产能)。 
3、炉内温度便于控制调整，电石品位高。 
4、工艺简单，投资少。 
附图说明：
图1为多级热源电石生产装置——带感应电炉的立式炉实施例1结构剖视图 
图2为多级热源电石生产装置——带感应电炉的立式炉实施例2结构剖视图 
图3为采用电石渣和无烟煤及添加剂制料棒生产电石的工艺流程图 
图4为采用石灰石和无烟煤及添加剂制料棒生产电石的工艺流程图 
附图标注说明： 
1-锁风进料、布料器            2-抽风管 
3-立式炉钢壳                  4-耐火砖、保温层 
5-环向腰风分配喷吹装置        6-燃料喷吹管 
7-绝缘隔离环                  8-感应电炉 
9-电石液排料口                10-碳砖、石墨、碳素保温耐火层 
11-中心卸料耐高温钨钼管阀 
具体实施例：
试验用立式炉Φ1.0×5.7m(炉底至喇叭口高度5.7m，喇叭口下部直径Φ1.0m)，结构如图2所示。 
试验用原料为石灰石、电石渣、无烟煤、添加剂，石灰石CaO含量54.2％，压滤电石渣干基CaO含量69.9％、含水35％，无烟煤挥发份含量8.7％、灰份11.4％、低位热值6953×4.18kJ/kg，添加剂采用现有电石生产ZC-1型专用添加剂。 
试验1：采用上述石灰石∶无烟煤∶添加剂按重量配比：1.5∶1∶0.1进行配比后，破碎粉磨至细度0.08mm筛余18～22％的干粉料，加适量水塑化，用滚轮挤压成型机成型为Φ12mm料棒，连续送入立式炉内，立式炉内中部升温约1400℃或1500℃，立式炉内下部温度1800℃或2100℃，稳定状态下72h计量，立式炉每m2电石产能为1.87t/h、电石CaC2平均含量85.6％。 
试验2：采用上述电石渣、无烟煤原料时，按重量配比电石渣∶无烟煤∶添加剂＝5∶5∶0.5进行配比，先将无烟煤用雷蒙磨粉磨至120目，再将湿电石渣、煤粉、添加剂经轮辗混合机混合均匀，再用滚轮挤压成型机成型为Φ12mm料棒，连续送入立式炉内，立式炉内，中部升温至1700℃或1800℃， 立式炉内下部温度2300℃或2400℃，稳定状态下72h计量，立式炉每m2电石产能为2.11t/h，电石中CaC2平均含量82.7％。 

Claims (8)

1.一种多级热源电石生产工艺，其特征在于采用中上部氧化燃烧供热、下部电炉供热的立式炉，物料从上部连续加入，在重力作用下，物料从上往下经过预热、分解、部分熔融、熔融反应及电石提纯、电石液排出几个层段，立式炉中上部由供风装置提供预热空气或富氧空气使炉内氧化燃烧升温至1400℃以上，立式炉下部主要由电炉提供热源升温至1800℃～2400℃。
2.根据权利要求1所述的多级热源电石生产工艺，其特征在于所述物料指采用钙质原料和碳质原料及添加剂制成的料棒或料球或料块，所述的钙质原料包括块状的石灰石或生石灰或电石渣块，所述的碳质原料包括焦炭或块煤或炭棒、炭块。
3.根据权利要求2所述的多级热源电石生产工艺，其特征在于料棒或料球指将一起粉磨的或单独粉细后再混合的钙质原料和碳质原料及添加剂混合物利用滚轮挤压成型机或对滚成型机或成球盘或其它挤出成型机制成料棒或料球，料棒为Φ5mm～Φ100mm的圆柱体，料球规格Φ3mm～Φ60mm；混合料的配比为钙质原料∶碳质原料∶添加剂＝1.5～5∶1～5∶0.01～0.5。
4.一种多级热源电石生产装置，其特征在于由二级以上机构配置构成整体的立式炉，炉体顶部安装有锁风加料、布料及抽风装置，中上部配有供预热空气或富氧空气和/或燃料的氧热装置，下部安装有电炉加热装置，底部具有电石液排料装置，此外还包括必要的测温、测压及电气自动化控制系统。
5.根据权利要求1所述的多级热源电石生产工艺，其特征在于立式炉中物料的预热、分解、部分熔融其热源由一层或几层腰风装置供预热空气或富氧空气促使炉内部分C及CO氧化燃烧供热，升温至1400℃以上，氧热主要燃料为炉内化学反应产生的CO及挥发份；立式炉采用顶部抽风运行，抽出的CO及挥发份高含量的烟气经处理做为立式炉氧热燃料或作他用，立式炉喷吹腰风利用出炉高温电石余热热交换预热或热风炉预热，热风炉燃料采用炉顶抽出烟气作燃料或采用燃煤；立式炉内氧热燃料还可采用燃油或燃气或煤粉喷吹。
6.根据权利要求1所述的多级热源电石生产工艺，其特征在于立式炉下部熔融反应和提纯层热源由电炉提供，包括采用感应电炉或埋弧电炉或等离子流电炉，熔融反应和电石提纯区维持温度为1800℃～2400℃。
7.根据权利要求1所述的多级热源电石生产工艺，其特征在于立式炉底部容重较大的电石液排出方式采用连续卸料方式或间隙式排料方式，电石液排料口设置在立式炉底部四周或设置在底部中心。
8.根据权利要求1所述的多级热源电石生产工艺，其特征在于炉内排出的高温电石液中还添加不超过17％的Φ13mm以下的料棒或料球或料块，所加料棒或料球采用粉细的生石灰和焦炭加添加剂经机械成型而成，料球或料棒或料块的重量配比为生石灰∶焦炭∶添加剂＝1∶0.58～0.71∶0.02～0.5。
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