CN109579550B - 一种电石余热回收及利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种电石余热回收及利用系统，包括电石锅、余热锅炉、全自动智能输送系统、烟风系统和PLC控制系统；通过烟气系统将流经电石锅冷却风道变热的热风送入余热锅炉进行余热回收利用；通过PLC控制系统控制全自动智能输送系统工作，系统设备结构简单、自动化程度高，电石炉出液和电石冷却过程中的余热均进行了回收利用，余热回收利用率高，冷却风道首尾相连，组成密闭的冷却空间，有效的减少漏风量，提高余热回收利用率，采用冷却风和烟气作为换热介质，生产过程安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于能源回收利用技术领域，涉及一种电石余热回收及利用系统。
背景技术
电石化学名称为碳化钙，分子式为CaC2，外观为灰色、棕黄色、黑色或褐色块状固体，是有机合成化学工业的基本原料，利用电石为原料可以合成一系列的有机化合物，为工业，农业，医药提供原料。
电石工业诞生于19世纪末，迄今工业生产仍沿用电热法工艺。将焦炭与氧化钙置于2200℃左右的电炉中熔炼，生成电石液体，电石液从电石炉出料口流入电石锅，用桥式吊车和单抱钳将电石锅吊至冷却车间地面上，在自然通风条件下冷却5小时左右，最后采用人力运输至破碎处进行破碎包装运走。此种生产过程能耗过高，电石产品在出炉到冷却运走的过程中，电石余热占产品综合能耗的20％，没有回收利用，白白浪费掉。
截至2016年底，据中国电石工业协会不完全统计，国内电石生产企业220 家，产能达到4500万吨/年。目前现有工艺，熔融电石在自然冷却过程中，每吨电石损失的热量相当于96公斤标煤，按照全国年产3500万吨电石计算，其损失的热量相当于340万吨标煤产生的热量总和。同时，目前的生产过程，生产效率低下，产能落后。电石锅在生产线上的运输过程全靠人力操作吊机进行吊送，不仅耗时耗力，而且存在安全隐患，安全系数低。
目前，工业企业各类生产装置中高温尾气、高温反应气、高温液、高温渣等工艺流体中含有的大量的热量可以回收利用。合理、有效的利用这部分热量(俗称“余热”)，不仅会降低相关装置的生产成本、给企业带来可观的经济效益，同时还能达到减少污染、净化环境的目的，符合国家节能减排的大政策。安全、可靠、高效的将生产工艺中余热转换成热风/热水/蒸汽等热源形式，是工业企业余热利用的关键技术，进一步的发电技术相对成熟完善。
现有专利方案“基于电石炉的电石显然发电系统及其实现方法”，专利申请号为：201410238546.0，电石容器侧面和底部设有换热器，工作介质是水；高温电石液通过电石炉出液口流入电石容器后，电石容器盖扣下，在电石容器中的高温电石与换热器进行换热，产生热水与蒸汽的汽水混合物，进一步的进入汽轮机组发电，实现余热发电。
现有专利方案“回收电石液显然的系统及方法”，专利申请号为：201710448271.7，在系统中设置电石车和隧道窑，在窑头、窑尾布置多个惰性气体喷孔，在侧壁布置水冷壁，有效回收电石余热。
现有专利技术“一种熔融电石发电系统”，专利申请号为：2014 10494945.3，在电石车装入口与第一密封盖之间、电石车卸出口与第二密封盖之间设置有水封。
以上3种现有技术方案换热介质都采用的是水，电石遇水会水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量，在空气中达到一定的浓度时，可发生爆炸性灾害，因此采用水作为换热介质存在安全生产隐患。
现有专利方案“出炉液态电石流动回收系统”，授权公告号为： CN105571339A，系统设置有电石锅、风罩、风管等设备。风罩包括上下设置的固定风罩和活动风罩。在出炉电石液进入电石锅的流动过程中，通过引风机引出电石液对流换热形成的500～1000℃热风，实现余热回收利用，但是系统仅仅回收利用了1000℃以上的余热，余热利用效率非常低。
现有专利方案“一种电石显热回收利用装置”，授权公告号为： CN202329241U，系统装置运行时，转满高温电石液的电石小车，需要用大吊车人工吊入风却接口埠中，对接接口。完成换热后，又需要人工吊出至卸料场。因此，存在系统自动化程度低，不能实现余热连续性利用的等缺点。
现有专利方案“一种电石炉电石显热回收设备”，授权公告号为： CN103776271A，存在电石炉车换热效率低、自动化控制程度低等缺点。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、安全可靠、自动化程度高的电石余热回收及利用系统，提高了电石生产余热回收利用率。
为实现上述目的本发明采用如下方案：
