CN106276905B - 电石显热回收的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电石显热回收的装置及方法。包括：与电石炉相连通的换热器、热量利用单元；所述换热器包括壳体、液态电石造粒器、利用低温惰气换热的换热部、第一通孔、第二通孔、用于输进换热前惰气的进气管、用于输出换热后惰气的排气管；所述壳体内部自上而下固定设置有所述液态电石造粒器、所述换热部，所述换热部出风风向朝向所述液态电石造粒器；所述第一通孔、所述第二通孔设置于所述壳体上，所述进气管通过所述第一通孔分别与所述换热部、所述液态电石造粒器相连通；所述排气管通过所述第二通孔与利用换热后惰气的所述热量利用单元连通。对高达高温的电石显热得到了有效利用，利用率可达90％，降低了电石生产的工序和能耗。
Description
技术领域
本发明属于电石领域，具体涉及一种电石显热回收的装置及方法。
背景技术
我国电石行业经过50多年的发展，无论产能还是产量都跃居世界首位，并呈高速上升趋势。近年来，由于过度投资、盲目发展，加之受到市场、原料、能源、环保等多方面的制约，优胜劣汰的阵势越来越明显。
当前电石生产存在的主要问题是能耗高、污染严重、资源浪费、成本高、经济效益差、经济指标落后。传统电石行业成为高能耗、高污染、高成本的三高行业之一。生产模式粗放，不重视环保、节能。尤其是出电石炉的液态电石，温度高达2000℃，目前没有一种行之有效的技术途径，可以安全有效地把温度高达2000℃左右的电石显热快捷的回收下来，基本上采用自然冷却成固态电石的方法，但是该方法的缺点是大量的热得不到有效利用，热量损失严重。
传统电石生产过程中，每1h出一次电石。高温液态电石由出炉口浇入电石锅中，在电石小车的牵引下，沿轨道运至冷却区域自然空冷，冷却3～4h后，吊车将结壳高温电石吊离电石锅，运抵空冷区继续冷却24～36h。轨道冷却过程需要占用大量时间和空间，致使出炉系统需要至少布置两个跨列，轨道上布满电石锅，厂房面积无法得到有效利用，一次投资巨大，且生产节奏也无法进一步提升。同时，在这样的操作模式下，无法对电石显热做进一步利用，能量浪费明显。
现有技术中公开了一种电石炉出炉冷却系统，包括电石罐、冷却室、排电石装置、重力沉降槽、循环风机、除尘系统和余热锅炉，所述电石出炉后经预冷被送入电石罐，并由台车运送到电石破碎冷却室，进行破碎的同时通入惰性气体冷却电石，冷却至150℃通过排电石装置排出电石。所述惰性气体经与热电石换热后由冷却室上部环形通道进入重力沉降槽，去除颗粒粉尘后进入余热锅炉，通过余热锅炉生产高温高压蒸汽；惰性气体通过余热锅炉后温度降至170℃左右，再经旋风除尘器系统分离粉尘后，由循环风机送回冷却室循环使用。该技术具有电石显热回收率低、电石冷却后直径大的缺点。
现有技术还公开了一种熔融电石发电系统，包括电石入设备、能量转换设备、电石卸出设备以及发电设备，其中，电石装入设备、电石卸出设备以及发电设备均与能量转换设备相连通。该方案提出了用熔融电石余热发电的技术路线和系统，用余热锅炉生产高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，可回收熔融电石的全部显热，解决了余热的出路，生产1吨电石耗电约3400kw，1吨电石显热可发电约340kw，能降低用电量的10％；提出了密封仓的概念以及装入、卸出电石车的技术方案，实现了电石车入、出密封仓时循环风不间断并且风量风温稳定和循环风不外泄，冷风不进入的目的。但是该技术电石显热利用率还是不够高，没有摆脱传统的电石余热利用思路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电石显热回收的装置及方法，解决现有技术中电石熔体出料及冷却过程中浪费大量热量的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电石显热回收装置，包括：与电石炉相连通的换热器、热量利用单元；
