CN206142838U - 一种设有双竖炉的电石的生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种设有双竖炉的电石的生产系统。所述系统包括石灰竖炉、高温热解炉、氧热法电石炉和氧枪，石灰竖炉包括石灰石粉入料口、石灰下料口、石灰竖炉烟气入口，所述石灰竖炉的炉膛内设有可调节倾角的石灰竖炉挡板；高温热解炉包括煤粉入料口、碳粉下料口、高温热解炉烟气入口，所述高温热解炉的炉膛内设有可调节倾角的高温热解炉挡板；氧热法电石炉包括石灰入料口、碳粉入料口、烟气出口和出料口；氧枪的喷枪头设于氧热法电石炉内。本实用新型的设有双竖炉的电石的生产系统，通过在石灰竖炉、高温热解炉内均设置可调节倾角的挡板，可以方便地控制原料在炉内的反应与热解时间，保证原料反应的程度和效率。

Description

一种设有双竖炉的电石的生产系统

技术领域

本实用新型总地涉及一种电石的生产系统，具体涉及一种设有双竖炉的电石的生产系统。

背景技术

碳化钙俗称电石,由焦炭和氧化钙反应制得,是重要的煤化工产品及基础化工原料,主要用于生产乙炔及乙炔基化工产品，包括氯乙烯系列、醋酸乙烯系列和丙烯酸基等系列产品。电石对我国国民经济发展具有十分重要的作用，近十年来电石产量不断增加。

尽管电石工业的发展已有多年的历史,但目前电石的生产工艺仍然主要采用电弧加热的方法，即通过电弧炉产生高温以提供热量来生产电石。利用电弧炉是利用电能生产电石。其具体生产过程是通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，原料在开放或密闭的电炉中加热至2200℃左右，在高温下反应生成碳化钙(电石)。熔化了的电石，从出料口排出，进入电石锅冷却。电石经冷却破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出。该技术的缺点是：需要利用高价的块状焦炭和石灰作为原料；利用电能发热，电耗高，能耗成本高；由于电弧几乎在电弧炉的中心位置，单位炉容利用效率有限，产量低；产生的高温烟气由于量比较少，每吨电石约产生400m³,相关热能难以回收。

目前氧热法生产电石的方法是将块状含钙原料和含碳原料在上段竖炉预热至800-1300℃后，再使之进入下段电弧炉内。在电弧炉内由氧气和煤粉喷吹燃烧与电极复合供热使温度升至1700-2200℃，电石原料反应生成高品位电石。产生的电石炉气经除尘净化后由燃气轮机燃烧以驱动发电机发电，废气显热由余热锅炉回收。该技术的缺点是:需要利用高价的块状焦炭和石灰作为原料。现在氧热法的主要问题是没有解决块状料反应存在的问题，即由于块状原料比表面积小，使得原料需在较高温度才能完成反应，因而造成系统的生产能耗高。目前氧热法的生产原料仍然为价格比较高的块状焦炭和石灰石，没有有效地降低原料成本。

因此，为了能直接利用低成本的石灰石粉和低阶煤粉生产电石，并能控制原料的输送速度和停留的时间，保证原料的反应效果，有必要提出一种新的电石的生产系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种设有双竖炉的电石的生产系统，使得该工艺能够直接利用石灰石粉、煤粉等粉料在炉中完成反应，并能控制原料的输送速度和停留时间，以保证原料的反应效果。

本实用新型提供了一种设有双竖炉的电石的生产系统，所述系统包括石灰竖炉、高温热解炉、氧热法电石炉和氧枪，其中，所述石灰竖炉包括石灰石粉入料口、石灰下料口、石灰竖炉烟气入口，所述石灰石粉入料口设于所述石灰竖炉的上部，所述石灰下料口和石灰竖炉烟气入口设于所述石灰竖炉的下部；所述石灰竖炉的炉膛内设有可调节倾角的石灰竖炉挡板，所述石灰竖炉挡板设于所述石灰石粉入料口之下、所述石灰下料口和所述石灰竖炉烟气入口之上；所述石灰竖炉挡板与所述石灰竖炉的内壁留有间隙，所述石灰竖炉挡板上布置有小孔；所述石灰竖炉挡板由穿过所述石灰竖炉炉壁的转轴支撑于所述石灰竖炉上；所述高温热解炉包括煤粉入料口、碳粉下料口、高温热解炉烟气入口，所述煤粉入料口设于所述高温热解炉的上部，所述碳粉下料口和高温热解炉烟气入口设于所述高温热解炉的下部；所述高温热解炉的炉膛内设有可调节倾角的高温热解炉挡板，所述高温热解炉挡板设于所述煤粉入料口之下、所述碳粉下料口和所述高温热解炉烟气入口之上；所述高温热解炉挡板与所述高温热解炉的内壁留有间隙，所述高温热解炉挡板上布置有小孔；所述高温热解炉挡板由穿过所述高温热解炉炉壁的转轴支撑于所述高温热解炉上；所述氧热法电石炉包括石灰入料口、碳粉入料口、烟气出口和出料口，所述石灰入料口连通所述石灰竖炉的石灰下料口，所述碳粉入料口连通所述高温热解炉的碳粉下料口，所述烟气出口连通所述石灰竖炉烟气入口和所述高温热解炉烟气入口；所述氧枪的喷枪头设于所述氧热法电石炉内，所述氧枪自所述氧热法电石炉的炉顶伸入所述氧热法电石炉内。

