CN109737762A - 一种电石锅余热利用系统 - Google Patents

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于鹏飞
周赛
车得福
史晓云
支小强
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Abstract

本发明公开了一种电石锅余热回收系统，包括环形轨道，该环形轨道上布置电石锅小车，电石锅小车上放置有电池锅，环形轨道上方覆盖半环形隧道；半环形隧道靠近电石炉一端为高温区，另一端为低温区，中间区域为中温区，半环形隧道高温区在电石炉出料口区域，低温区在电石锅倾翻电石块区域；工作时，从半环形隧道低温端送入常温空气，通过和电石锅对流换热升温成高温空气从半环形隧道高温端流出，后经换热器加热水，使得常温空气从半环形隧道高温端流出后经过换热器将热量传递给水。本发明将辐射和对流换热结合充分回收电石冷却过程中的余热，缩短了电石冷却时间，且考虑了系统连续运行，保证余热回收系统持续稳定运行，便于余热稳定利用。

Description

一种电石锅余热利用系统
技术领域
本发明属于节能减排技术领域，具体涉及一种电石锅余热利用系统，适用于电石行业电石锅冷却余热利用。
背景技术
我国电石生产企业有400余家，年产能达到3500万吨，电石生产和消费量均局世界第一。电石是能源密集型行业，电力和煤炭费用占到总成本的70％以上。电石生产过程中，2000℃左右的熔融态电石出炉后，主要靠在空气中自然冷却或者强制通风冷却，不但冷却时间长，且冷却过程中放出的热量没有被回收利用，浪费了大量的能源。
当前已有部分电石余热利用专利，包括：专利CN200710018092.6一种高效利用电石显热的设施，使用电石流槽，抽烟罩，热风隧道窑等回收电石生产过程中散发的热量，该方法利用对流换热回收电石余热，但是并没有利用2000℃左右熔融电石的辐射换热，而且克服电石炉周期性生产造成余热周期性问题。CN201410195288.2熔融电石余热回收方法，方法中利用风机通过强制对流回收热量，没有利用辐射换热，且存在无法连续生产的问题。
CN2013102514649.6中提出的熔融电石冷凝过程中的余热回收装置及余热回收方法，使用封闭箱体，利用辐射换热和对流换热回收余热，但是电石锅冷凝过程中温度逐渐下降，封闭箱体内热量回收装置收集的热量品位也下降，使得余热品味一直处于周期性变化过程，无法保证连续利用。CN201510556376.5提出了一种电石冷却余热回收隧道式集热设备，利用熔融电石辐射换热和对流换热，但是同样无法克服电石生产周期性出料的问题，无法保证连续回收。CN201420344707.X一种电石显热集热装置利用对流换热，没有合理利用辐射换热，同时间歇性生产。CN201720988149.4电石显热回收装置，只利用了对流，没有合理利用辐射换热。
CN201610844460.1一种用于电石锅余热回收的隧道窑装置及应用提出了一种隧道式回收装置，在三个密闭隧道中进行电石锅余热回收，是一种间歇性生产装置，余热品味随着时间周期性变化，无法满足连续生产的工况。CN201510206082.X电石废热回收利用方法及回收利用系统，使用封闭隧道回收电石余热，为保证连续回收，克服周期性生产的特点，该发明在电石炉出料口收集电石，将电石连续输送至电石送料系统，形成连续输料。该系统输料系统复杂，且电石炉间歇性出料，输料系统间歇性工作，存在堵塞风险。
以上专利大部分通过强制对流换热回收电石锅余热，没有充分利用辐射换热方式；另外他们都没有从根本上解决电石炉间歇性出料造成余热回收周期性问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种电石锅余热回收系统，该系统在电石冷却过程中，充分利用熔融电石高温特性，采用辐射换热和对流换热相结合的方法，综合考虑电石炉周期性生产特性，形成能够保证余热回收品味的且连续运行的余热回收利用系统，扩大余热利用途径。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种电石锅余热利用系统，包括环形轨道，该环形轨道上布置电石锅小车，电石锅小车上放置有电池锅，环形轨道上方覆盖半环形隧道；半环形隧道靠近电石炉一端为高温区，另一端为低温区，中间区域为中温区，半环形隧道高温区在电石炉出料口区域，低温区在电石锅倾翻电石块区域；工作时，从半环形隧道低温端送入常温空气，通过和电石锅对流换热升温成高温空气从半环形隧道高温端流出，后经换热器加热水，使得常温空气从半环形隧道高温端流出后经过换热器将热量传递给水。
本发明进一步的改进在于，该系统连续运行过程中，半环形隧道内电石锅小车上的电石锅中盛满电石，系统运行过程中电石锅小车在环形轨道上运行。
