CN110081434A - 一种电石炉净化灰处理系统、电石生产系统、电石炉净化灰的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电石炉净化灰处理系统、电石生产系统、电石炉净化灰的处理方法，属于电石生产技术领域。本发明的电石炉净化灰处理系统，包括焚烧设备、换热设备和炭材烘干设备；焚烧设备设置有热气体出口；换热设备设置有热气体进、出口和介质气体进、出口；焚烧设备的热气体出口连接换热设备的热气体进口；炭材烘干设备设置有介质气体进口以及气体出口；换热设备的介质气体出口连接炭材烘干设备的介质气体进口。本发明的处理系统能够避免净化灰燃烧热源直接对炭材烘干后排放尾气除尘处理过程中布袋损毁，降低了布袋的更换频率，同时避免炭材中挥发水分与碱土金属氧化物的反应产物在设备内壁固结，减少设备维护次数，提高生产效率并降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电石炉净化灰处理系统、电石生产系统、电石炉净化灰的处理方法，属于电石生产技术领域。
背景技术
密闭电石炉产生的尾气含有大量的粉尘，这些粉尘通常情况下需通过净化设备进行处理才能够回收利用。净化处理时尾气一般通过空冷器进行热交换降温除尘，再进入布袋除尘器进行精过滤，经换热器及布袋除尘器收集的固体粉尘一般称之为净化除尘灰，简称净化灰。净化灰含有大量的炭材粉末、氧化钙粉末以及少量的电石粉末、硫、磷等物质，当净化灰与空气接触后，容易发生自燃，安全隐患极大。目前很多企业主要的处理方式为填埋，在运输、装卸等环节对车辆密封要求较高，处理不当容易污染道路周边环境或造成车辆烧毁以及人员烫伤等安全事故，倾倒时粉尘极易飘散，不仅造成粉尘污染，而且会给工作人员及周围居民的健康带来较大的危害。此外，其灰分中含有较高的氧化钙、氧化镁和氰根离子，任意堆放或填埋对环境及地下水会造成严重的污染，危害周围居民及牲畜的健康。
统计结果表明副产净化灰可占电石产量的5％～7％，随着环保要求的逐渐提高，资源的逐渐紧张，急需开发净化灰综合利用技术，变废为宝。现有技术中，冯召海等在《电石炉净化除尘灰作炭材烘干燃料的工艺设计研究》中，根据新疆中泰矿冶有限公司的实际情况，结合净化灰和焦炭、兰炭末的特点，用其部分取代烘干用的焦炭、兰炭末作为炭材烘干用的燃料，全程采用氮气密封管道输送，防止净化灰的自燃和污染。该工艺采用的工艺系统主要分为5部分：净化灰收集系统、净化灰管道输送系统、净化灰存储系统、净化灰焚烧系统和焚烧灰分回收系统，但未具体涉及利用净化灰燃烧产生热量对炭材进行烘干的方法。采用净化灰燃烧气体对炭材进行直接烘干加热时，容易使燃烧气体中的灰尘粘附在烘干窑内壁，需要短时多次清理，工艺复杂、成本高，并且使用袋式除尘器对烘干窑排出气体进行除尘时，容易烧毁袋式除尘器的布袋。
发明内容
本发明的目的是提供一种电石炉净化灰处理系统，能够提高炭材烘干效率、降低生产成本。
本发明还提供了一种电石生产系统，能够提高电石生产效率、降低生产成本。
本发明还提供了一种电石炉净化灰的处理方法，能够提高炭材烘干燃料、降低生产成本。
为了实现以上目的，本发明的电石炉净化灰处理系统所采用的技术方案是：
一种电石炉净化灰处理系统，包括：