所述换热器包括壳体、液态电石造粒器、利用低温惰气换热的换热部、第一通孔、第二通孔、用于输进换热前惰气的进气管、用于输出换热后惰气的排气管；所述壳体内部自上而下固定设置有所述液态电石造粒器、所述换热部，所述换热部出风风向朝向所述液态电石造粒器；
所述第一通孔、所述第二通孔设置于所述壳体上，所述进气管通过所述第一通孔分别与所述换热部、所述液态电石造粒器相连通；所述排气管通过所述第二通孔与利用换热后惰气的所述热量利用单元连通。
进一步地，所述换热部呈锥形结构，所述换热部上开有多个用于输出低温惰气的出气孔。
进一步地，所述换热部进一步包括一级惰气分布器、二级惰气分布器，所述一级惰气分布器设置于靠近所述液态电石造粒器一侧，所述二级惰气分布器设置于远离所述液态电石造粒器一侧，所述热量利用单元出口端与所述二级惰气分布器的所述进气管相连通。
进一步地，所述液态电石造粒器包括：液体分布器和具有翻转轴的液态电石成型板，自上而下固定设置有所述液体分布器、所述进气管与所述液态电石成型板。
进一步地，所述液态电石成型板通过翻转轴固定在所述壳体上，所述液态电石成型板通过所述翻转轴进行翻转；
所述液态电石成型板外表面设置有多个液态电石成型臼，每个相邻的所述液态电石成型臼之间设置有连接沟槽，所述连接沟槽用于连通所述液态电石成型臼，将落入电石成型臼的液态电石分布均匀。
进一步地，还包括气体深冷装置，所述气体深冷装置进口端与所述热量利用单元的出口端相连通，所述气体深冷装置出口端与所述进气管相连通。
进一步地，所述热量利用单元包括废热锅炉系统。
本发明的目的之二提供一种采用上述装置回收电石显热的方法，所述电石显热回收方法包括以下步骤：
步骤一，从电石炉排出高温的液态电石，所述液态电石进入换热器上端，经过液态电石造粒器，获得电石滴；
步骤二，所述电石滴经过向起到换热作用的低温的惰气和换热部，所述电石滴冷却为固态电石块，所述低温的惰气温度升高，获得高温的惰气，进入排气管；
步骤三，换热后的固态电石块沿所述换热器底部排出；所述高温的惰气进入热量利用单元，实现发电或蒸汽抽凝。
进一步地，所述步骤三还包括：所述高温的惰气向所述热量利用单元提供热能后，所述高温的惰气排出所述热量利用单元，进入气体深冷装置，进行深冷，获得深冷后的惰气，所述深冷后的惰气进入所述换热部。
进一步地，所述步骤三还包括：所述高温的惰气向所述热量利用单元提供热能后，一部分进入所述二级惰气分布器。
本发明的有益效果在于，电石炉连通的换热器、热量利用单元，对高达高温的电石显热得到了有效利用，利用率可达90％，极大的降低了电石生产的工序和能耗。并且利用液态电石造粒器，将液态电石先变为液态电石滴、再变为固态颗粒，将液态电石造粒成型，省去了高能耗、高污染的电石粉碎工序，节能环保。
附图说明
图1是本发明一个实施例中的电石显热回收装置的结构示意图；
图2是本发明一个实施例中的电石显热回收装置的结构示意图；
图3是本发明一个实施例中的液态电石成型板的结构示意图；
图4是本发明实施例方法的步骤流程图。
图中：
100.电石炉；200.换热器；201.壳体；202.液态电石造粒器；2021.液体分布器；2022.液态电石成型板；2023.翻转轴；2024.液态电石成型臼；2025.连接沟槽；203.换热部；2031.一级惰气分布器；2032.二级惰气分布器；204.进气管；205.排气管；300.热量利用单元；400.气体深冷装置。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种电石显热回收装置，具体装置的结构图如图1所示，包括：与电石炉100相连通的换热器200、热量利用单元300。
所述换热器200包括壳体201、液态电石造粒器202、利用低温惰气换热的换热部203、第一通孔、第二通孔、用于输进换热前惰气的进气管204、用于输出换热后惰气的排气管205；所述壳体201内部自上而下固定设置有所述液态电石造粒器202、所述换热部203，所述换热部出风风向朝向所述液态电石造粒器202。
