CN101284666B - 密闭电石炉高温炉气综合利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密闭电石炉高温炉气综合利用系统。其密闭电石炉的两个进口分别与供给生石灰的双筒石灰窑和供给焦炭的烘干机相连，电石炉的一个出口与用于电石粉碎的磨碎机相连。机力风冷器的进口和出口分别与电石炉的另一出口及高温炉气净化装置的进口相连，高温炉气净化装置的两个出口分别与双筒石灰窑的一个进口和灰分压球机相连，双筒石灰窑还与烘干机的一个进口相连。系统中的高温炉气净化装置以发泡硅酸铝纤维材料为过滤介质，耐高温，耐腐蚀，阻力小，分离效率高。整个系统具有良好的节能环保特性，一方面通过对密闭电石炉高温CO炉气和石灰窑CO2窑气的回收利用，可满足系统自身的能源需求，另一方面也减少了焦炭消耗和CO2的减排。
Description
技术领域
本发明涉及高温炉气回收利用技术，特别是涉及一种密闭电石炉高温炉气综合利用系统。
背景技术
电石是基本的有机化工原料，被誉为有机合成之母。由它制得的乙炔可代替石油制品生产醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭墨等一系列数千种有机产品，另外还可以制造氮肥农药、医药等。在冶金、矿山、机械、建筑等工业中它也是必不可少的辅助材料。
电石(CaC2)生产主要以生石灰(CaO)和焦炭(C)为原料，在电石炉内反应制取，具体方程式为：CaO+3C＝CaC2+CO↑。反应过程会生成大量富含CO气体和夹杂生石灰与焦炭粉尘的高温炉气，一般炉气温度高达800℃左右。常规电石生产大多采用开放式或半封闭式电石炉，各生产环节彼此独立，互不关联。其中电石生产厂家一方面要外购生石灰(CaO)和焦炭原料，另一方面还要配备燃煤锅炉提供热媒来干燥湿焦炭，更为可惜的是反应生成的富含CO的炉气与混入电石炉的氧气直接混合白白燃烧，造成了资源、能源的严重浪费；而用石灰石煅烧生产生石灰的厂家，为创造高温反应环境，往往通过燃烧焦炭来实现，在消耗大量焦炭资源的同时，也给环境带来废渣、废气污染。综上所述，传统的电石生产行业及其上游产业的能量利用极不合理，在消耗大量能源的同时却进行着能源浪费，存在着能源需求与浪费的不合理现象。
制约电石炉炉气综合利用的因素主要有两个：一是密闭电石炉的选用与优化设计，二是高温炉气(含有大量的CO气体)的净化除尘，以获得清洁稳定的气源，达到石灰石煅烧所要求的原料标准。其中密闭电石炉的选用，主要是为避免因空气逸入造成的炉气内燃。目前国外已出现以埃肯电石炉为代表的全密闭电石炉，但当前这些设备普遍价格昂贵、电耗偏大，在一定程度上影响了密闭电石炉在国内电石企业的推广应用，但在全社会提倡节能环保、建设集约型社会的大环境下，应用密闭电石炉是大势所趋。另一方面由于电石炉产生的富含CO的炉气温度高、粉尘细粘轻、焦油含量高且容易析出、烟温变化大、系统维护难，运行很不稳定，如果不能进行合理净化获取清洁、稳定的气源，那它就无法作为气烧石灰窑的燃料使用，只能通过烟气治理设备简单处理后直接排放，导致大量可利用的CO炉气资源被白白浪费，因此炉气净化技术是制约电石炉炉气综合利用的关键所在。目前国外电石炉炉气净化主要采用挪威埃肯公司的袋式过滤法，但该方法对温度比较敏感，一般只在250～280℃温度范围才能适用，温度过高则会烧袋，温度过低又会因析出煤焦油而糊袋，最终导致系统无法运行，同时过滤阻力大，动力消耗大。国内也有尝试用以多空陶瓷和不锈钢筛网为过滤介质的过滤器进行电石炉高温炉气的净化，但均因长期高温环境下运行而使陶瓷脆化和钢丝碳化最终导致失效。同时高温气体过滤器的密封问题也是该设备开发的关键，常规的橡胶垫片密封因高温软化无法使用，工业上应用较多的球阀卸灰装置也因粉尘较细易于卡住堵塞管道而无法使用。