CN107311174A - 一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统及方法。该系统包括电石炉、乙炔发生器、干燥装置、焙烧装置和物料混合仓;乙炔发生器的电石入口连接电石炉的电石出口;电石炉的高温尾气出口连接干燥装置的高温尾气入口,乙炔发生器的电石渣出口连接干燥装置的电石渣入口;干燥装置的干电石渣出口连接焙烧装置的干电石渣入口;焙烧装置的焙烧钙料出口连接物料混合仓的物料入口。本发明利用电石炉高温尾气的显热干燥电石渣,实现电石渣的回收利用,提高了系统的热效率。
Description
技术领域
本发明属于电石生产技术领域,尤其涉及一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统及方法。
背景技术
电石的主要成分是碳化钙,是重要的有机化工原料,可以合成诸多有机物。在我国,电石工业经过60多年的发展和改进,已经成为我国不可或缺的基础化工原料产业。同时,我国“富煤、贫油、少气”的能源结构,决定了电石在国内经济社会发展中发挥着不可替代的重要作用。
电石主要用于生产乙炔气,乙炔是重要的化工原料,主要用于生产聚氯乙烯基和醋酸乙烯基产品,目前,PVC产品70%的生产原料乙炔来自于电石,电石对经济发展具有十分重要的作用。
在生产电石的过程中,不经冷却的电石炉尾气温度高达2000℃以上,携带了大量的高品位显热,传统的电石生产工艺电石炉尾气都经过水冷壁冷却至400℃左右,这部分高品位显热没有被利用,属于严重的能量浪费。电石产品经过下游加工,电石里面的钙材以电石渣的形式存在,绝大部分作为固体废物堆弃,既污染环境又造成钙材资源的浪费。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种将电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统及方法,利用电石炉尾气显热对电石渣进行干燥回收,提高了系统的热效率。
本发明的目的之一是提供一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统,包括:
电石炉,设有进料口、电石出口和高温尾气出口,所述电石出口位于所述电石炉的底部;
乙炔发生器,设有电石入口、乙炔出口和电石渣出口,所述乙炔发生器的电石入口连接所述电石炉的电石出口;
干燥装置,设有电石渣入口、干电石渣出口、高温尾气入口和低温尾气出口,所述电石炉的高温尾气出口连接所述干燥装置的高温尾气入口,所述乙炔发生器的电石渣出口连接所述干燥装置的电石渣入口;
焙烧装置,设有干电石渣入口、焙烧钙料出口和燃气入口,所述干燥装置的干电石渣出口连接所述焙烧装置的干电石渣入口,所述干燥装置的低温尾气出口连接所述焙烧装置的燃气入口;
物料混合仓,设有物料入口和物料出口,所述焙烧装置的焙烧钙料出口连接所述物料混合仓的物料入口,所述物料出口连接所述电石炉的进料口。
进一步的,所述乙炔发生器的进水口设置在所述乙炔发生器的顶部。
作为本发明优选的方案,所述干燥装置的高温尾气入口处设有调节阀。
作为本发明优选的方案,所述电石炉的高温尾气出口位于所述电石炉的顶部。
本发明的另一目的是提供一种利用上述的系统进行电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的方法,包括以下步骤:
A、将原料送入电石炉中生产电石,同时将产生的高温尾气排出所述电石炉;高温尾气的温度优选为400~600℃;
B、将所述电石送入乙炔发生器,与水发生反应,生成乙炔和电石渣;
C、将所述电石渣送入干燥装置,将所述高温尾气通入所述干燥装置作为热源,对所述电石渣进行干燥,获得干电石渣,所述高温尾气经过换热,变为低温尾气;
D、将所述干电石渣送入焙烧装置,加热发生反应,获得焙烧钙料,所述焙烧装置内的温度1000~1200℃,将所述低温尾气作为燃料送入所述焙烧装置;
E、将所述焙烧钙料送入物料混合仓,与新鲜钙料混合,获得生产电石的钙料,再将所述生产电石的钙料与煤粉混合,用作步骤A中的所述原料。
作为优选的方案,将所述低温尾气作为焙烧燃料送入所述焙烧装置,实现了电石炉尾气的综合利用。
作为本发明优选的方案,通过调节阀调节所述干燥装置的高温尾气进气量,控制所述干燥装置内的电石渣的温度在110~130℃之间。