其中，所述进气管204伸入所述换热器、用于换热功能的部分上开有喷嘴。进气管204进入换热器200有两路，一路与换热部203连通，另一路与液态电石造粒器202连通。
电石炉连通的换热器、热量利用单元，对高达2000℃的电石显热得到了有效利用，利用率可达90％，极大的降低了电石生产的工序和能耗。并且利用液态电石造粒器，将液态电石先变为液态电石滴、再变为固态颗粒，将液态电石造粒成型，省去了高能耗、高污染的电石粉碎工序，节能环保。成型的电石可直接运输至电石造气(乙炔气)工段，省去电石粉碎环节，极大地简化了电石工艺。
所述第一通孔、所述第二通孔设置于所述壳体上201，所述进气管204通过所述第一通孔分别与所述换热部203、所述液态电石造粒器202相连通；所述排气管205通过所述第二通孔与利用换热后惰气的所述热量利用单元300连通。
在一些说明性实施例中，如图1所示，所述换热部203呈锥形结构，所述换热部203上开有多个用于输出低温惰气的出气孔。
在一些说明性实施例中，如图1所示，所述换热部203进一步包括一级惰气分布器2031、二级惰气分布器2032，所述一级惰气分布器2031设置于靠近所述液态电石造粒器202一侧，所述二级惰气分布器2032设置于远离所述液态电石造粒器202一侧，所述热量利用单元300出口端与所述二级惰气分布器2032的所述进气管204相连通。
其中，所述换热部203的惰气分布器可以为多个。由于电石显热回收因温度差近2000℃，从节能、高效的角度出发，优选地，采用两段换热，即换热部203包括一级惰气分布器2031、二级惰气分布器2032。一级惰气分布器2031换热量Q1包括液态电石的潜热和固相电石的显热，二级惰气分布器2032换热量Q2只包括固相电石的显热，Q1＞Q2，进入一级惰气分布器2031的惰气的温度可低于进入二级惰气分布器2032的温度，进入一级惰气分布器2031的惰气的压力可低于进入二级惰气分布器2032的压力。
如图2所示，在一些说明性实施例中，所述液态电石造粒器202包括：液体分布器2021和具有翻转轴的液态电石成型板2022，自上而下固定设置有所述液体分布器2021、所述进气管204与所述液态电石成型板2022。
其中，上述进气管伸入换热器内部的部分为盘管，盘管上设置有多个喷嘴，用于喷出低温的惰气，冷却液态电石。喷嘴的方向朝向液态电石成型板2022。
在一些说明性实施例中，如图3所示，所述液态电石成型板2022通过翻转轴2023固定在所述壳体201上，所述液态电石成型板2022通过所述翻转轴2023进行翻转。
其中，所述翻转轴2023由现有技术中的旋转调速装置控制旋转频率、速度等参数。
所述液态电石成型板2022外表面设置有多个液态电石成型臼2024，每个相邻的所述液态电石成型臼2024之间设置有连接沟槽2025，所述连接沟槽2025用于连通所述液态电石成型臼2024，将落入电石成型臼2024的液态电石分布均匀。
其中，连接沟槽2025保证了液态电石在液态电石成型臼2024内的分布均匀性。
在一些说明性实施例中，如图1所示，还包括气体深冷装置400，所述气体深冷装置400进口端与所述热量利用单元300的出口端相连通，所述气体深冷装置400出口端与所述进气管204相连通。
其中，所述气体深冷装置400对惰气进行深冷，变为低温的惰气，温度控制在-20℃～-5℃。
在一些说明性实施例中，所述热量利用单元300包括废热锅炉系统。
其中，经过热量利用单元300的惰气温度控制在50℃～100℃
在一些说明性实施例中，如图4所示，一种采用上述装置回收电石显热的方法，所述电石显热回收方法包括以下步骤：
S101，从电石炉100排出高温的液态电石，所述液态电石进入换热器200上端，经过液态电石造粒器202，获得电石滴。
其中，所述高温的液态电石温度1700-2100℃。电石炉100排出2000℃的液态电石，经过液态电石造粒器202，把液态电石变成50～80mm的电石滴。