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种密闭电石炉高温炉气综合利用系统，通过对高温电石炉气进行有效净化，能为石灰石煅烧提供清洁、稳定的热源，从而省掉了原来用作石灰石煅烧热源的焦炭，实现了CO2的减排，同时从气烧石灰窑排出的高温窑气又被用作湿焦炭干燥的热媒，有效地利用了烟气余热。此外，通过将石灰石煅烧与电石生产的耦合，在充分利用炉气和余热的同时，也实现了生石灰原料的自给自足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种密闭电石炉高温炉气综合利用系统，其密闭电石炉的两个进口分别与供给生石灰的双筒石灰窑和供给焦炭的烘干机相连，密闭电石炉的一个出口与用于电石粉碎的磨碎机相连。机力风冷器的进口和出口分别与密闭电石炉的另一出口及高温炉气净化装置的进口相连接，高温炉气净化装置的两个出口分别与双筒石灰窑的一个进口和灰分压球机相连接，双筒石灰窑还与烘干机的一个进口相连。
所述的高温炉气净化装置它具有密闭立式圆筒形过滤室，过滤室上部设有集气箱，集气箱侧面设有出气口，过滤室下侧面设有进气口，过滤室底部与灰斗相连，灰斗侧面设有检查孔，灰斗下端设有出灰器，过滤室内空间均匀布置有多根高温滤管，高温滤管固定在多孔支撑板上，所有高温滤管的末端通过对应脉冲吹气管接脉冲阀后与气包连通，整个装置由过滤室下部的耳座支撑。
所述的高温滤管由耐高温、耐腐蚀、高强度的发泡硅酸铝纤维材料制成，高温滤管能透过气体，截留灰分，其下端管口封闭，上端管口敞开。
同常规电石生产技术相比，本发明更符合清洁生产与循环经济发展的客观要求，它具有的有益效果如下：
(1)以发泡硅酸铝纤维材料为过滤介质的高温炉气净化装置，过滤阻力小，除尘效果好，分离效率高，使用寿命长。
(2)能量利用更为合理，节能效果明显。通过对密闭电石炉高温炉气进行除尘净化，为气烧石灰窑提供了一个清洁、稳定的气源，这部分被回收的炉气足以满足石灰窑煅烧的能源需求，无须再外供焦炭；同时石灰窑煅烧余热也足够将湿焦炭烘干达到电石炉的原料标准，无须外供热媒。
(3)本发明以净化回收的高温炉气为石灰石煅烧的燃料，无须外供焦炭，因此不会有废渣、废气产生；同时密闭电石炉有效避免了空气混入，降低了炉气排放量，减少了对环境的热污染，实现了CO2的减排，环保效果明显。
附图说明
图1是密闭电石炉高温炉气综合利用系统示意图。
图2是密闭电石炉高温炉气净化装置示意图。
图中：1、密闭电石炉，2、机力风冷器，3、高温炉气净化装置，4、双筒石灰窑，5、烘干机，6、磨碎机，7、灰分压球机，3.1、出灰器，3.2、检查孔，3.3、灰斗，3.4、进气口，3.5、高温滤管，3.6、过滤室，3.7、气包，3.8、多孔支撑板，3.9、脉冲阀，3.10、出气口，3.11、集气箱，3.12、脉冲吹气管，3.13、耳座。
具体实施方式
如图1所示，本发明的密闭电石炉高温炉气综合利用系统，其密闭电石炉1的两个进口分别与供给生石灰的双筒石灰窑4和供给焦炭的烘干机5相连，密闭电石炉1的一个出口与用于电石粉碎的磨碎机6相连。机力风冷器2的进口和出口分别与密闭电石炉1的另一出口及高温炉气净化装置3的进口相连接，高温炉气净化装置3的两个出口分别与双筒石灰窑4的一个进口和灰分压球机7相连接，双筒石灰窑4还与烘干机5的一个进口相连。整个系统除高温炉气净化装置3外，其他辅机均可根据生产规模进行市场采购配套。
密闭电石炉高温炉气综合利用系统的工作原理为：生石灰、焦炭原料在密闭电石炉1内的高温环境下发生氧化还原反应，得到的固态电石产物经磨碎机6破碎处理即得到一定粒径的成品电石。电石炉1出口的高温含尘气体被机力风冷器2初冷至300～400℃后，送入高温炉气净化装置3净化。其中净化后的CO炉气引入双筒气烧石灰窑4用作煅烧石灰石的能源，煅烧生成的生石灰(CaO)产品被返回密闭电石炉1作为原料使用，产生的高温CO2窑气则输入烘干机5，用做焦炭原料除湿干燥的热源。经炉气净化装置3截留的以生石灰、焦炭为主的灰分在灰分压球机7中高温粘结压制成球返回密闭电石炉1用作原料或燃料。
