CN107055538A - 一种电石渣回收利用的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电石渣回收利用的系统及方法。该系统包括预处理单元、热解炉、电石炉和乙炔发生装置；预处理单元包括焙烧装置和造球装置；造球装置的球形料出口连接热解炉的球形料入口，热解炉的固体物料出口连接电石炉的进料管，电石炉的电石出口连接乙炔发生装置的电石入口，乙炔发生装置的电石渣出口连接焙烧装置的钙基原料入口。本发明通过在电石炉的热层区设置排气管，避免了镁在电石炉中的氧化反应；利用生产乙炔所剩余的电石渣，作为钙基原料，节约生产成本。
Description
技术领域
本发明属于电石生产技术领域，尤其涉及一种电石渣回收利用的系统及方法。
背景技术
电石是一种重要的化工原料，目前，工业上生产电石的方法主要是电热法。其先把符合电石生产需求的石灰和焦碳按规定的配比进行配料，然后用斗式提升机将炉料送至电石炉炉顶料仓，经过料管向电炉内加料，炉料在电炉内经过电极电弧垫和炉料的电阻热反应生成电石，电石定时出炉，放至电石锅内，经冷却后，破碎成一定规格要求的粒度，即得到成品电石。
在电石的生产过程中，原料中的杂质对生产影响严重。原料中的杂质主要包括氧化镁、氧化硅、氧化铁、氧化铝等，当炉料在电炉内反应生成碳化钙的同时，各种杂质也进行反应。各种杂质的反应不仅消耗电能和碳材，而且影响操作，破坏炉底，特别是氧化镁在熔融区迅速还原成金属镁，而使熔融区成为一个强烈的高温还原区，镁蒸气从这个炽热的区域大量逸出时，其中一部分镁与一氧化碳立即起反应，生成氧化镁放出强热形成高温，局部硬壳遭到破坏，使带有杂质的液态电石侵蚀炉底。
利用电石生产乙炔时，会排放出大量的电石渣，其主要化学成份为Ca(OH)。目前对于无法利用的固体废弃物的处理方法大多采用填埋法，占用了大量土地，企业需支付大量的征地与管理费用，而且还会通过渗透污染填埋场周边的水源，使水源、土地碱化，对生存环境造成危害。
发明内容
为了解决上述问题，本发明期望提出一种在电石生产时，可避免杂质中的镁在炉体内发生氧化反应的系统及方法，同时利用生产乙炔的电石渣作为钙基原料生产电石，节约原料，降低生产成本。
本发明的目的之一是提供一种电石渣回收利用的系统，包括预处理单元、热解炉、电石炉和乙炔发生装置；
所述预处理单元包括焙烧装置和造球装置；所述焙烧装置包括钙基原料入口和造球钙料出口；所述造球装置包括造球原煤入口、造球钙料入口和球形料出口；所述焙烧装置的造球钙料出口连接所述造球装置的造球钙料入口；
所述热解炉包括球形料入口和固体物料出口；
所述电石炉包括炉体、进料管、排气管和电石出口；所述炉体的内腔包括热层区，所述电石炉工作时，所述热层区的温度为1400～1600℃；所述进料管由所述炉体的顶部深入到所述炉体的内腔；所述排气管位于所述热层区，所述排气管穿过所述炉体的侧壁与外部连通；所述排气管包括挡板，所述挡板倾斜的固定在所述排气管的进气口；所述电石出口位于所述电石炉的底部；
所述乙炔发生装置包括电石入口、乙炔出口和电石渣出口；
所述造球装置的球形料出口连接所述热解炉的球形料入口，所述热解炉的固体物料出口连接所述电石炉的进料管，所述电石炉的电石出口连接所述乙炔发生装置的电石入口，所述乙炔发生装置的电石渣出口连接所述焙烧装置的钙基原料入口。所述乙炔发生装置采用干法乙炔工艺，电石渣出口与所述焙烧装置的钙基原料入口采用管带机相连。
进一步的，所述预处理单元还包括干燥装置，所述干燥装置包括原煤入口和造球原煤出口，所述干燥装置的造球原煤出口连接所述造球装置的造球原煤入口。
本发明的系统，进一步包括烟道和吸附装置；所述烟道包括尾气进口和烟气出口；所述吸附装置包括烟气入口；所述电石炉的排气管的出气口连接所述烟道的尾气进口，所述烟道的烟气出口连接所述吸附装置的烟气入口。
更进一步的，所述吸附装置进一步包括高温气出口，所述热解炉包括高温气入口，所述吸附装置的高温气出口连接所述热解炉的高温气入口。
