CN114180575A - 一种电石生产过程中节能降耗分析方法 - Google Patents

一种电石生产过程中节能降耗分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电石生产过程中节能降耗分析方法，包括以下步骤：S1，电石生产热能损耗分析；S2，高温电石炉气的余热利用：高温电石炉气经过冷却塔中熔融玻璃管的阵列及循环水管冷却，得到中温电石炉气经袋式除尘器中，所得纯净电石炉气作为石灰窑燃料；S3，熔融电石的余热利用：熔融电石的坩埚车依次通过熔盐段的熔融玻璃管、水冷段的循环水管及空冷段的低温干燥空气，换热后放置在电石冷坨车间中自然冷却，得到冷坨。本发明采用隧道窑初步降温熔融电石，得到高温气体用于焦炭除水，同时与高温电石炉气共同对电石渣熔融反应处理；减少碳排放及固废量，增加循环率，提高焦炭及电石炉气的品质，是一种绿色环保处理的循环生产体系。

Description

一种电石生产过程中节能降耗分析方法
技术领域
本发明涉及电石生产技术领域，尤其涉及一种电石生产过程中节能降耗分析方法。
背景技术
在化工生产中电石生产消耗电能最大，人称“电老虎”。中国约有近800座电石炉，年产量及使用量居世界首位，但我国目前电石生产的单位能耗仍然较高（高于3300kWh/t）,而德日美等国的单位能耗一般在3000±50kWh/t的范围内，故我国的电石生产行业急需要在节能降耗方面进行开发研究。
近年来，大量技术人员进行总结，结论是电石生产的节能降耗技术主要体现在以下几个方面：1）使用合格原材料，尤其要严控水含量＜1%；2）优选电石炉参数，主要包括电气参数、几何参数及电气几何参数等组成；3）做好设备管理工作，主要是操作、维护及检修的规范化制定，尤其还要注意电石炉报警及联锁的各项参数表的制定及实施；4）加强电极观测，即注意电极、料面运行情况及出炉时间等。
以上规范化的基本标准，为我国电石生产提供较为稳定的技术保障，但在节能降耗的具体技术工艺上，业内尚没有统一的成熟路线。目前的问题主要是热能的损耗过大，热能损耗包括高温电石炉气的余热利用及熔融电石冷却的余热利用，各厂家的选择大有不同，但目前利用率均较低，尤其是熔融电石的余热鲜有实际应用，亟待进一步开发。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电石生产过程中节能降耗分析方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种电石生产过程中节能降耗分析方法，包括以下步骤：
S1，电石生产热能损耗分析：高温电石炉气一般为700-800℃，且其中含有粉尘，传统利用方式是干燥至250±50℃，经过袋式除尘器除尘后，送入石灰窑作为燃料使用，因此其中降温过程有大量热能损失，不计算投入石灰窑时的温度潜热（100-150℃），则热能完全浪费；熔融电石超过2000℃，传统的一般采用在冷坨车间自然空冷，最多是增加一些循环水管，电石冷却的热能利用率不足2%；
S2，高温电石炉气的余热利用：设置一个下宽上窄的锥形的冷却塔，高温电石炉气通入冷却塔底部，冷却塔中下部通过光滑孔架设熔融玻璃管的阵列，相邻熔融玻璃管的端部通过齿轮传动，使各熔融玻璃管均能低速旋转，熔融玻璃管内填入湿法电石制备乙炔的发生器产生的电石渣，使熔融玻璃管低速旋转下，通入石灰窑尾气，加压至熔融玻璃管内气压为1.2-1.4MPa，并保压5min后，将熔融玻璃管两端密封；
在高温电石炉气的持续导热作用下，熔融玻璃管内电石渣逐渐熔融，并在翻滚作用下与加压的石灰窑尾气中的二氧化碳及含硫化合物反应，最终逐渐结渣，待反应1.5-2h后，关闭冷却塔各出入口，并通入干燥空气进行排气，且内部充满蓬松多孔的圆柱形渣块，取出熔融玻璃管并迅速填入新的熔融玻璃管，进行下一塔反应，将熔融玻璃管冷却，检测熔融玻璃管内气压基本为1bar，用器具取出圆柱形渣块，叠放备用；