如图2所示，高温炉气净化装置3它具有密闭立式圆筒形过滤室3.6，过滤室3.6上部设有集气箱3.11，集气箱3.11侧面设有与双筒石灰窑4相连的出气口3.10，过滤室3.6下侧面设有与机力风冷器2相连的进气口3.4，过滤室3.6底部与灰斗3.3相连，灰斗3.3侧面设有检查孔3.2，灰斗3.3下端设有与灰分压球机7相连的出灰器3.1，过滤室3.6内空间均匀布置有多根高温滤管3.5，高温滤管3.5固定在多孔支撑板3.8上，所有高温滤管3.5的末端通过对应脉冲吹气管3.12接脉冲阀3.9后与气包3.7连通，整个装置由过滤室3.6下部的耳座3.13支撑。
所述的高温滤管3.5由耐高温、耐腐蚀、高强度的发泡硅酸铝纤维材料制成，高温滤管3.5能透过气体，截留灰分，其下端管口封闭，上端管口敞开。
所述的底端出灰器3.1采用由超耐磨合金制造的具有自动补偿功能的弹性密封装置，可根据生产规模和装置规格进行选购。它能有效实现出料密封，避免因外界空气逸入导致的CO炉气纯度降低和可能出现的爆炸风险，它通过旋转运动模式进行灵活启闭，料口全流通无卡灰现象。
高温炉气净化装置3的工作原理为：经机力风冷器2降温至300～400℃的高温炉气通过进气口3.4进入过滤室3.6，在内部与高温滤管3.5的表面充分接触，其中的灰分会粘附积聚在高温滤管3.5的表面形成灰层，以CO为主的气态组分则透过孔隙进入高温滤管3.5内部，从下向上流动最后汇集到顶部集气箱3.11，并经出气口3.10排出，供石灰石煅烧使用。当高温滤管3.5表面积聚的灰层达到一顶厚度后，停止输入高温炉气，同时打开脉冲阀3.9，这样气包3.7贮存的压缩氮气便迅速进入脉冲吹气管3.12，再进入均匀布置并被固定的各高温滤管3.5，反向吹落灰层，进而实现高温滤管3.5的再生。脱落的灰分沉积到下部灰斗3.3，之后通过出灰器3.1排出。如此周期操作，半间歇运行。
Claims (3)
1. 一种密闭电石炉高温炉气综合利用系统，其密闭电石炉(1)的两个进口分别与供给生石灰的双筒石灰窑(4)和供给焦炭的烘干机(5)相连，密闭电石炉(1)的一个出口与用于电石粉碎的磨碎机(6)相连。其特征在于：机力风冷器(2)的进口和出口分别与密闭电石炉(1)的另一出口及高温炉气净化装置(3)的进口相连接，高温炉气净化装置(3)的两个出口分别与双筒石灰窑(4)的一个进口和灰分压球机(7)相连接，双筒石灰窑(4)还与烘干机(5)的一个进口相连。
2. 根据权利要求1所述的一种密闭电石炉高温炉气综合利用系统，其特征在于：所述的高温炉气净化装置(3)它具有密闭立式圆筒形过滤室(3.6)，过滤室(3.6)上部设有集气箱(3.11)，集气箱(3.11)侧面设有出气口(3.10)，过滤室(3.6)下侧面设有进气口(3.4)，过滤室(3.6)底部与灰斗(3.3)相连，灰斗(3.3)侧面设有检查孔(3.2)，灰斗(3.3)下端设有出灰器(3.1)，过滤室(3.6)内空间均匀布置有多根高温滤管(3.5)，高温滤管(3.5)固定在多孔支撑板(3.8)上，所有高温滤管(3.5)的末端通过对应脉冲吹气管(3.12)接脉冲阀(3.9)后与气包(3.7)连通，整个装置由过滤室(3.6)下部的耳座(3.13)支撑。
3. 根据权利要求2所述的一种密闭电石炉高温炉气综合利用系统，其特征在于所述的高温滤管(3.5)由耐高温、耐腐蚀、高强度的发泡硅酸铝纤维材料制成，高温滤管(3.5)能透过气体，截留灰分，其下端管口封闭，上端管口敞开。
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