焚烧设备，所述焚烧设备用于对净化灰或对净化灰和炭材烘干燃料进行焚烧，所述焚烧设备设置有热气体出口，所述热气体出口用于将焚烧过程产生的热气体导出所述焚烧设备；以及
换热设备，所述换热设备设置有热气体进、出口和介质气体进、出口，所述换热设备用于利用从所述焚烧设备导出的热气体对介质气体进行加热，所述介质气体用于对炭材进行烘干；以及
炭材烘干设备，所述炭材烘干设备设置有介质气体进口以及气体出口；
焚烧设备的热气体出口连接换热设备的热气体进口；换热设备的介质气体出口连接炭材烘干设备的介质气体进口。
本发明的电石炉净化灰处理系统，对净化灰或对净化灰和炭材烘干燃料进行焚烧，利用其产生的热量对炭材进行烘干，实现对具有一定热值的净化灰的充分利用。并且通过利用焚烧产生的热气体加热介质气体间接对炭材进行烘干，能够避免炭材中挥发出的水分与热气体中的碱土金属氧化物反应生成的碱土金属氢氧化物固结在烘干设备的内壁，能够减少对烘干设备的清理次数，提高炭材烘干效率并降低生产成本。
进一步的，所述电石炉净化灰处理系统还包括热气体除尘设备；所述热气体除尘设备与焚烧设备的热气体出口连通，位于换热设备下游。对换热后的热气体进行除尘可以降低焚烧后热气体对环境的危害，便于实现热气体的无害化排放。
更进一步的，所述热气体除尘设备为袋式除尘器。
进一步的，所述电石炉净化灰处理系统还包括烘干气除尘设备；所述烘干气除尘设备与炭材烘干设备的气体出口连通。通过对炭材烘干设备的气体出口排出气体进行除尘，一方面可以降低气体中粉尘对环境的危害，另一方面也便于对排出气体中粉尘进行回收，回收的粉尘主要成分为炭粉，并且由于采用介质气体对炭材进行烘干而非是焚烧产生的热气体，能够减少回收的炭粉中杂质成分的含量，提高回收的炭粉的利用价值。
更进一步的，所述烘干气除尘设备为袋式除尘器。采用袋式除尘器对烘干气进行除尘可以降低除尘的成本，并且采用本发明的处理系统利用净化灰的热值对炭材进行加热，能够避免炭材中挥发的水分与热气体中的碱土金属氧化物进行反应产生高温颗粒灰尘烧毁袋式除尘器的除尘袋，降低了除尘袋的更换频率，提高了系统运行的稳定可靠性。
进一步的，所述电石炉净化灰处理系统还包括介质气体供气设备；所述介质气体供气设备与换热设备的介质气体进口连通。介质气体供气设备可以为鼓风机、罗茨风机等送风设备。
进一步的，所述电石炉净化灰处理系统还包括设置于所述炭材烘干设备下游的引风设备；所述引风设备的进风口与所述炭材烘干设备的气体出口连通。通过设置引风机可以加快炭材烘干设备内气体流动，提高炭材烘干效率。
进一步的，上述任意一种电石炉净化灰处理系统，还包括与所述焚烧设备配套的焚烧灰分利用系统。通过设置焚烧灰分利用系统能够充分利用焚烧设备焚烧产生的灰分，进一步提高净化灰的利用价值。本发明中的焚烧灰分为净化灰在焚烧设备中焚烧后的灰渣和/或焚烧后热气体中的灰尘。不论是焚烧后的灰渣还是焚烧后热气体中携带的灰尘均可以被焚烧灰分利用系统进行利用，焚烧灰渣可以直接被利用，而热气体中携带的灰尘则需要经过净化除尘，对收集到的粉尘进行利用。
更进一步的，所述焚烧灰分利用系统为制砖系统。利用制砖系统能够实现净化灰的无害化利用，提高净化灰处理的经济效益。
本发明的电石生产系统采用的技术方案为：
一种电石生产系统，包括电石炉和电石炉炉气净化系统，还包括上述任意一种电石炉净化灰处理系统；电石炉净化灰处理系统的炭材烘干设备为与所述电石炉配套的炭材烘干设备或独立设置的炭材烘干设备。