冷却塔中上部内布置蛇形的循环水管，通过冷水，通过逐步导热，得到高温水蒸汽，高温水蒸汽投入到空气干燥器中作为传热壁的热源使用，对大气进行干燥，得到温度约为70-90℃的低温干燥空气；
冷却塔顶部得到温度低于250℃的中温电石炉气，将其通入到袋式除尘器中，得到温度为100-150℃的纯净电石炉气，经引射器引入到石灰窑中为煅烧燃料使用；
S3，熔融电石的余热利用：从电石炉与电石冷坨车间之间设置一拱形的隧道窑，熔融电石通过可晃动的坩埚车运输，自电石炉到电石冷坨车间，隧道窑依次分为熔盐段、水冷段及空冷段；
熔盐段的弧顶内壁通过钢丝网构造一个半圆环空腔，且钢丝网距离坩埚车顶开口距离不超过0.5m，空腔内填充一列呈弧形分布的熔融玻璃管，熔融玻璃管长度方向与隧道窑长度方向平行，相邻熔融玻璃管的端部通过齿轮传动，使各熔融玻璃管均能低速旋转，熔融玻璃管内填入湿法电石制备乙炔的发生器产生的电石渣，使熔融玻璃管低速旋转下，通入石灰窑尾气，加压至熔融玻璃管内气压为1.2-1.4MPa，并保压5min后，将熔融玻璃管两端密封；
在熔融电石的热辐射作用下和内部空气的双重导热导热作用下，熔融玻璃管内电石渣逐渐熔融，并在翻滚作用下与加压的石灰窑尾气中的二氧化碳及含硫化合物反应，最终逐渐结渣，待反应1.5-2h后，从隧道窑端部取出熔融玻璃管并迅速填入新的熔融玻璃管，将熔融玻璃管冷却，检测熔融玻璃管内气压基本为1bar，用器具取出圆柱形渣块，叠放备用；
熔盐段头部的侧壁底设置排气口，用于排出高温空气，温度约为500-600℃，直接通入焦炭干燥仓，进行对流吹拂干燥，快速蒸去水分，干燥约20min后，得到含水率低于0.5%的焦炭，用于电石炉原料，大幅降低尾气中氢气及水分的含量，反过来提高电石炉气的品质；
水冷段的弧顶内壁通过钢丝网构造一个半圆环空腔，且钢丝网距离坩埚车顶开口距离不超过0.5m，空腔内填充成拱面分布的循环水管，冷水从水冷段尾部顶进入，从水冷段头部底得到水蒸汽，作为空气干燥器的热源使用；
空冷段的尾部顶通入步骤S2得到的低温干燥空气，用于熔融电石的对流冷却，最终得到的熔融电石约为480-540℃，放置在电石冷坨车间中自然冷却，得到冷坨，用于乙炔气体的制备。
优选地，电石渣在填入熔融玻璃管前经过沥水后空气对流干燥，至含水低于5%。
优选地，电石渣的填入量占熔融玻璃管体积的1/4-1/3，为二氧化碳融入反应及电石渣的翻动提供足够空间。
优选地，熔融玻璃管两端外的冷却塔侧壁处分布设有一个保温盖，起保温和促进封端的作用。
优选地，冷却塔关闭换管前的排气操作具体是：将空气干燥器产生的部分低温干燥空气通入冷却塔顶部，将冷却塔内的电石炉气排出储存，最终与中温电石炉气合并后，一起通入到袋式除尘器中，可作为石灰窑的部分氧气消耗使用。
优选地，熔融电石的坩埚车通过自动牵引车和轨道，在隧道窑中往复移动。
优选地，熔融玻璃管的冷却储存车间放置有冷水板的格栅，熔融玻璃管放置在两个冷水板之间，贴合导热，加快熔融玻璃管的冷却，使内部气压迅速降低，便于打开取出，所得热水汽可与水蒸汽混合倒入至空气干燥器中，作为热源使用。
优选地，圆柱形渣块用于石灰窑的原料，其作为二氧化碳富集体，内部孔洞内包裹吸附大量二氧化碳，经检测95%以上为碳酸钙和氧化钙，可代替部分石灰窑所需碳酸钙原料掺杂使用，并能够作为本厂碳排放的捕集剂， 减少碳排放。
优选地，焦炭干燥仓干燥后排放的湿气温度约为180-220℃，过滤粉尘后，投入空气干燥器中干燥循环使用，或通入到冷水中，用于制备水蒸汽。
优选地，电石冷坨车间进行强力通风处理，所得中温干燥空气，可与大气合并后投入至空气干燥器干燥得到低温干燥空气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明依托本厂其他工艺需求，采用隧道窑初步降温熔融电石，得到高温气体用于焦炭除水，同时与高温电石炉气一起对电石渣进行熔融后捕集石灰窑中的二氧化碳，大幅降低本厂石灰窑的碳排放，同时利用熔盐法将电石渣熔化与二氧化碳反应生产碳酸钙及氧化钙，返回作为石灰窑原料的掺杂物（烟气中含硫含氮提高，尾气需要多级处理）。整个流程下来，减少碳排放及固废量，增加循环率，提高焦炭及电石炉气的品质，其过程不仅仅是电能及热能的降耗，更是一种绿色环保处理的循环生产体系，值得推广。