S102，所述电石滴经过向起到换热作用的低温的惰气和换热部203，所述电石滴冷却为固态电石块，所述低温的惰气温度升高，获得高温的惰气，进入排气管205。
其中，惰气包括：氖气、氩气。低温的惰气温度为-20℃～5℃。低温的惰气压力范围为0.5～5kg/cm2。压力可根据实际生产需要进行调节。高温的惰气温度范围为1500℃～1900℃。
电石滴进入换热部203，经低温的惰气激冷。低温的惰气逆向与电石滴接触，延缓了电石滴的下降速度，增加了电石滴与低温的惰气换热时间，同时在表面张力作用下，保证电石滴由液态变为室温固态电石块。电石滴经过一级惰气分布器2031，由液态变为900℃～1100℃球状固态电石块。900℃～1100℃球状固态电石块经过一级惰气分布器2031进入二级惰气分布器2032，继续换热，使900℃～1100℃球状固态电石块温度降至室温固态电石块，排出换热器200。球状固态电石块粒度50～80mm。室温的温度范围为16℃-28℃。
S103，换热后的固态电石块沿所述换热器200底部排出；所述高温的惰气进入热量利用单元300，实现发电或蒸汽抽凝。
其中，高温的惰气进入热量利用单元300，实现发电或蒸汽抽凝。
在一些说明性实施例中，所述S103还包括：所述高温的惰气向所述热量利用单元300提供热能后，所述高温的惰气排出所述热量利用单元300，进入气体深冷装置400，进行深冷，获得深冷后的惰气，所述深冷后的惰气进入所述换热部203。
其中，所述高温的惰气排出所述热量利用单元300经过深冷、加压后，回到换热部203，作为补充气体，继续进行换热。
在一些说明性实施例中，所述S103还包括：所述高温的惰气向所述热量利用单元300提供热能后，一部分进入所述二级惰气分布器2032。
其中，所述高温的惰气向所述热量利用单元300提供热能后，温度范围为50℃～100℃；压力范围为0.5～2kg/cm2；压力可根据实际生产需要进行调节。
实施例1
从电石炉100排出高温的液态电石，经液体分布器2021均匀分布到液态电石成型板2022上的液态电石成型臼2024中。当液态电石布满液态电石成型臼2024后，停止放液。液态电石成型臼2024内的液态电石在所述进气管204喷出的低温的惰气下冷却成1500℃电石滴。旋转调速装置启动，通过翻转轴2023控制液态电石成型板2022进行180度旋转，1500℃电石滴向下抛落，进入换热部203，进行换热、降温。从电石炉100排出高温的液态电石，继续向液态电石成型板2022上放料。其中，液态电石成型板2022正反两面均设液态电石成型臼2024和连接沟槽2025。换热后的惰气变为高温的惰气，进入热量利用单元300，实现发电或蒸汽抽凝。
实施例2
以年产20万吨的电石生产线为例，电石炉为密闭电石炉，每小时出电石25吨，电石的出炉温度2100℃。
常温电石密度为2.22吨/立方，温度2000℃的电石密度按2.1计。
从电石炉100排出的2000℃的液态电石，经密封自流到液态电石造粒器202，经液体分布器2021均匀分布到液态电石成型板2022上的液态电石成型臼2024内，液态电石成型臼2024的连接沟槽2025使液态电石成型臼2024两两连通，便于液态电石均匀布料，液态电石成型臼2024内布满液态电石后，停止放液。
压力5kg/cm2、温度达-5℃的低温的惰气经进气管204引入环形冷却气盘管上的喷嘴喷出；把2000℃液态电石逐步冷却成1500℃的电石滴。
翻转轴2023带动液态电石成型板2022进行180度旋转，液态电石成型臼2024内的电石滴抛落到换热部203。液态电石继续放料，开始第二个循环的电石造粒。
压力5kg/cm2、温度达-5℃的低温的惰气经换热部203中的一级惰气分布器2031，向上喷出，与电石滴逆向接触，实现电石滴与低温的惰气换热。电石滴在一定压力下，延缓了下降速度，为电石滴与低温的惰气换热提供了充足的时间。
电石滴在一级惰气分布器2031的部分换热降温后，温度由1500℃降低到1000℃，变为固态电石；