进一步的,步骤A中,所述高温尾气的温度为400~600℃。
进一步的,所述焙烧钙料中氧化钙的质量百分数≥80%。
更进一步的,所述步骤E中,焙烧钙料:新鲜钙料:煤粉的质量比为:(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。
进一步的,步骤C中,对所述电石渣进行干燥的时间为1-1.5h。
本发明提供的一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统及方法,将高温尾气用于电石渣的干燥,实现了电石炉尾气高品位显热的利用,提高了系统的热效率;将生产乙炔的电石渣处理后,作为生产电石的钙料,实现了钙材的再利用,节约了电石生产过程中钙料的使用量,降低了电石生产的成本。
附图说明
图1是本发明实施例的系统的结构示意图;
图2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。
本发明中所述的“连接”,除非另有明确的规定或限定,应作广义理解,可以是直接相连,也可以是通过中间媒介相连。
如图1所示,一方面,本实施例提供一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统,将电石炉高温尾气的利用和乙炔生产钙料的回收相结合,降生产成本。此系统包括电石炉1、乙炔发生器2、干燥装置3、焙烧装置4和物料混合仓5。
电石炉1用于电石的生产,电石炉内发生的反应为:2C+CaO=CaC2+CO,电石生产原料为生石灰和煤粉,其尾气主要成分为CO。电石炉1包括进料口11、电石出口12和高温尾气出口13。电石炉的进料口11均匀分布在电石炉1的顶部,使得物料进入电石炉1时,可在炉内均匀的分布。物料在电石炉1内2000℃左右的高温下发生反应,生产电石,电石由位于电石炉底部的电石出口12排出电石炉1。产生电石的同时,会生成高温尾气,高温尾气在电石炉1内上升,将高温尾气出口13设在电石炉1的顶部,便于高温尾气的收集,高温尾气经过水冷壁冷却后,温度为400~600℃。本实施例中,高温尾气出口13位于电石炉1的顶部的边缘。
乙炔发生器2用于乙炔的生产,包括电石入口21、进水口22、乙炔出口23和电石渣出口24。电石炉的电石出口12连接乙炔发生器的电石入口21,将电石由乙炔发生器的电石入口21送入乙炔发生器2,由乙炔发生器顶部的进水口22向乙炔发生器2内注水,乙炔发生器2内发生反应:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2,获得乙炔气体和电石渣。乙炔由乙炔出口23收集,可作为下游工序的原料。电石渣从乙炔发生器下方的电石渣出口24排出,此时的电石渣含有大量水分,成湿润状态,需进行烘干处理,电石渣固体主要成分为Ca(OH)2。
干燥装置3为电石渣的干燥设备,可去除电石渣中的水分,本实施例选用的干燥装置3为间接干燥器,被干燥物不与热源直接接触。干燥装置3包括电石渣入口31、干电石渣出口32、高温尾气入口33和低温尾气出口34。乙炔发生器的电石渣出口24连接干燥装置的电石渣入口31,电石炉的高温尾气出口13连接干燥装置的高温尾气入口33。乙炔发生器2产生的电石渣进入干燥装置3,干燥装置3可利用电石炉1产生的高温尾气作为热源,对电石渣进行干燥,实现了电石炉尾气高品位显热的利用。高温尾气在干燥装置3进行热交换后经低温尾气出口34排出。
在干燥装置的高温尾气入口33处设有调节阀(图中未示出),调节阀可调节高温尾气的进气量,从而控制干燥装置3内的电石渣的温度在110~130℃之间,实现电石渣的干燥,获得干电石渣。干燥装置3内的温度过高,不利于高温尾气显热的利用。
干电石渣的主要成分为氢氧化钙,焙烧装置4可将氢氧化钙加热到分解温度以上,获得氧化钙。焙烧装置4包括干电石渣入口41、焙烧钙料出口42和燃气入口43。干电石渣入口41与干燥装置的干电石渣出口32连接,干燥装置产生的干电石渣进入焙烧装置4,在1000~1200℃的温度下焙烧,生成焙烧钙料。干燥装置的低温尾气出口34连接焙烧装置的燃气入口43,低温尾气中含有大量CO,可作为燃料送入焙烧装置4,为焙烧装置4提供能量,降低生产成本。本实施例所选用的焙烧装置4为石灰窑。