本发明的电石净化灰生产系统，利用电石炉炉气净化系统对电石炉炉气进行处理，得到净化灰，再将净化灰送入电石炉净化灰处理系统进行焚烧，一方面净化灰焚烧产生的热量能够被充分利用，并减少炭材烘干设备的清理次数，另一方面电石炉焚烧后的灰分温度接近熔点，经重力沉降、冷却等过程后得到颗粒，粒径较大，不起尘，物粉尘污染，因此，采用本发明的电石炉洁净生产系统，不仅能够提高生产效率、降低生产成本，并能减少粉尘污染。
本发明的电石炉净化灰处理方法采用的技术方案为：
一种电石炉净化灰处理方法，包括：
将净化灰或将净化灰和炭材烘干燃料进行焚烧产生的热气体对介质气体进行加热；
将加热后的介质气体对炭材进行烘干处理。
本发明的电石炉净化灰处理方法，利用焚烧净化灰或焚烧净化灰和炭材烘干燃料产生的热量对炭材进行烘干，实现了对净化灰的充分利用，并且避免了净化灰中的碱土金属氧化物与炭材中挥发出的水分之间化学反应对生产设备的影响，降低了生产成本、提高了生产效率。由于净化灰的热值较低，在将净化灰单独进行焚烧时，焚烧设备产生的气体的温度较低，甚至有熄灭的情况发生，为了保证电石炉净化灰处理系统运行的稳定性，本发明还可以将净化灰和其他常规炭材烘干燃料(如煤、炭、一氧化碳中的至少一种)共同在焚烧设备中进行焚烧。
进一步的，所述电石炉净化灰处理方法还包括将加热后的介质气体对炭材进行烘干处理的同时，采用石灰窑尾气对炭材进行烘干处理。通过在将加热后的介质气体与炭材接触的同时将石灰窑尾气与炭材进行接触，既能实现对石灰窑尾气的利用，还能避免因净化灰热值低、炭材烘干时间长导致的生产效率低下的问题。
进一步的，所述介质气体为空气。以空气作为介质气体，大大降低了生产的成本。
进一步的，所述电石炉净化灰处理方法还包括将进行对炭材进行过烘干处理的介质气体进行除尘，并回收除尘过程中收集到的粉尘。通过对进行过烘干处理的介质气体进行除尘，不仅可以降低排放气体对环境的危害，并且除尘得到的粉尘的主要成分为炭粉，通过对炭粉回收利用，能够降低生产成本。
进一步的，上述任意一种电石炉净化灰处理方法还包括收集焚烧后的焚烧灰分制成砖。净化灰焚烧后，大部分灰分经过冷却沉降形成球形颗粒状成为灰渣，具有较高的钙、镁成分，性能稳定，少部分焚烧灰分则成为灰尘被热气体携带。以焚烧灰分为原料，添加石灰、石膏以及骨料或添加少量水泥，按一定比例经坯料制备、压制成型、高效蒸汽养护等工艺生产轻质砖。两部分灰分可以分别制砖，也可混合后制砖。通过将焚烧灰分进行收集制成砖，如轻质砖等，可以实现灰分的无害化利用，变废为宝，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的电石炉净化灰处理系统的实施例的示意图；
图2为本发明的电石生产系统的实施例的示意图；
其中，1-焚烧设备，2-换热设备，3-炭材烘干设备，4-介质气体供气设备，5-热气体除尘设备，6-烘干气除尘设备，7-焚烧灰分回收设备，8-制砖系统，9-电石炉，10-电石炉炉气净化系统，11-石灰窑。
具体实施方式
以下结合具体实施方式本发明的技术方案作进一步的说明。
电石炉净化灰处理系统的实施例