作为本发明的优选方案，所述排气管的挡板与水平方向的夹角为30～60°。
本发明的另一目的是提供一种利用上述系统回收利用电石渣的方法，包括如下步骤：
A、将钙基原料送入焙烧装置进行焙烧，获得造球钙料；将所述造球钙料送入造球装置，与造球原煤混合造球，获得球形料；
B、将所述球形料送入热解炉，发生热解反应，获得固体物料；
C、将所述固体物料送入电石炉，加热至2100～2300℃，生成电石和含镁蒸气的尾气，将所述含镁蒸气的尾气排出所述电石炉；
D、将所述电石送入乙炔发生装置，获得乙炔和电石渣；
E、将所述电石渣作为钙基原料送入所述焙烧装置。
优选的，此焙烧装置采用热解气、电石炉尾气、天然气或其他可燃气体作为燃料。
进一步的，热解反应温度为500-900℃，优选为600-800℃。
优选的，在步骤A之前包括步骤：将原煤进行干燥，获得造球原煤；将所述造球原煤送入所述造球装置。
进一步的，本发明的方法还包括步骤：将排出所述电石炉的含镁蒸气的尾气通过烟道冷却，发生氧化反应，生成含氧化镁的烟气；将所述烟气送入吸附装置，吸附收集氧化镁，排出剩余的高温气。
更进一步的，本发明的方法还包括步骤：将所述高温气送入所述热解炉，作为热解反应的热源。
具体的，所述钙基原料包括石灰、石灰石、熟石灰和电石渣中的一种或多种。
本发明提供的电石渣回收利用的系统及方法，将排气管设置在电石炉的热层区，可以保证尾气中的镁蒸气不发生氧化反应，避免了料面结块和塌料的发生；排气管的进气口的管壁上设置有挡板，在料层内可形成局部空腔，尾气汇集到空腔内，便于收集后排出；利用除尘布袋吸附氧化镁，可获得高附加值副产品；吸附氧化镁剩余的高温气用于球形料的热解，实现了废气的再利用，降低生产成本；本发明的系统通过将电石炉尾气出口设置在电石炉中下部，使得电石炉尾气温度在1400～1600℃左右，则原料中的氧化镁经碳还原后，作为镁蒸气排出电石炉，实现在电石生产过程中脱除原料杂质的目的，从而提高电石渣纯度，有利于电石渣回用生产电石。利用生产乙炔剩余的电石渣，作为钙基原料，实现了废物的再利用。
附图说明
图1是本发明实施例的系统的示意图；
图2是本发明实施例的电石炉的结构示意图；
图3是本发明实施例的方法的流程图。
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，本发明实施例提供一种电石渣回收利用的系统，包括预处理单元1、热解炉2、电石炉3、烟道4、吸附装置5和乙炔发生装置6。本发明实施例的系统，电石炉3产生电石的同时排出含镁蒸气的尾气，对尾气进行处理后获得氧化镁，剩余的高温气可为热解炉的热解反应提供热量；利用生产乙炔剩余的电石渣，作为钙基原料，实现了废物的利用，节约生产成本。
预处理单元1包括干燥装置11、焙烧装置12和造球装置13。预处理单元1为热解炉提供原料。
干燥装置11包括原煤入口111和造球原煤出口112。干燥装置11用于对碳基原料原煤进行干燥，获得造球原煤。
焙烧装置12包括钙基原料入口121和造球钙料出口122。焙烧装置12可对钙基原料焙烧，获得造球钙料。
造球装置13包括造球原煤入口131、造球钙料入口132和球形料出口133，干燥装置11的造球原煤出口112连接造球装置13的造球原煤入口131，焙烧装置12的造球钙料出口122连接造球装置13的造球钙料入口132。干燥装置11产生的造球原煤和焙烧装置12产生的造球钙料，送入造球装置13，获得热解炉所需的球形料。
热解炉2包括球形料入口21、固体物料出口22和热解油气出口23，造球装置13的球形料出口133连接热解炉2的球形料入口21。球形料进入热解炉2后，受热发生热解反应，生成固体物料和热解油气。固体物料通过固体物料出口22排出热解炉2。热解油气通过热解油气出口23进行收集，对收集的热解油气进行处理后，可获得高附加值的油气产品。