一种电石余热回收及利用系统，包括电石锅、余热锅炉、全自动智能输送系统、烟风系统和PLC控制系统；
电石余热回收利用系统划分为炉前区、强制冷却区、自然冷却区和卸料区，所述全自动智能输送系统采用可拆卸地面拖链，可拆卸地面拖链分别通过炉前区、强制冷却区、自然冷却区、卸料区成封闭环形布置，可拆卸地面拖链上放置有多台台车，每台台车上放置有电石锅，台车设置有翻锅机构，通过牵引台车在可拆卸地面拖链上运动；
所述电石锅为双层结构，包括用于存放电石液的内模腔和中间夹层形成的冷却风道，前后台车上的电石锅冷却风道进出接口能够通过管路首尾相连；
所述烟风系统包括进风管、进风总管、出风管和出风总管，多个进风管分别与电石锅冷却风道进口连通，各进风管与进风总管连通，多个出风管分别与电石锅冷却风道出口连通，各出风管与出风总管连通，烟风系统进风总管与余热锅炉出风口连通，进风总管与余热锅炉进风口连通，通过烟气系统将流经电石锅冷却风道变热的热风送入余热锅炉进行余热回收利用；
所述PLC控制系统用于控制全自动智能输送系统工作，当电石熔融液从炉口流至台车上的空锅里，经PLC控制系统判断，达到一定容量时，推车机系统开始运行，将满载的台车推离炉口，与此同时另一空载台车进入炉口位置接料，满载台车被送入待冷却平台排序。
进一步，强制冷却区被划分为高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区，在三个冷却区及炉前区分别单独设置有用于收集烟气的集风烟罩，每个集风烟罩覆盖处在其所在集风区的所有电石锅，低温冷却区集风烟罩抽风通过排烟管道送入中温冷却区电石锅冷风管道中，中温冷却区集风烟罩抽风通过排烟管道送入高温冷却区电石锅冷风管道中，高温冷却区和炉前区集风烟罩抽风通过排烟管道送入中温冷却区电石锅冷风管道中。
进一步，所述排烟管道采用伸缩结构。
进一步，所述余热锅炉采用双通道循环烟风系统，余热锅炉设置有引风机和循环风机，余热锅炉出风口冷风经循环风机送到烟风系统进风总管，高温冷却区电石锅冷却热风送入余热锅炉高温进风口，低温冷却区和中温冷却区电石锅冷却热风汇合送入余热锅炉低温进风口。
进一步，在高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区分别设置分别单独集风管，各集风管通过分支风管与所在冷却区内电石锅冷却风道连通，各区的集风管再于集风总管连通，集风总管与进风总管、出风总管连通。
进一步，多个电石锅冷却风道进出接口连接在一起后设置一个进口一个出口，烟风系统进风管与进口连通，出风管与出口连通。
进一步，所述电石锅设置有锅帽，锅帽设置自动升降机构和强化换热结构。
进一步，所述锅帽上设置有散热鳍片，电石锅冷却风道的内壁上设置有散热鳍片。
进一步，所述冷却风管设置有自动对接装置，能够与电石锅冷却风道接口自动对接。
进一步，所述集风烟罩设置有坡度。
本发具有如下有益效果：
本发明的电石余热回收及利用系统，包括电石锅、余热锅炉、全自动智能输送系统、烟风系统和PLC控制系统；可拆卸地面拖链分别通过炉前区、强制冷却区、自然冷却区、卸料区成封闭环形布置，多台台车放置在可拆卸地面拖链上，每台台车上放置有电石锅，通过牵引台车在可拆卸地面拖链上运动；电石锅为双层结构，中间夹层形成冷却风道，通过烟气系统将流经电石锅冷却风道变热的热风送入余热锅炉进行余热回收利用；通过PLC控制系统控制全自动智能输送系统工作，当电石熔融液从炉口流至台车上的空锅里，经PLC控制系统判断，达到一定容量时，推车机系统开始运行，将满载的台车推离炉口，与此同时另一空载台车进入炉口位置接料，满载台车被送入待冷却平台排序。
本发明系统设备结构简单、自动化程度高，电石炉出液和电石冷却过程中的余热均进行了回收利用，余热回收利用率高，大大改善电石生产车间的环境，电石锅运行至固定区域时，冷却风道首尾相连，组成密闭的冷却空间，有效的减少漏风量，提高余热回收利用率，采用冷却风和烟气作为换热介质，生产过程安全可靠。
进一步，电石锅冷却风道进行了优化设计，合理的设计了散热鳍片结构形式和进出口位置，兼顾了换热效率和烟风阻力。
进一步，在冷却区设置集风烟罩，有效的回收了电石锅上部散发的余热，低温冷却区的集风烟罩引风进入高温冷却区的冷却风管道，提高了烟风余热的能源品位，提高了能源利用效率。
进一步，在冷却区设置电石锅锅帽，保护电石上部不被氧化，提高电石产品出产率与质量，同时减少粉尘量。电石炉出液和电石冷却过程中的余热均进行了回收利用，余热回收利用率高，有效的减少系统的漏风量，提高余热回收利用率。
进一步，强制冷却区又被划分为高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区，设置了高温和低温烟风管道，对余热进行了梯级利用，提高了发电系统效率。低温冷却区的集风烟罩引风进入高温冷却区的冷却风管道，提高了烟风余热的能源品位，提高了能源利用效率。