本实施例的电石炉净化灰处理系统，如图1所示，包括焚烧设备1、换热设备2、炭材烘干设备3、介质气体供气设备4、热气体除尘设备5、烘干气除尘设备6、焚烧灰分回收设备7和制砖系统8。热气体除尘设备5和烘干气除尘设备6均为袋式除尘器，各袋式除尘器均设置有含尘气体进口、净化气体出口和排灰口；焚烧灰分回收设备7为敞口储槽。在本发明的电石炉净化灰处理系统的其他实施例中，还可以将本实施例的热气体除尘设备5、烘干气除尘设备6中的至少一个替换为旋风除尘器。
焚烧设备1为沸腾炉，设置有空气入口、热气体出口、进料口和焚烧灰渣出口；由进料口送入沸腾炉的净化灰或净化灰和炭材烘干燃料在沸腾炉内焚烧后产生的热气体由热气体出口导出沸腾炉，焚烧灰渣由焚烧灰渣出口排出至焚烧灰分回收设备7中；设置焚烧灰分回收设备7便于焚烧灰渣的集中利用。
换热设备2为列管式换热器，设置有热气体进口、热气体出口、介质气体进口和介质气体出口；换热设备2的热气体进口与焚烧设备1的热气体出口连通，从焚烧设备1导出的热气体通过换热设备2与介质气体之间产生热交换对介质气体加热；介质气体供气设备4为鼓风机，介质气体供气设备4与换热设备2的介质气体进口连通，通过鼓风机将空气等作为介质气体送入换热设备2中。换热设备2的热气体出口与热气体除尘设备5的含尘气体进口连通，设置热气体除尘设备5可以使加热介质气体后的热气体进行除尘后可以直接排放，除尘得到的粉尘可以送入制砖系统8作进一步利用。在本发明的电石炉净化灰处理系统的其他实施例中，还可以将本实施例中的鼓风机替换为罗茨风机等其他送风设备。在本发明的电石炉净化灰处理系统的其他实施例中，也可以将本实施例的介质气体供气装置省去，同时在烘干气除尘设备6下游设置引风设备，如引风机，将引风设备的气体入口与烘干气除尘设备的净化气出口连通。
炭材烘干设备3为立式烘干窑，设置有介质气体进口(即热风进口)、气体出口、炭材进料口和炭材出料口；换热设备2的介质气体出口与炭材烘干设备3的介质气体进口连通。
炭材烘干设备3的气体出口与烘干气除尘设备6的含尘气体进口连通。设置烘干气除尘设备6便于实现对炭材烘干设备3中排出的气体进行除尘净化，并且由于排出的气体中携带有炭粉，因此除尘后粉尘可以被回收利用。在本发明的电石炉净化灰处理系统的其他实施例中还可以在本实施例的烘干气除尘设备6下游设置引风设备，如引风机，将引风设备的气体入口与烘干气除尘设备的净化气出口连通，或者在炭材烘干设备3和烘干气除尘设备6之间设置引风设备，将引风设备的气体入口与炭材烘干设备3的气体出口连通，将引风设备的气体出口与烘干气除尘设备6的含尘气体进口连通，通过设置引风机能够加快气体流动，提高炭材烘干效率。
焚烧灰分回收设备7和制砖系统8之间设置有轨道输送装置，如轨道小车，便于将存储在焚烧灰分回收设备7内的焚烧灰渣输送至制砖系统8制砖。在本发明的电石炉净化灰处理系统的其他实施例中，还可以将本实施例中的制砖系统8和轨道输送装置省去。将制砖系统8以及轨道输送设备省去后，可以定期将焚烧灰分回收设备7中的焚烧灰渣进行填埋处理。
电石生产系统的实施例