如图2所示，电石炉3包括炉体31、电极32、进料管33、排气管34和电石出口35，热解炉2的固体物料出口连接电石炉3的进料管33。固体物料在电石炉3内，被加热到高温，发生反应，生成电石。电石出口35位于电石炉的底部，用于电石的排出。
炉体31的内部为空腔，在生产电石时，炉体31内空腔的温度由下向上逐步降低。根据生产电石时的腔内温度，将空腔由上至下依次分为料层区311、热层区312和反应区313，热层区的温度为1400～1600℃。在1400～1600℃的温度区间，可以保证尾气中的镁蒸气不与CO发生氧化反应。料层区311为物料的预热区，物料在料层区311与下部上升的气体进行热交换。反应区313的温度在2000℃左右，物料在此区域发生反应，生成电石，同时杂质中的氧化镁发生还原反应，生成镁蒸气。
电极32嵌入炉顶31的顶部，延伸到炉体31的空腔中，但不与炉底接触，为电石的生产提供能量。
进料管33由炉体的顶部深入到炉体31的内腔。进料管33用于将物料送入炉体内。进料管33布置在电极32的周围，可使得进入炉体的固体物料均匀的受热，有利于提高生产效率，节约能源。
排气管34位于热层区312，用于抽出含镁蒸气的尾气。排气管34穿过炉体31的侧壁与外部连通。排气管34包括挡板，所述挡板倾斜的固定在排气管34的进气口管壁上。挡板与水平面的夹角为30～60°，这样的设计可以在物料层中形成空腔区域，便于尾气汇集到空腔区域，从排气管排到炉外。
烟道4包括尾气进口41和烟气出口42，电石炉的排气管34连通烟道4的尾气进口41。通过排气管34排出炉体的含有镁蒸气的尾气进入烟道4，温度迅速下降，当含有镁蒸气的尾气温度降至1200℃以下时，发生反应：Mg+CO＝MgO+C，生成氧化镁。
吸附装置5包括烟气入口51和高温气出口52，烟道4的烟气出口42连接吸附装置5的烟气入口51。烟道4中产生的氧化镁与其他尾气一同进入吸附装置5，吸附装置5具有吸附功能，可吸附收集氧化镁，排出剩余的气体。本发明实施例的装置，不仅避免了电石原料中氧化镁杂质对电石生产的影响，而且可收集高附加值的副产物氧化镁，取得更大的经济效益。吸附的氧化镁由氧化镁出口53排出。
热解炉2上设有高温气入口24，吸附装置5的高温气出口52连接热解炉2的高温气入口24。吸附装置5吸附收集氧化镁后，将剩余的高温尾气送入热解炉2中，作为热解反应的热源，实现剩余高温气的再利用，节约生产成本。
乙炔发生装置6包括电石入口61、乙炔出口62和电石渣出口63，电石炉3的电石出口35连接乙炔发生装置6的电石入口61，乙炔发生装置6的电石渣出口63连接焙烧装置12的钙基原料入口121。电石炉3生产的电石进入乙炔发生装置6，生成乙炔，由乙炔出口62输送到储存罐进行储存。产生乙炔剩余的电石渣，作为钙基原料进入焙烧装置102，用于球形料的制备，充分利用了系统自身的产物，做到了物尽其用，降低生产成本。
如图3所示，另一方面，本发明实施例提供一种利用上述系统回收利用电石渣的方法，包括如下步骤：
1、将原煤进行干燥，获得造球原煤；将造球原煤送入造球装置。
2、将钙基原料送入焙烧装置进行焙烧，获得造球钙料；将造球钙料送入造球装置，与造球原煤混合造球，获得球形料，造球原煤和造球钙料的质量比为0.6～1.4:1，优选0.8～1:1。
3、将球形料送入热解炉，发生热解反应，获得固体物料。
4、将固体物料送入电石炉，加热至2100～2300℃，生成电石和含镁蒸气的尾气，将含镁蒸气的尾气排出电石炉。
5、将电石送入乙炔发生装置，获得乙炔和电石渣。
6、将电石渣作为钙基原料送入步骤2的焙烧装置。
7、将排出电石炉的含镁蒸气的尾气通过烟道冷却，发生氧化反应，生成含氧化镁的烟气；将烟气送入吸附装置，吸附收集氧化镁，排出剩余的高温气。
8、将高温气送入热解炉，作为热解反应的热源。
具体的，步骤2中的钙基原料包括石灰、石灰石、熟石灰和电石渣中的一种或多种。
