CN106430204A - 一种热处理和氧热还原一体电石冶炼炉 - Google Patents

一种热处理和氧热还原一体电石冶炼炉 Download PDF

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郭启海
丁力
张顺利
路丙川
董宾
赵小楠
刘维娜
许修强
吴道洪
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Abstract

本发明公开一种热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，包括热处理段、热料输送管和氧热还原段；氧热还原段设置在热处理段的下方，热处理段的热料出口通过热料输送管连接氧热还原段的热料入口，氧热还原段的尾气出口连接热处理段的高温气体入口。本发明的电石冶炼炉实现了物料的热解和电石冶炼一体化完成，利用热解后的热态物料生产电石，降低了生产电石的煤耗和氧耗，回收利用电石尾气余热，提高了电石冶炼炉的能源利用率。

Description

一种热处理和氧热还原一体电石冶炼炉
技术领域
本发明属于电石生产设备技术领域，尤其涉及一种热处理和氧热还原一体的电石冶炼炉。
背景技术
电石的生产方法有氧热法和电热法两种，目前工业上一般采用电热法生产电石，即焦炭(C)和氧化钙(CaO)在电石炉内，利用电弧高温(＞2000℃)熔化反应而生成电石，电热法制备电石的特点是采用块状原料进料和利用电能生产电石，它存在反应速率慢、反应时间长、反应温度高，耗电量大，电石产量低、粉尘和尾气治理困难的问题。正是由于传统电石生产技术存在“高投入、高污染、高电耗”的缺点，不符合节能减排和可持续发展的要求，因此其发展受限。
氧热法是在氧的存在下，使部分碳发生氧化反应，产生的高温热量使剩余碳和钙发生反应生成电石，该法由于具有反应时间短、反应温度低、污染小的优点逐渐被重视。
目前的氧热法生产电石生产系统，使用的热解单元和电石冶炼单元相对独立，两个单元之间没有能量耦合，系统能耗大；氧热法电石炉排出的高温尾气的热能没有得到有效利用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种可实现物料的热处理和氧热还原一体的电石冶炼炉，以粉状含碳物和粉状石灰为原料，利用热解后的热态物料生产电石，降低了电石生产的氧耗和煤耗，将氧气喷嘴设置在氧热还原段的顶部，有利于尾气的收集；回收利用电石尾气余热，进一步提高了电石冶炼炉的能量利用率。
本发明提出一种热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，包括热处理段、热料输送管和氧热还原段；
所述热处理段包括气体分布器、原料入口和热料出口，所述气体分布器设置在所述热处理段内腔底部，所述气体分布器包括多层布气管网，各层布气管网之间互相连通，所述布气管网由相互交错成网状且互相连通的布气管组成，所述布气管下部设有布气孔，所述气体分布器包括设置在所述热处理段底部的侧壁上的高温气体入口；
所述氧热还原段包括热料入口、氧气喷嘴、尾气出口和电石液出口，所述热料入口和尾气出口分别设置在所述氧热还原段顶部的两侧，所述氧气喷嘴设置在所述氧热还原段热料入口侧的顶部；
所述氧热还原段设置在所述热处理段的下方，所述热处理段的热料出口通过所述热料输送管连接所述氧热还原段的热料入口，所述尾气出口连接所述高温气体入口。
将氧气喷嘴设置在氧热还原段的热料入口侧的顶部，喷入方向和原料热处理段的物料进入氧热还原段的方向交叉，使氧气直接与物料流动状态接触，利于氧气和碳料混合以及均匀的发生部分氧化反应，形成的高温熔融物料液滴(或者半液滴)直接落入熔融反应区。该布置没有料层区形成，只有熔融反应区和气体溢出区，炉内料层结构简单，有利于反应尾气从氧热还原段溢出。
作为本发明优选的方案，所述热处理段进一步包括油气采集口，所述油气采集口位于所述热处理段的上部侧壁上。
具体的，所述气体分布器的相邻布气管网之间竖直方向的距离为500mm～2000mm。
进一步的，所述布气管相互交错成方格网状。
更进一步的，所述布气管方格的边距为300mm～600mm。
优选的，所述布气管的直径为50mm～100mm。
作为优选的方案，所述布气孔的直径为4mm～6mm。
作为优选的方案，所述气体分布器进一步包括布气罩，所述布气罩固定在所述布气管上方。
作为本发明优选的方案，所述热处理段的原料入口设置在所述热处理段的顶部。
作为优选的方案，所述氧热还原段的氧气喷嘴数量为多个。
本发明的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，采用碳热法提供冶炼能量，能耗成本低；实现了物料热解和电石冶炼相结合，可将热解后的热态物料直接用于冶炼生产电石，充分利用热解后物料的显热，降低电石冶炼的氧耗和煤耗；将高温电石尾气作为物料热处理的热源，进行余热回收，进一步提高系统能量利用率，降低系统能耗；氧气喷嘴的位置设置使得氧热还原段内的料层结构简单，有利于电石尾气的收集和溢出。
附图说明
图1是本发明实施例热处理和氧热还原一体电石冶炼炉的示意图。
图中：
100-热处理段，101-原料入口，102-热料出口，103-油气采集口，104-气体分布器，105-高温气体入口；
200-热料输送管；
300-氧热还原段，301-热料入口，302-氧气喷嘴，303-尾气出口，304-电石液出口，305-熔融反应区，306-气体溢出区。
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。
如图1所示，本发明实施例提出一种热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，包括热处理段100、热料输送管200和氧热还原段300。
热处理段100包括原料入口101、热料出口102、油气采集口103、气体分布器104。
热处理段100的上部和下部为锥形，中间为圆柱形，这样的形状物料进出热处理段，并便于物料的热解。
原料入口101设置在热处理段100的顶部。原料入口101的位置便于物料进入热处理段。
热料出口102设置在热处理段锥形的底部，热料出口102的位置有利于热解后的物料排出热处理段。
油气采集口103位于热处理段的上部锥形侧壁上。油气采集口103的数量为一个或多个，其具体数量根据实际使用情况确定。
气体分布器104设置在热处理段内腔底部。气体分布器104包括多层布气管网，各层布气管网之间互相连通，布气管网由相互交错成网状且互相连通的布气管组成，布气管下部设有布气孔，气体分布器包括设置在热处理段底部的侧壁上的高温气体入口105。
在本发明实施例中，气体分布器105的相邻布气管网水平面之间的距离为1000mm。相邻布气管网之间的距离根据实际使用中物料的不同，热解炉型号的大小可适当调整，优选的相邻布气管网水平面之间竖直方向的距离为500mm～2000mm。
进一步的，布气管相互交错成方格网状。方格的网状布气管更有利于物料的均匀受热。布气管方格的边距为500mm，在实际使用中，根据实际要求布气管方格的边距优选为300mm～600mm。
作为本发明实施例优选的方案，布气管的直径为80mm。布气管的直径过小不利于高温气体的通入；布气管的直径过大，则气体分布器所占的体积过大，优选的布气管的直径为50mm～100mm。
作为优选的方案，布气孔的直径为5mm。根据热解炉原料处理能力及高温气体通入量可灵活设计布气孔数量及设计孔径，优选的孔径为4mm～6mm。
本发明实施例中，气体分布器进一步包括布气罩，布气罩为三角板，扣在布气管上，起到保护布气管道不会摩擦受损，有利于热解物料分布的作用。
氧热还原段300为长方体反应器，包括热料入口301、氧气喷嘴302、尾气出口303和电石液出口304。热料入口301和尾气出口303分别设置在氧热还原段顶部的两侧，氧气喷嘴302设置在氧热还原段热料入口侧的顶部，电石液出口304设置在氧热还原段底部。
氧气喷嘴302的数量为一个或多个，根据实际使用工况确定。
氧气喷嘴由氧热还原段顶部倾斜插入，喷入方向与热料输送入氧热还原段的输送方向呈交叉接触。氧热还原段按照物料形态自然形成两个区域，熔融反应区305为高温熔融形成的液体物料区，气体溢出区306为电石冶炼过程中产生的尾气富集区。其中，尾气出口303必须设置在气体溢出区306，电石液出口304必须设置在熔融反应区305。
氧气喷嘴302的设置可使氧气直接与物料流动状态接触，利于氧气和碳料混合以及均匀的发生部分氧化反应，形成的高温熔融物料液滴(或者半液滴)直接落入熔融反应区305。该布置没有料层区形成，只有熔融反应区和气体溢出区，炉内料层的结构简单，便于反应尾气从氧热还原段溢出，提高尾气的收集效率。
氧热还原段300设置在热处理段100的下方，热处理段的热料出口102通过热料输送管200连接氧热还原段的热料入口301，尾气出口303连接高温气体入口105。
尾气出口303排出的高温电石尾气通过高温气体入口105进入热处理段，作为物料热处理的热源。这种方式，回收了高温电石尾气的余热，进一步提高系统能量利用率。
热处理段100通过热料输送管200与氧热还原段300联通，氧热还原段300设置在热处理段100的下方，可将高温的热解物料直接输送进氧热还原段300，大大降低了系统能耗。
本发明实施例的碳热电石生产设备使用的碳基原料为煤炭、轮胎、生物质等含碳物质，钙基原料为石灰(CaO)、烧碱(Ca(OH)2)、石灰石(CaCO3)、电石渣等含钙物质，碳基原料和钙基原料粒径需破碎至6mm以下，原料成本低。
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 (10)