本实施例的电石生产系统，如图2所示，包括电石炉9、电石炉炉气净化系统10、石灰窑11和电石炉净化灰处理系统；其中，电石炉净化灰处理系统为上述实施例中的电石炉净化灰处理系统，包括焚烧设备1、换热设备2、炭材烘干设备3、介质气体供气设备4、热气体除尘设备5、烘干气除尘设备6、焚烧灰分回收设备7和制砖系统8。石灰窑11的尾气出口与炭材烘干设备3连通，石灰窑尾气和加热后的介质气体在炭材烘干设备3中与炭材接触实现对炭材的烘干；电石生产所用原料生石灰(主要成分为氧化钙)主要是由石灰窑煅烧石灰石产生，煅烧温度大约在1100℃左右，产生大量的高温尾气，会造成热源浪费，本实施例的电石生产系统通过对石灰窑尾气加以余热利用，节能减排，降低企业成本。石灰窑11的尾气与换热设备2的介质气体出口导出的介质气体合并后通过炭材烘干设备3的介质气体进口通入炭材烘干设备3内部。在电石生产系统的其他实施例中，也可以将石灰窑11的尾气直接通入炭材烘干设备3内部。炭材烘干设备3中烘干的炭材与石灰窑11煅烧产生的生石灰送入电石炉9中进行反应制备电石，反应过程中电石炉炉气送入电石炉炉气净化系统10中进行净化，净化产生的净化灰送入焚烧设备1中进行焚烧处理。
本实施例中的电石炉炉气净化系统可以采用现有技术的电石炉炉气净化系统，如授权公告号为CN204619661U的中国实用新型专利中公开的63MVA密闭电石炉炉气净化系统。电石炉净化灰处理系统的炭材烘干设备为与电石炉配套的炭材烘干设备，电石炉净化灰处理系统的炭材烘干设备烘干的炭材用于送入电石炉中制备电石。
采用本实施例的电石生产系统生产电石过程中，将电石炉炉气净化系统收集得到的净化灰送入电石炉净化灰处理系统的焚烧设备中进行焚烧，焚烧后的灰渣的不含尘，无污染，方便进行下一步的处理，并且能够实现对净化灰进行充分的利用。
在本发明的电石生产系统的其他实施例中，电石炉净化灰处理系统的炭材烘干设备为独立设置的炭材烘干设备，该独立设置的炭材烘干设备烘干的炭材可用于出售，电石炉配套有专用的炭材烘干设备，该专用的炭材烘干设备烘干的炭材用于送入电石炉中制备电石。
以下电石炉净化灰的处理方法的实施例中采用的净化灰中碳的质量百分含量为30％～45％，仅对净化灰进行焚烧的过程中产生的热气体的温度为600℃～900℃。
电石炉净化灰的处理方法的实施例1
本实施例的电石炉净化灰的处理方法，包括以下步骤：
将净化灰送入焚烧设备中进行焚烧，利用焚烧产生的热气体通过换热设备对空气进行加热，然后将加热后的空气和石灰窑尾气一同通入炭材烘干设备中，使空气和石灰窑尾气共同流过炭材，与炭材接触后排出炭材烘干设备；在炭材烘干设备中通入空气和石灰窑尾气一段时间实现对炭材的烘干；
采用袋式除尘器对加热空气后的热气体进行除尘并将除尘后的气体放空；
采用袋式除尘器对炭材烘干设备中排出的气体进行除尘，收集除尘过程中产生的粉尘，并将除尘后的气体放空；
收集净化灰焚烧后产生的灰分，在灰分中添加石灰、石膏以及骨料或添加少量水泥，然后压制成型、蒸汽养护，制成轻质砖。
电石炉净化灰的处理方法的实施例2
本实施例的电石炉净化灰的处理方法，包括以下步骤：
将净化灰送入焚烧设备中进行焚烧，利用焚烧产生的热气体通过换热设备对空气进行加热，然后将加热后的空气和石灰窑尾气一同通入炭材烘干设备中，使空气和石灰窑尾气共同流过炭材，与炭材接触后排出炭材烘干设备；在炭材烘干设备中通入空气和石灰窑尾气一段时间实现对炭材的烘干；
将加热空气后的热气体和炭材烘干设备中排出的气体通入水槽后排放；
采用袋式除尘器对炭材烘干设备中排出的气体进行除尘，收集除尘过程中产生的粉尘，并将除尘后的气体放空；
收集净化灰焚烧后产生的灰分，在灰分中添加石灰、石膏以及骨料或添加少量水泥，然后压制成型、蒸汽养护，制成轻质砖。
电石炉净化灰的处理方法的实施例3
本实施例的电石炉净化灰的处理方法，包括以下步骤：