附图说明
图1是本发明电石余热回收及利用系统工艺简图
图2是本发明中电石余热回收及利用系统布置示意图
图3是本发明中冷却风管示意图1
图4是本发明中冷却风管示意图2
图5是本发明中冷却风管示意总图
图中：1-电石炉出料系统、2-全自动智能输送系统、3-电石冷却区、4冷却风管路系统、5-余热利用系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1和图2所示，本发明的电石余热回收及利用系统，包括电石锅、余热锅炉、全自动智能输送系统、烟风系统和PLC控制系统；电石余热回收利用系统划分为炉前区、强制冷却区、自然冷却区、卸料区，在炉前区电炉排液，并将电石熔融液从炉口流至电石锅里；在强制冷却区通过烟风系统将余热输送到余热锅炉进行余热回收利用，在自然冷却区电石锅里已经被回收热量的电石料进一步自然冷却，在卸料区将已经冷却的电石料卸下。
所述全自动智能输送系统采用可拆卸地面拖链，可拆卸地面拖链分别通过炉前区、强制冷却区、自然冷却区、卸料区成封闭环形布置，可拆卸地面拖链上放置有多台台车，每台台车上放置有电石锅，台车设置有翻锅机构，通过牵引台车在可拆卸地面拖链上运动，使接料、冷却、卸料等过程自动化运行。
所述电石锅为双层结构包括用于存放电石液的内模腔和中间夹层形成的冷却风道，电石液存放在内模腔中，冷却风道的内壁上设置有散热鳍片，前后电石锅冷却风道进出接口可以首尾相连。
所述烟风系统包括进风管、进风总管、出风管和出风总管，多个进风管分别与电石锅冷却风道进口连通，各进风管与进风总管连通，多个出风管分别与电石锅冷却风道出口连通，各出风管与出风总管连通，多个电石锅冷却风道进出接口可以连接在一起后设置一个进口一个出口，烟风系统进风总管再与余热锅炉出风口连通，烟风系统进风总管与余热锅炉进风口连通。通过烟气系统将流经电石锅冷却风道变热的热风送入余热锅炉进行余热回收利用。
PLC控制系统用于控制全自动智能输送系统工作，当电石熔融液从炉口流至台车上的空锅里，经PLC控制系统判断，达到一定容量时，推车机系统开始运行，将满载的台车推离炉口，与此同时另一空载台车进入炉口位置接料，而满载台车被送入待冷却平台排序。
所述电石锅设置有锅帽，锅帽设置自动升降机构和强化换热结构，当电炉完成排液后，排序好的满载台车进入电石冷却区，当台车达到限位时，冷却风管自动对接到电石锅冷却风道接口，锅帽下降，电石锅上部完成密闭，引风机开始运转。为了加强换热效果，锅帽上设置有散热鳍片。
锅帽自动升降机构，包括动力传动及升降机构、控制系统等两部分，锅帽升降依靠导链实现，且置于高温通风道顶部与锅帽连接，其特征是可在升降的过程中依靠重力上下移动，从而移开炉帽。也解决人工操作的问题，并能使锅帽打开后定位可靠，从而有效降低了工人的劳动强度，特别是避免了在高温环境中操作人员工作的危险性，增加了设备的可操作性和安全性。
电石锅进行强化换热过程最主要方法是增大传热面积，增加锅外壁鳍片等。影响流体换热的因素很多如：流动起因、流体为相变、流体的运动状态、换热表面的几何形状流体的物理性质，这里为了强化流体之间的换热采用提高流速和改变换热表面的形状来实现换热的强化。
电石锅是双层结构的换热锅，方便锅内电石余热和夹套介质(比如空气、熔盐等)的换热，在设计过程中预先考虑风口的对接，依靠电石锅轨道和滚轮的行程开关、定位开关实现可靠定位，保证风口准确对接。
如图3所示，强制冷却区又被划分为高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区，在高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区分别设置高温集风区、中温集风区和低温集风区，在三个集风区及炉前区分别单独设置有用于收集烟气的集风烟罩，每个集风烟罩覆盖处在其所在集风区的所有电石锅，低温冷却区集风烟罩抽风通过排烟管道送入中温冷却区电石锅冷风管道中，中温冷却区集风烟罩抽风通过排烟管道送入高温冷却区电石锅冷风管道中，高温冷却区和炉前区集风烟罩抽风通过排烟管道送入中温冷却区电石锅冷风管道中。
所述余热锅炉采用双通道循环烟风系统，余热锅炉设置有引风机和循环风机，余热锅炉出风口冷风经循环风机送到烟风系统进风总管，高温冷却区电石锅冷却热风送入余热锅炉高温进风口，低温冷却区和中温冷却区电石锅冷却热风汇合送入余热锅炉低温进风口，实现热能的梯级利用。
集风烟罩设置有坡度，利于收集排放高温烟气，排烟管道采用伸缩结构，可以调整长度和位置，保证在各种工况条件下安全可靠。