1.一种热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，包括热处理段、热料输送管和氧热还原段；
所述热处理段包括气体分布器、原料入口和热料出口，所述气体分布器设置在所述热处理段内腔底部，所述气体分布器包括多层布气管网，各层布气管网之间互相连通，所述布气管网由相互交错成网状且互相连通的布气管组成，所述布气管下部设有布气孔，所述气体分布器包括设置在所述热处理段底部的侧壁上的高温气体入口；
所述氧热还原段包括热料入口、氧气喷嘴、尾气出口和电石液出口，所述热料入口和尾气出口分别设置在所述氧热还原段顶部的两侧，所述氧气喷嘴设置在所述氧热还原段热料入口侧的顶部；
所述氧热还原段设置在所述热处理段的下方，所述热处理段的热料出口通过所述热料输送管连接所述氧热还原段的热料入口，所述尾气出口连接所述高温气体入口。
2.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述热处理段进一步包括油气采集口，所述油气采集口位于所述热处理段的上部侧壁上。
3.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述气体分布器的相邻布气管网之间竖直方向的距离为500mm～2000mm。
4.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述布气管相互交错成方格网状。
5.根据权利要求4所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述布气管方格的边距为300mm～600mm。
6.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述布气管的直径为50mm～100mm。
7.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述布气孔的直径为4mm～6mm。
8.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述气体分布器进一步包括布气罩，所述布气罩固定在所述布气管上方。
9.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述热处理段的原料入口设置在所述热处理段的顶部。
10.根据权利要求1所述的热处理和氧热还原一体电石冶炼炉，其特征在于，所述氧热还原段的氧气喷嘴数量为多个。
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