附图说明
图1为本发明提出的一种电石生产过程中节能降耗分析方法的工艺流程图；
图2为本发明提出的一种电石生产过程中节能降耗分析方法中隧道窑各段的导热结构布置图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种电石生产过程中节能降耗分析方法，包括以下步骤：
S1，电石生产热能损耗分析：高温电石炉气一般为700-800℃，且其中含有粉尘，传统利用方式是干燥至250±50℃，经过袋式除尘器除尘后，送入石灰窑作为燃料使用，因此其中降温过程有大量热能损失，不计算投入石灰窑时的温度潜热（100-150℃），则热能完全浪费；熔融电石超过2000℃，传统的一般采用在冷坨车间自然空冷，最多是增加一些循环水管，电石冷却的热能利用率不足2%；
S2，高温电石炉气的余热利用：设置一个下宽上窄的锥形的冷却塔，高温电石炉气通入冷却塔底部，冷却塔中下部通过光滑孔架设熔融玻璃管的阵列，相邻熔融玻璃管的端部通过齿轮传动，使各熔融玻璃管均能低速旋转，熔融玻璃管内填入湿法电石制备乙炔的发生器产生的电石渣，使熔融玻璃管低速旋转下，通入石灰窑尾气，加压至熔融玻璃管内气压为1.2-1.4MPa，并保压5min后，将熔融玻璃管两端密封；
在高温电石炉气的持续导热作用下，熔融玻璃管内电石渣逐渐熔融，并在翻滚作用下与加压的石灰窑尾气中的二氧化碳及含硫化合物反应，最终逐渐结渣，待反应1.5-2h后，关闭冷却塔各出入口，并通入干燥空气进行排气，且内部充满蓬松多孔的圆柱形渣块，取出熔融玻璃管并迅速填入新的熔融玻璃管，进行下一塔反应，将熔融玻璃管冷却，检测熔融玻璃管内气压基本为1bar，用器具取出圆柱形渣块，叠放备用；
冷却塔中上部内布置蛇形的循环水管，通过冷水，通过逐步导热，得到高温水蒸汽，高温水蒸汽投入到空气干燥器中作为传热壁的热源使用，对大气进行干燥，得到温度约为70-90℃的低温干燥空气；
冷却塔顶部得到温度低于250℃的中温电石炉气，将其通入到袋式除尘器中，得到温度为100-150℃的纯净电石炉气，经引射器引入到石灰窑中为煅烧燃料使用；
S3，熔融电石的余热利用：从电石炉与电石冷坨车间之间设置一拱形的隧道窑，熔融电石通过可晃动的坩埚车运输，自电石炉到电石冷坨车间，隧道窑依次分为熔盐段、水冷段及空冷段；
熔盐段的弧顶内壁通过钢丝网构造一个半圆环空腔，且钢丝网距离坩埚车顶开口距离不超过0.5m，空腔内填充一列呈弧形分布的熔融玻璃管，熔融玻璃管长度方向与隧道窑长度方向平行，相邻熔融玻璃管的端部通过齿轮传动，使各熔融玻璃管均能低速旋转，熔融玻璃管内填入湿法电石制备乙炔的发生器产生的电石渣，使熔融玻璃管低速旋转下，通入石灰窑尾气，加压至熔融玻璃管内气压为1.2-1.4MPa，并保压5min后，将熔融玻璃管两端密封；
在熔融电石的热辐射作用下和内部空气的双重导热导热作用下，熔融玻璃管内电石渣逐渐熔融，并在翻滚作用下与加压的石灰窑尾气中的二氧化碳及含硫化合物反应，最终逐渐结渣，待反应1.5-2h后，从隧道窑端部取出熔融玻璃管并迅速填入新的熔融玻璃管，将熔融玻璃管冷却，检测熔融玻璃管内气压基本为1bar，用器具取出圆柱形渣块，叠放备用；
熔盐段头部的侧壁底设置排气口，用于排出高温空气，温度约为500-600℃，直接通入焦炭干燥仓，进行对流吹拂干燥，快速蒸去水分，干燥约20min后，得到含水率低于0.5%的焦炭，用于电石炉原料，大幅降低尾气中氢气及水分的含量，反过来提高电石炉气的品质；
水冷段的弧顶内壁通过钢丝网构造一个半圆环空腔，且钢丝网距离坩埚车顶开口距离不超过0.5m，空腔内填充成拱面分布的循环水管，冷水从水冷段尾部顶进入，从水冷段头部底得到水蒸汽，作为空气干燥器的热源使用；