在步骤3中，热解反应温度为500-900℃，优选为600-800℃，例如为650℃、700℃、750℃，本领域人员可根据具体情况选择。
电石渣中主要杂质为二氧化硅和氧化镁等，电石渣焙烧温度为600～800℃。
实施例1
中低阶粉煤，采用某地长焰煤，成分如表1，表中收到基是指收到煤炭的状态，一般煤炭在开采和运输过程中会喷淋大量水，所以，全水的测定是收到基的煤炭；干基是指将煤炭经过充分烘干后获得的煤炭基准，此时煤炭中基本没有水分。
表1长焰煤成分
| 项目 | 单位 | 数值 | 备注 |
| 全水 | wt％ | 5.33 | 收到基 |
| 固定碳 | wt％ | 55.7 | 干基 |
| 挥发分 | wt％ | 37.2 | 干基 |
| 灰分 | wt％ | 7.1 | 干基 |
对石灰石进行焙烧，获得石灰，石灰的成分如表2：
表2石灰成分
| TFe/％ | CaO/％ | MgO/％ | SiO2/％ | Al2O3/％ | MnO2/％ | SO3/％ | P2O5/％ | 其他/％ |
| 0.32 | 91.7 | 2.41 | 1.62 | 0.55 | 0.11 | 0.02 | 0.03 | 3.24 |
1、将长焰煤干燥后，与石灰混合均匀，长焰煤与石灰的质量比为0.93：1，获得混合物料，对混合物料进行造球处理，获得球形料。
2、将球形料送至热解炉，以吸附装置排出的高温气为热解热源，将球形料加热至700℃左右，发生热解反应，产出固体物料及高附加值的热解气和热解油。
3、将高温固体物料输送至密闭电石炉内，通过电极明弧放热将物料加热至2200℃左右，生产电石，同时产出的高温的含有镁蒸气的尾气；尾气通过设置于电石炉侧面中下部的排气管排出电石炉外，排气管上部设置水平向下的挡板，挡板与水平线角度为45°，电石炉中含镁蒸气的尾气出炉温度为1500℃左右。
4、含镁蒸气的尾气通过烟道后，温度降至1200℃左右，镁发生氧化反应，生成氧化镁。
5、含氧化镁的烟气进入吸附装置，获得副产含量约58％的高附加值氧化镁产品。产品电石中含碳化钙80.9％，发气量301L/kg。
6、电石炉产生的电石，经冷却后送至干法乙炔发生装置，产出乙炔和电石渣，乙炔经净化处理后送至储罐储存。
7、将电石渣送至焙烧装置，作为石灰原料使用，经700℃焙烧后获得石灰。
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)
1.一种电石渣回收利用的系统，其特征在于，包括预处理单元、热解炉、电石炉和乙炔发生装置；
所述预处理单元包括焙烧装置和造球装置；所述焙烧装置包括钙基原料入口和造球钙料出口；所述造球装置包括造球原煤入口、造球钙料入口和球形料出口；所述焙烧装置的造球钙料出口连接所述造球装置的造球钙料入口；
所述热解炉包括球形料入口和固体物料出口；
所述电石炉包括炉体、进料管、排气管和电石出口；所述炉体的内腔包括热层区，所述电石炉工作时，所述热层区的温度为1400～1600℃；所述进料管由所述炉体的顶部深入到所述炉体的内腔；所述排气管位于所述热层区，所述排气管穿过所述炉体的侧壁与外部连通；所述排气管包括挡板，所述挡板倾斜的固定在所述排气管的进气口；所述电石出口位于所述电石炉的底部；
所述乙炔发生装置包括电石入口、乙炔出口和电石渣出口；
所述造球装置的球形料出口连接所述热解炉的球形料入口，所述热解炉的固体物料出口连接所述电石炉的进料管，所述电石炉的电石出口连接所述乙炔发生装置的电石入口，所述乙炔发生装置的电石渣出口连接所述焙烧装置的钙基原料入口。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理单元进一步包括干燥装置，所述干燥装置包括原煤入口和造球原煤出口，所述干燥装置的造球原煤出口连接所述造球装置的造球原煤入口。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括烟道和吸附装置；