换热后，升温的惰气汇集从换热器200的上部排出，排出的温度达1800℃，称为热惰气；
1000℃的固态电石从四周一级惰气分布器2031四周的环形通道下落。
下落的固态电石粒，与从二级惰气分布器2032底部向上喷出的惰气进行换热。此时从二级惰气分布器2032底部向上喷出的惰气温度50℃，压力2kg/cm2。二级惰气分布器2032实现气体的均匀分布。
换热后，升温的惰气温度达900℃，与上述热惰气汇集，从换热器200的上部的排气管205排出，进入废热锅炉系统，发电。
从废热锅炉系统返回的惰气经加压，其中五分之二回二级惰气分布器2032作为换热用的惰气；五分之三经气体深冷装置400、加压系统分别返回一级惰气分布器2031作为换热用的惰气、返回液态电石造粒器202作为换热用的惰气；
固态电石粒经二级惰气分布器2032四周的环形通道下落，温度达80℃，从换热器下部排出。
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。
Claims (9)
1.一种电石显热回收装置，其特征在于，包括：与电石炉相连通的换热器、热量利用单元；
所述换热器包括壳体、液态电石造粒器、利用低温惰气换热的换热部、第一通孔、第二通孔、用于输进换热前惰气的进气管、用于输出换热后惰气的排气管；所述壳体内部自上而下固定设置有所述液态电石造粒器、所述换热部，所述换热部出风风向朝向所述液态电石造粒器；
所述第一通孔、所述第二通孔设置于所述壳体上，所述进气管通过所述第一通孔分别与所述换热部、所述液态电石造粒器相连通；所述排气管通过所述第二通孔与利用换热后惰气的所述热量利用单元连通。
2.根据权利要求1所述的电石显热回收装置，其特征在于，所述换热部呈锥形结构，所述换热部上开有多个用于输出低温惰气的出气孔。
3.根据权利要求2所述的电石显热回收装置，其特征在于，所述换热部进一步包括一级惰气分布器、二级惰气分布器，所述一级惰气分布器设置于靠近所述液态电石造粒器一侧，所述二级惰气分布器设置于远离所述液态电石造粒器一侧，所述热量利用单元出口端与所述二级惰气分布器的所述进气管相连通。
4.根据权利要求3所述的电石显热回收装置，其特征在于，所述液态电石造粒器包括：液体分布器和具有翻转轴的液态电石成型板，自上而下固定设置有所述液体分布器、所述进气管与所述液态电石成型板。
5.根据权利要求4所述的电石显热回收装置，其特征在于，所述液态电石成型板通过翻转轴固定在所述壳体上，所述液态电石成型板通过所述翻转轴进行翻转；
所述液态电石成型板外表面设置有多个液态电石成型臼，每个相邻的所述液态电石成型臼之间设置有连接沟槽，所述连接沟槽用于连通所述液态电石成型臼，将落入电石成型臼的液态电石分布均匀。
6.根据权利要求1所述的电石显热回收装置，其特征在于，还包括气体深冷装置，所述气体深冷装置进口端与所述热量利用单元的出口端相连通，所述气体深冷装置出口端与所述进气管相连通。
7.根据权利要求1所述的电石显热回收装置，其特征在于，所述热量利用单元包括废热锅炉系统。
8.一种用权利要求1-7之一所述装置回收电石显热的方法，其特征在于，所述电石显热回收方法包括以下步骤：
步骤一，从电石炉排出高温的液态电石，所述液态电石进入换热器上端，经过液态电石造粒器，获得电石滴；
步骤二，所述电石滴经过向起到换热作用的低温的惰气和换热部，所述电石滴冷却为固态电石块，所述低温的惰气温度升高，获得高温的惰气，进入排气管；
步骤三，换热后的固态电石块沿所述换热器底部排出；所述高温的惰气进入热量利用单元，实现发电或蒸汽抽凝。
9.根据权利要求8所述的电石显热回收方法，其特征在于，所述步骤三还包括：所述高温的惰气向所述热量利用单元提供热能后，所述高温的惰气排出所述热量利用单元，进入气体深冷装置，进行深冷，获得深冷后的惰气，所述深冷后的惰气进入所述换热部。
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