本发明进一步的改进在于，半环形隧道内高温区和中温区布置有膜式壁。
本发明进一步的改进在于，半环形隧道内高温区和中温区膜式壁内流动工质为水、熔盐或导热油。
本发明进一步的改进在于，当膜式壁内流动工质为熔盐或导热油时，膜式壁中工质被加热后再经过换热器将热量传递给水，用于做功。
本发明进一步的改进在于，膜式壁管内工质通过辐射换热方式吸收电石热量；低温区，常温空气通过和电石锅对流换热回收电石冷却过程释放的热量。
本发明进一步的改进在于，从半环形隧道低温端进入的常温空气流动方向和电石锅小车运动方向相反，形成逆流冲刷，增强对流换热。
本发明具有如下有益的技术效果：
熔融电石从电石炉流出，温度达2000℃左右，余热品味很高。本发明提供的电石锅余热回收系统，通过在半环形隧道高温端，电石炉顺序出料，保证高温端一直有电石炉处于出料状态，从而保证半环形隧道高温端一直处于高温。电石炉出料完成后，电石锅小车沿环形轨道在半环形隧道内缓慢运行，电石锅通过热辐射加热半环形隧道高温段和中温段布置的膜式壁内的工质，同时电石锅通过对流的方式将半环形隧道低温端送入的和电石锅小车运行方向相反的低温空气加热成高温空气。本系统内，电石锅温度沿着半环形隧道处于连续变化过程，电石炉出料口一直保持较高温度，半环形隧道低温端一直温度较低。保证从低温端进入的低温空气通过和电石锅对流换热能够逐渐升温，直到高温端流出半环形隧道，进入换热器和工质水进行换热。该系统通过控制电石炉顺序出料，电石锅小车连续运行，空气连续冷却等手段克服了电石炉间歇性出料造成余热品味周期性波动的特点。同时综合考虑熔融电石温度高的特点，在高温区利用辐射换热，中温区利用辐射结合对流换热，低温区利用对流换热来进行电石冷却过程余热回收。
因此，本发明具有不改变原生产工艺流程，且设备布置紧凑，自动化程度高，缩短了冷却时间，降低了生产成本。该发明所提出的余热回收系统能够减少电石工业能源浪费和环境污染，生产线自动化水平高，工作环境良好，在电石工业系统中具有广阔的推广前景。本发明克服了电石炉周期性出料特缺点，避免了传统余热回收随着电石锅温度和余热品位随着电石出料，冷却周期性变化的特点，保证余热回收的品味和数量。
附图说明
图1为本发明一种电石锅余热回收系统的结构示意图。
图中：1-环形轨道，2-电石锅，3-电石锅小车，4-膜式壁，5-电石炉。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种电石锅余热回收系统，包括环形轨道1、半环形隧道、电石锅2、电石锅小车3和电石锅倾翻装置。电石炉5顺序出料，保证半环形隧道高温端一直有电石炉5处于出料状态，并保证电石炉5出料口周围一直处于较高温度下。运行过程中，高温端一直有电石炉5出料，电石锅小车3沿环形轨道1在半环形隧道内运行，同时冷却空气从半环形隧道冷端进入隧道，流动方向和电石锅小车运行方向相反，形成逆流冲刷。半环形隧道高温区侧面及顶棚布置有膜式壁4，电石锅2温度较高，主要通过辐射换热的方式加热膜式壁4管内部的工质；中温区侧面及顶棚布置有膜式壁4和翅片管换热器，电石锅2经过高温区放热后温度降低，但是仍然能通过热辐射向外放出热量，同时从低温端进入的冷却空气经过在低温区和电石锅2对流换热温度升高到一定程度，在中温区通过对流和翅片管换热器进行换热。
经过中温区放热后，电石锅2温度已显著降低，低温区电石锅2和从低温端进入隧道的低温空气进行强制对流换热，进一步降低电石温度。在低温区温度降到接近常温后离开半环形隧道，进入电石卸装区域。在电石卸装区域通过电石锅倾翻装置将已经冷却到常温的电石锅倾翻，倒出电石块。电石锅2在电石锅小车3上复位，再一次进入半环形隧道向电石炉5出料区域运行，等待接收熔融电石。进而在半环形隧道内进行下一轮冷却过程。从隧道低温端进入半环形隧道的低温空气经过和低温区、中温区及高温区电石锅对流换热，吸收热量升温为高温空气从半环形隧道高温端送出，高温空气经过换热器将热量释放给工质水，可用于产生热水或者发电用。本发明通过设计的控制系统，合理安排电石炉5出料顺序，使得系统运行过程中一直有电石炉在出料，保持半环形隧道高温区一直处于较高温度，克服因电石炉5出料周期性造成余热回收周期性波动；此外，半环形隧道低温区域尺寸和搭载电石锅2的电石锅小车3尺寸高度契合，避免形成烟气走廊，强化对流换热。
本发明具有以下显著特点：设备布置紧凑，装备简单，自动化程度高，节能效果显著，且该系统能够实现连续生产，回收的余热可以用来发电也可作为他用。电石冷却过程中高温部分和中温部分充分利用辐射换热，低温部分利用对流换热，充分回收不同品味余热。系统运行简单，能够方便实现全自动化控制。通过辐射换热和强制对流换热回收余热，能显著缩短电石冷却时间，节省设备和场地。