空冷段的尾部顶通入步骤S2得到的低温干燥空气，用于熔融电石的对流冷却，最终得到的熔融电石约为480-540℃，放置在电石冷坨车间中自然冷却，得到冷坨，用于乙炔气体的制备。
降耗粗略计算：
1）冷坨车间的热风潜能可抵消部分鼓风耗电，且为空气干燥提供部分预热量，其具体降耗数值无法统计；
2）隧道窑中，熔融电石从2000℃降为480-540℃，大部分显热用来生产高温空气，用于焦炭的超快干燥，降低焦炭含水，根据现有文献，降耗量约为100kWh/t;
3）另一部分显热用来电石渣熔融后捕集石灰窑尾气中二氧化碳的操作，其降耗值也无法具体核算，但其大幅降低本厂碳排放量，而且将电石渣废料废物利用，减少储存地，提高循环利用值；
4）高温电石炉气从700-800℃降至250℃，大部分显热如同3），小部分显热与同2）合并用于空气干燥，作为隧道窑中熔融电石的冷却气体，其降耗值也无法具体估算。
总结，虽然无法具体统计计算出本发明的节能降耗值，但本发明依托本厂其他工艺需求，采用隧道窑初步降温熔融电石，得到高温气体用于焦炭除水，同时与高温电石炉气一起对电石渣进行熔融后捕集石灰窑中的二氧化碳，大幅降低本厂石灰窑的碳排放，同时利用熔盐法将电石渣熔化与二氧化碳反应生产碳酸钙及氧化钙，返回作为石灰窑原料的掺杂物（烟气中含硫含氮提高，尾气需要多级处理）。整个流程下来，减少碳排放及固废量，增加循环率，提高焦炭及电石炉气的品质，其过程不仅仅是电能及热能的降耗，更是一种绿色环保处理的循环生产体系，值得推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，电石生产热能损耗分析：高温电石炉气一般为700-800℃，且其中含有粉尘，传统利用方式是干燥至250±50℃，经过袋式除尘器除尘后，送入石灰窑作为燃料使用，因此其中降温过程有大量热能损失，不计算投入石灰窑时的温度潜热（100-150℃），则热能完全浪费；熔融电石超过2000℃，传统的一般采用在冷坨车间自然空冷，最多是增加一些循环水管，电石冷却的热能利用率不足2%；
S2，高温电石炉气的余热利用：设置一个下宽上窄的锥形的冷却塔，高温电石炉气通入冷却塔底部，冷却塔中下部通过光滑孔架设熔融玻璃管的阵列，相邻熔融玻璃管的端部通过齿轮传动，使各熔融玻璃管均能低速旋转，熔融玻璃管内填入湿法电石制备乙炔的发生器产生的电石渣，使熔融玻璃管低速旋转下，通入石灰窑尾气，加压至熔融玻璃管内气压为1.2-1.4MPa，并保压5min后，将熔融玻璃管两端密封；
在高温电石炉气的持续导热作用下，熔融玻璃管内电石渣逐渐熔融，并在翻滚作用下与加压的石灰窑尾气中的二氧化碳及含硫化合物反应，最终逐渐结渣，待反应1.5-2h后，关闭冷却塔各出入口，并通入干燥空气进行排气，且内部充满蓬松多孔的圆柱形渣块，取出熔融玻璃管并迅速填入新的熔融玻璃管，进行下一塔反应，将熔融玻璃管冷却，检测熔融玻璃管内气压为1bar，用器具取出圆柱形渣块，叠放备用；
冷却塔中上部内布置蛇形的循环水管，通过冷水，通过逐步导热，得到高温水蒸汽，高温水蒸汽投入到空气干燥器中作为传热壁的热源使用，对大气进行干燥，得到温度为70-90℃的低温干燥空气；
冷却塔顶部得到温度低于250℃的中温电石炉气，将其通入到袋式除尘器中，得到温度为100-150℃的纯净电石炉气，经引射器引入到石灰窑中为煅烧燃料使用；
S3，熔融电石的余热利用：从电石炉与电石冷坨车间之间设置一拱形的隧道窑，熔融电石通过可晃动的坩埚车运输，自电石炉到电石冷坨车间，隧道窑依次分为熔盐段、水冷段及空冷段；
熔盐段的弧顶内壁通过钢丝网构造一个半圆环空腔，且钢丝网距离坩埚车顶开口距离不超过0.5m，空腔内填充一列呈弧形分布的熔融玻璃管，熔融玻璃管长度方向与隧道窑长度方向平行，相邻熔融玻璃管的端部通过齿轮传动，使各熔融玻璃管均能低速旋转，熔融玻璃管内填入湿法电石制备乙炔的发生器产生的电石渣，使熔融玻璃管低速旋转下，通入石灰窑尾气，加压至熔融玻璃管内气压为1.2-1.4MPa，并保压5min后，将熔融玻璃管两端密封；