所述烟道包括尾气进口和烟气出口；
所述吸附装置包括烟气入口；
所述电石炉的排气管的出气口连接所述烟道的尾气进口，所述烟道的烟气出口连接所述吸附装置的烟气入口。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述吸附装置进一步包括高温气出口，所述热解炉包括高温气入口，所述吸附装置的高温气出口连接所述热解炉的高温气入口。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述排气管的挡板与水平方向的夹角为30～60°。
6.一种利用权利要求1～5任一所述系统回收利用电石渣的方法，其特征在于，包括步骤：
A、将钙基原料送入焙烧装置进行焙烧，获得造球钙料；将所述造球钙料送入造球装置，与造球原煤混合造球，获得球形料；
B、将所述球形料送入热解炉，发生热解反应，获得固体物料；
C、将所述固体物料送入电石炉，加热至2100～2300℃，生成电石和含镁蒸气的尾气，将所述含镁蒸气的尾气排出所述电石炉；
D、将所述电石送入乙炔发生装置，获得乙炔和电石渣；
E、将所述电石渣作为钙基原料送入所述焙烧装置，优选的，此焙烧装置采用热解气、电石炉尾气、天然气或其他可燃气体作为燃料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤A之前包括步骤：将原煤进行干燥，获得造球原煤；将所述造球原煤送入所述造球装置。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括步骤：将排出所述电石炉的含镁蒸气的尾气通过烟道冷却，发生氧化反应，生成含氧化镁的烟气；将所述烟气送入吸附装置，吸附收集氧化镁，排出剩余的高温气。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括步骤：将所述高温气送入所述热解炉，作为热解反应的热源。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钙基原料包括石灰、石灰石、熟石灰和电石渣中的一种或多种。
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|---|---|---|---|
| CN201710399204.0A CN107055538A (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种电石渣回收利用的系统及方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107935010A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-04-20 | 神雾环保技术股份有限公司 | 处理电石渣的系统和方法 |
| CN108083279A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-29 | 神雾环保技术股份有限公司 | 处理电石渣的系统和方法 |
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| CN101805003A (zh) * | 2009-06-08 | 2010-08-18 | 王嘉兴 | 一种将电石渣用于电石行业的物料循环系统的方法 |
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-
2017
- 2017-05-31 CN CN201710399204.0A patent/CN107055538A/zh active Pending
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