将由净化灰和兰炭组成的烘干燃料投入焚烧设备中进行焚烧，利用焚烧产生的热气体通过换热设备对空气进行加热，然后将加热后的空气通入炭材烘干设备中并使空气流过炭材，与炭材接触后排出炭材烘干设备；在炭材烘干设备中通入空气一段时间实现对炭材的烘干；
采用袋式除尘器对加热空气后的热气体进行除尘并将除尘后的气体放空；
采用袋式除尘器对炭材烘干设备中排出的气体进行除尘，收集除尘过程中产生的粉尘，并将除尘后的气体放空；
收集净化灰焚烧后产生的灰分，在灰分中添加石灰、石膏以及骨料或添加少量水泥，然后压制成型、蒸汽养护，制成轻质砖。
在本发明的电石炉净化灰的处理方法其他实施例中，还以将电石炉净化灰的处理方法的实施例3中采用的兰炭替换为常规烘干燃料如煤粉；或在电石炉净化灰的处理方法的实施例2中将加热后的空气和石灰窑尾气一同通入炭材烘干设备中同时，在炭材烘干设备中通入另一焚烧设备焚烧兰炭或煤粉后产生的尾气，当然也可以省去石灰窑尾气。
Claims (10)
1.一种电石炉净化灰处理系统，其特征在于：包括：
焚烧设备，所述焚烧设备用于对净化灰或对净化灰和炭材烘干燃料进行焚烧，所述焚烧设备设置有热气体出口，所述热气体出口用于将焚烧过程产生的热气体导出所述焚烧设备；以及
换热设备，所述换热设备设置有热气体进、出口和介质气体进、出口，所述换热设备用于利用从所述焚烧设备导出的热气体对介质气体进行加热，所述介质气体用于对炭材进行烘干；以及
炭材烘干设备，所述炭材烘干设备设置有介质气体进口以及气体出口；
焚烧设备的热气体出口连接换热设备的热气体进口；换热设备的介质气体出口连接炭材烘干设备的介质气体进口。
2.根据权利要求1所述的电石炉净化灰处理系统，其特征在于：还包括烘干气除尘设备；所述烘干气除尘设备与炭材烘干设备的气体出口连通。
3.根据权利要求1所述的电石炉净化灰处理系统，其特征在于：还包括介质气体供气设备；所述介质气体供气设备与换热设备的介质气体进口连通。
4.根据权利要求1所述的电石炉净化灰处理系统，其特征在于：还包括设置于所述炭材烘干设备下游的引风设备；所述引风设备的进风口与所述炭材烘干设备的气体出口连通。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电石炉净化灰处理系统，其特征在于：还包括与所述焚烧设备配套的焚烧灰分利用系统。
6.一种电石生产系统，包括电石炉和电石炉炉气净化系统，其特征在于：还包括如权利要求1～5中任意一项所述的电石炉净化灰处理系统；电石炉净化灰处理系统的炭材烘干设备为与所述电石炉配套的炭材烘干设备或独立设置的炭材烘干设备。
7.一种电石炉净化灰处理方法，其特征在于：包括：
将净化灰或将净化灰和炭材烘干燃料进行焚烧产生的热气体对介质气体进行加热；
将加热后的介质气体对炭材进行烘干处理。
8.根据权利要求7所述的电石炉净化灰处理方法，其特征在于：所述介质气体为空气。
9.根据权利要求7所述的电石炉净化灰处理方法，其特征在于：还包括将进行对炭材进行过烘干处理的介质气体进行除尘，并回收除尘过程中收集到的粉尘。
10.根据权利要求7～9中任意一项所述的电石炉净化灰处理方法，其特征在于：还包括收集焚烧后的焚烧灰分制成砖。
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