物料混合仓5用于制备生产电石所需的原料,可将焙烧钙料、新鲜钙料和煤粉混合,作为生产电石的原料。本实施例中的新鲜钙料是指氧化钙。焙烧装置的焙烧钙料出口42连接物料混合仓的物料入口51,物料混合仓的物料出口连接电石炉的进料口。焙烧装置4产生的焙烧钙料进入物料混合仓5,本实施例的物料混合仓5为搅拌装置,可均匀混合焙烧钙料、新鲜钙料和煤粉。
如图2所示,另一方面,本实施例提供一种利用上述的系统进行电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的方法,包括以下步骤:
1、将原料送入电石炉中生产电石,2100~2250℃下加热40min-50min,将产生的高温尾气(经水冷壁冷却后)排出电石炉,高温尾气的温度为400~600℃。
2、将电石送入乙炔发生器,与水发生反应,生成乙炔和电石渣。
3、将电石渣送入干燥装置,将高温尾气通入干燥装置作为热源,对电石渣进行干燥,获得干电石渣,高温尾气经过换热,变为低温尾气;通过调节阀调节干燥装置的高温尾气进气量,控制干燥装置内的电石渣的干燥温度在110~130℃之间,干燥时间为1-1.5h。
4、将干电石渣送入焙烧装置,加热发生反应,获得焙烧钙料,焙烧装置内的温度1000~1200℃,时间0.5~1h。
5、将焙烧钙料送入物料混合仓,与新鲜钙料混合,获得生产电石的钙料,再使所述生产电石的钙料钙料与煤粉混合,用作步骤A中的所述原料。其中,焙烧钙料:新鲜钙料:煤粉的质量比为:(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。
在对干电石渣进行焙烧时,将低温尾气作为燃料送入焙烧装置。
在步骤5中,进入物料混合仓的焙烧钙料中氧化钙的质量百分数≥80%。本发明实施例的系统还设置有钙料分析装置,用于检测分析焙烧钙料中氧化钙的含量。生产电石的钙料中,焙烧钙料的掺混比例不宜过高,因为存在灰分累积的问题,多次重复利用之后的电石渣的灰分含量过高,会影响电石产品的质量。焙烧装置生产出的每批次的焙烧钙料,都需进行检测,确保其中氧化钙含量在80%以上,否则弃用。
本发明提供的一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统及方法,实现了电石炉高温尾气显热的充分利用;将高温尾气的利用与钙料的部分循环利用有机的结合在一起,提高系统热效率的同时,降低整个系统的生产成本。
实施例1
1、将原料送入电石炉中生产电石,2100℃下加热50min,将产生的高温尾气(经水冷壁冷却后)排出电石炉,高温尾气的温度为400℃。
2、将电石送入乙炔发生器,与水发生反应,生成乙炔和电石渣。
3、将电石渣送入干燥装置,将高温尾气通入干燥装置作为热源,对电石渣进行干燥,获得干电石渣,高温尾气经过换热,变为低温尾气;通过调节阀调节干燥装置的高温尾气进气量,控制干燥装置内的电石渣的温度在110℃;高温尾气在干燥装置中的停留时间为1.5h。
4、将低温尾气作为燃料送入焙烧装置;将干电石渣送入焙烧装置,加热发生反应,获得焙烧钙料,焙烧装置内的温度1200℃,时间0.5h。
5、对焙烧钙料进行检测,保证焙烧钙料中氧化钙的质量百分数≥80%;将焙烧钙料送入物料混合仓,与新鲜钙料混合,获得生产电石的钙料,再使生产电石的钙料钙料与煤粉混合,用作步骤A中的所述原料;其中,焙烧钙料:新鲜钙料:煤粉的质量比为:0.5:0.4:0.9。
实施例2
1、将原料送入电石炉中生产电石,2250℃下加热40min,将产生的高温尾气(经水冷壁冷却后)排出电石炉,高温尾气的温度为600℃。
2、将电石送入乙炔发生器,与水发生反应,生成乙炔和电石渣。
3、将电石渣送入干燥装置,将高温尾气通入干燥装置作为热源,对电石渣进行干燥,获得干电石渣,高温尾气经过换热,变为低温尾气;通过调节阀调节干燥装置的高温尾气进气量,控制干燥装置内的电石渣的温度在130℃;高温尾气在干燥装置中的停留时间为1h。
4、将低温尾气作为燃料送入焙烧装置;将干电石渣送入焙烧装置,加热发生反应,获得焙烧钙料,焙烧装置内的温度1000℃,时间1h。
5、对焙烧钙料进行检测,保证焙烧钙料中氧化钙的质量百分数≥80%;将焙烧钙料送入物料混合仓,与新鲜钙料混合,获得生产电石的钙料,再使生产电石的钙料钙料与煤粉混合,用作步骤A中的所述原料;其中,焙烧钙料:新鲜钙料:煤粉的质量比为0.6:0.5:0.9。