Claims (7)

1.一种电石锅余热利用系统，其特征在于，包括环形轨道(1)，该环形轨道(1)上布置电石锅小车(3)，电石锅小车(3)上放置有电池锅(2)，环形轨道(1)上方覆盖半环形隧道；半环形隧道靠近电石炉一端为高温区，另一端为低温区，中间区域为中温区，半环形隧道高温区在电石炉(5)出料口区域，低温区在电石锅(2)倾翻电石块区域；工作时，从半环形隧道低温端送入常温空气，通过和电石锅(2)对流换热升温成高温空气从半环形隧道高温端流出，后经换热器加热水，使得常温空气从半环形隧道高温端流出后经过换热器将热量传递给水。
2.根据权利要求1所述的一种电石锅余热利用系统，其特征在于，该系统连续运行过程中，半环形隧道内电石锅小车(3)上的电石锅(2)中盛满电石，系统运行过程中电石锅小车(3)在环形轨道(1)上运行。
3.根据权利要求1所述的一种电石锅余热利用系统，其特征在于，半环形隧道内高温区和中温区布置有膜式壁(4)。
4.根据权利要求3所述的一种电石锅余热利用系统，其特征在于，半环形隧道内高温区和中温区膜式壁(4)内流动工质为水、熔盐或导热油。
5.根据权利要求4所述的一种电石锅余热利用系统，其特征在于，当膜式壁(4)内流动工质为熔盐或导热油时，膜式壁(4)中工质被加热后再经过换热器将热量传递给水，用于做功。
6.根据权利要求4所述的一种电石锅余热利用系统，其特征在于，膜式壁(4)管内工质通过辐射换热方式吸收电石热量；低温区，常温空气通过和电石锅对流换热回收电石冷却过程释放的热量。
7.根据权利要求1所述的一种电石锅余热利用系统，其特征在于，从半环形隧道低温端进入的常温空气流动方向和电石锅小车运动方向相反，形成逆流冲刷，增强对流换热。
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