如图4所示，在高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区分别设置分别单独集风管，各集风管通过分支风管与所在冷却区内电石锅冷却风道连通，各区的集风管再与集风总管连通，集风总管与进风总管、出风总管连通。
在PLC控制系统控制下，电石炉下一次排液前，将卸料区台车通过翻锅机构将电石料卸下，卸料区台车返回炉前区；低温冷却区台车推送至卸料区；中温冷却区台车推送至低温冷却区；高温冷却区台车推送至中温冷却区；实现台车连续运转。台车在推送前先将锅帽上移到限位。
最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：包括电石锅、余热锅炉、全自动智能输送系统、烟风系统和PLC控制系统；
电石余热回收利用系统划分为炉前区、强制冷却区、自然冷却区和卸料区，所述全自动智能输送系统采用可拆卸地面拖链，可拆卸地面拖链分别通过炉前区、强制冷却区、自然冷却区、卸料区成封闭环形布置，可拆卸地面拖链上放置有多台台车，每台台车上放置有电石锅，台车设置有翻锅机构，通过牵引台车在可拆卸地面拖链上运动；
所述电石锅为双层结构，包括用于存放电石液的内模腔和中间夹层形成的冷却风道，前后台车上的电石锅冷却风道进出接口能够通过管路首尾相连；
所述烟风系统包括进风管、进风总管、出风管和出风总管，多个进风管分别与电石锅冷却风道进口连通，各进风管与进风总管连通，多个出风管分别与电石锅冷却风道出口连通，各出风管与出风总管连通，烟风系统进风总管与余热锅炉出风口连通，进风总管与余热锅炉进风口连通，通过烟气系统将流经电石锅冷却风道变热的热风送入余热锅炉进行余热回收利用；
所述PLC控制系统用于控制全自动智能输送系统工作，当电石熔融液从炉口流至台车上的空锅里，经PLC控制系统判断，达到一定容量时，推车机系统开始运行，将满载的台车推离炉口，与此同时另一空载台车进入炉口位置接料，满载台车被送入待冷却平台排序。
2.如权利要求1所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：强制冷却区被划分为高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区，在三个冷却区及炉前区分别单独设置有用于收集烟气的集风烟罩，每个集风烟罩覆盖处在其所在集风区的所有电石锅，低温冷却区集风烟罩抽风通过排烟管道送入中温冷却区电石锅冷风管道中，中温冷却区集风烟罩抽风通过排烟管道送入高温冷却区电石锅冷风管道中，高温冷却区和炉前区集风烟罩抽风通过排烟管道送入中温冷却区电石锅冷风管道中。
3.如权利要求2所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：所述排烟管道采用伸缩结构。
4.如权利要求2所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：所述余热锅炉采用双通道循环烟风系统，余热锅炉设置有引风机和循环风机，余热锅炉出风口冷风经循环风机送到烟风系统进风总管，高温冷却区电石锅冷却热风送入余热锅炉高温进风口，低温冷却区和中温冷却区电石锅冷却热风汇合送入余热锅炉低温进风口。
5.如权利要求4所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：在高温冷却区、中温冷却区和低温冷却区分别设置分别单独集风管，各集风管通过分支风管与所在冷却区内电石锅冷却风道连通，各区的集风管再与集风总管连通，集风总管与进风总管、出风总管连通。
6.如权利要求4所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：多个电石锅冷却风道进出接口连接在一起后设置一个进口一个出口，烟风系统进风管与进口连通，出风管与出口连通。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：所述电石锅设置有锅帽，锅帽设置自动升降机构和强化换热结构。
8.如权利要求7所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：所述锅帽上设置有散热鳍片，电石锅冷却风道的内壁上设置有散热鳍片。
9.如权利要求1-6任一项所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：所述冷却风管设置有自动对接装置，能够与电石锅冷却风道接口自动对接。
10.如权利要求2-6任一项所述的一种电石余热回收及利用系统，其特征在于：所述集风烟罩设置有坡度。
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