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)
1.一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统,其特征在于,包括:
电石炉,设有进料口、电石出口和高温尾气出口,所述电石出口位于所述电石炉的底部;
乙炔发生器,设有电石入口、乙炔出口和电石渣出口,所述乙炔发生器的电石入口连接所述电石炉的电石出口;
干燥装置,设有电石渣入口、干电石渣出口、高温尾气入口和低温尾气出口,所述电石炉的高温尾气出口连接所述干燥装置的高温尾气入口,所述乙炔发生器的电石渣出口连接所述干燥装置的电石渣入口;
焙烧装置,设有干电石渣入口、焙烧钙料出口和燃气入口,所述干燥装置的干电石渣出口连接所述焙烧装置的干电石渣入口,所述干燥装置的低温尾气出口连接所述焙烧装置的燃气入口;
物料混合仓,设有物料入口和物料出口,所述焙烧装置的焙烧钙料出口连接所述物料混合仓的物料入口,所述物料出口连接所述电石炉的进料口。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述乙炔发生器的进水口设置在所述乙炔发生器的顶部。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述干燥装置的高温尾气入口处设有调节阀。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电石炉的高温尾气出口位于所述电石炉的顶部。
5.一种利用权利要求1~4任一所述的系统进行电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的方法,其特征在于,包括步骤:
A、将原料送入电石炉中生产电石,同时将产生的高温尾气排出所述电石炉;
B、将所述电石送入乙炔发生器,与水发生反应,生成乙炔和电石渣;
C、将所述电石渣送入干燥装置,将所述高温尾气通入所述干燥装置作为热源,对所述电石渣进行干燥,获得干电石渣,所述高温尾气经过换热,变为低温尾气;
D、将所述干电石渣送入焙烧装置,加热发生反应,获得焙烧钙料,所述焙烧装置内的温度1000~1200℃,将所述低温尾气作为燃料送入所述焙烧装置;
E、将所述焙烧钙料送入物料混合仓,与新鲜钙料混合,获得生产电石的钙料,再将所述生产电石的钙料与煤粉混合,得到的混合料用作步骤A中的所述原料。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤A中,所述高温尾气的温度为400~600℃。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,通过调节阀调节所述干燥装置的高温尾气进气量,控制所述干燥装置内的电石渣的温度在110~130℃之间。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述焙烧钙料中氧化钙的质量百分数≥80%。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤E中,所述焙烧钙料:新鲜钙料:煤粉的质量比为:(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。
10.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤C中,对所述电石渣进行干燥的时间为1-1.5h。
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CN201710580153.1A CN107311174A (zh) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | 一种电石炉尾气显热和钙材回收利用耦合的系统及方法 |
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2017
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