在熔融电石的热辐射作用下和内部空气的双重导热导热作用下，熔融玻璃管内电石渣逐渐熔融，并在翻滚作用下与加压的石灰窑尾气中的二氧化碳及含硫化合物反应，最终逐渐结渣，待反应1.5-2h后，从隧道窑端部取出熔融玻璃管并迅速填入新的熔融玻璃管，将熔融玻璃管冷却，检测熔融玻璃管内气压为1bar，用器具取出圆柱形渣块，叠放备用；
熔盐段头部的侧壁底设置排气口，用于排出高温空气，温度为500-600℃，直接通入焦炭干燥仓，进行对流吹拂干燥，快速蒸去水分，干燥20min后，得到含水率低于0.5%的焦炭，用于电石炉原料，大幅降低尾气中氢气及水分的含量，反过来提高电石炉气的品质；
水冷段的弧顶内壁通过钢丝网构造一个半圆环空腔，且钢丝网距离坩埚车顶开口距离不超过0.5m，空腔内填充成拱面分布的循环水管，冷水从水冷段尾部顶进入，从水冷段头部底得到水蒸汽，作为空气干燥器的热源使用；
空冷段的尾部顶通入步骤S2得到的低温干燥空气，用于熔融电石的对流冷却，最终得到的熔融电石为480-540℃，放置在电石冷坨车间中自然冷却，得到冷坨，用于乙炔气体的制备。
2.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述电石渣在填入熔融玻璃管前经过沥水后空气对流干燥，至含水低于5%。
3.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述电石渣的填入量占熔融玻璃管体积的1/4-1/3，为二氧化碳融入反应及电石渣的翻动提供足够空间。
4.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述熔融玻璃管两端外的冷却塔侧壁处分布设有一个保温盖，起保温和促进封端的作用。
5.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述冷却塔关闭换管前的排气操作具体是：将空气干燥器产生的部分低温干燥空气通入冷却塔顶部，将冷却塔内的电石炉气排出储存，最终与中温电石炉气合并后，一起通入到袋式除尘器中，可作为石灰窑的部分氧气消耗使用。
6.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述熔融电石的坩埚车通过自动牵引车和轨道，在隧道窑中往复移动。
7.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述熔融玻璃管的冷却储存车间放置有冷水板的格栅，熔融玻璃管放置在两个冷水板之间，贴合导热，加快熔融玻璃管的冷却，使内部气压迅速降低，便于打开取出，所得热水汽可与水蒸汽混合倒入至空气干燥器中，作为热源使用。
8.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述圆柱形渣块用于石灰窑的原料，其作为二氧化碳富集体，内部孔洞内包裹吸附大量二氧化碳，经检测95%以上为碳酸钙和氧化钙，可代替部分石灰窑所需碳酸钙原料掺杂使用，并能够作为本厂碳排放的捕集剂， 减少碳排放。
9.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述焦炭干燥仓干燥后排放的湿气温度为180-220℃，过滤粉尘后，投入空气干燥器中干燥循环使用，或通入到冷水中，用于制备水蒸汽。
10.根据权利要求1所述的一种电石生产过程中节能降耗分析方法，其特征在于，所述电石冷坨车间进行强力通风处理，所得中温干燥空气，可与大气合并后投入至空气干燥器干燥得到低温干燥空气。
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