上述的系统，所述石灰竖炉的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的石灰竖炉挡板，相邻所述石灰竖炉挡板的倾角相对所述石灰竖炉的竖直中心线对称布置；所述高温热解炉的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的高温热解炉挡板，相邻所述高温热解炉挡板的倾角相对所述高温热解炉的竖直中心线对称布置。

上述的系统，所述石灰竖炉挡板和所述高温热解炉挡板均与水平面的夹角可调节为30°-60°；所述石灰竖炉挡板和所述高温热解炉挡板上的小孔直径均为10mm-30mm。

上述的系统，所述石灰竖炉和所述高温热解炉均为方形炉，所述石灰竖炉挡板和所述高温热解炉挡板均沿各自倾角的倾斜方向上的长度为各自所在炉的边长的0.5-0.95倍，相邻所述石灰竖炉挡板的旋转轴在所述石灰竖炉的竖直方向的距离为所述石灰竖炉边长的0.2-1.5倍；相邻所述高温热解炉挡板的旋转轴在所述高温热解炉的竖直方向的距离为所述高温热解炉边长的0.2-1.5倍。

上述的系统，所述石灰竖炉挡板和所述高温热解炉挡板与各自所在炉的连接处均设有密封装置；所述石灰竖炉的转轴和所述高温热解炉的转轴上均设有旋转驱动杆。

上述的系统，所述氧热法电石炉的烟气出口通过高温烟气管道分别连通所述石灰竖炉烟气进口和所述高温热解炉烟气进口所述高温烟气管道内部设置有水冷烟道。

上述的系统，所述氧热法电石炉的出料口设有雷达料位计或电容料位计；所述石灰竖炉的石灰石粉入料口连有石灰石粉调速给料机，所述高温热解炉的煤粉入料口连有煤粉调速给料机。

上述的系统，所述氧枪的结构为套筒式水冷喷枪，所述氧枪的喷枪头的材质为铜，所述氧枪的套筒内层为氧气喷吹层，最外侧为冷却循环水层；所述氧气喷吹层的氧气进口连接有氧气管道所述煤粉喷吹层的煤粉进口连接有煤粉管道。

本实用新型的有益效果在于，本工艺利用石灰石和煤粉生产电石，大幅度降低了原材料的成本。

本实用新型的石灰竖炉与高温热解炉两个竖炉里都可以方便地控制原料在炉内的反应或热解时间，可以保证原料反应或热解的程度和效率。

本实用新型利用泡沫渣解决了电石生产中的粉料问题，利用粉料生产电石，降低了反应温度，减少了能耗。

此外，还可从热解烟气中提取可燃气或油以产生新的效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统结构简图；

图2为本实用新型实施例的可调节式热解炉内部挡板正视图结构示意图；以及

图3为图2中可调节式热解炉内部挡板的A向结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细地说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以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，而不是对本实用新型的限制。

下面将结合附图1对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。本实施例的设有双竖炉的的电石的生产系统包括:1、石灰石粉料斗；2、调速给料机；3、排气口；4、石灰竖炉；5、石灰竖炉挡板；6、高温烟气管道；7、氧热法电石炉；8、氧枪；9、高温烟气管道；10、高温热解炉挡板；11、高温热解炉；12、排气口；13、调速给料机；14、煤粉料斗。其中，石灰石粉料斗1、煤粉料斗14、调速给料机2和13等可根据实际需要设置或更换为其它装置。

本实用新型中设有两台可调节式竖炉，一台用于石灰石在高温下反应生成石灰，称之为石灰竖炉，另一台用于长焰煤高温热解，称之为高温热解炉，两个竖炉结构类似，功能不同。

所述石灰竖炉4包括石灰石粉入料口、石灰下料口、石灰竖炉烟气入口，所述石灰石粉入料口设于所述石灰竖炉4的上部，所述石灰下料口和石灰竖炉烟气入口设于所述石灰竖炉4的下部；所述石灰竖炉4的炉膛内设有可调节倾角的石灰竖炉挡板5，所述石灰竖炉挡板5设于所述石灰石粉入料口之下、所述石灰下料口和所述石灰竖炉烟气入口之上；所述石灰竖炉挡板5与所述石灰竖炉4的内壁留有间隙，所述石灰竖炉挡板5上布置有小孔；所述石灰竖炉挡板5由穿过所述石灰竖炉4炉壁的转轴51支撑于所述石灰竖炉4上。

所述高温热解炉11包括煤粉入料口、碳粉下料口、高温热解炉烟气入口，所述煤粉入料口设于所述高温热解炉的上部，所述碳粉下料口和高温热解炉烟气入口设于所述高温热解炉的下部。所述高温热解炉11的炉膛内设有可调节倾角的高温热解炉挡板10，所述高温热解炉挡板10设于所述煤粉入料口之下、所述碳粉下料口和所述高温热解炉烟气入口之上。所述高温热解炉挡板10与所述高温热解炉11的内壁留有间隙，所述高温热解炉挡板10上布置有小孔。所述高温热解炉挡板10由穿过所述高温热解炉11炉壁的转轴支撑于所述高温热解炉11上。

高温热解炉11内的挡板结构与石灰竖炉4中的挡板结构相同。

所述氧热法电石炉7包括石灰入料口、碳粉入料口、烟气出口和出料口。所述石灰入料口连通所述石灰竖炉4的石灰下料口，所述碳粉入料口连通所述高温热解炉11的碳粉下料口，所述烟气出口连通所述石灰竖炉烟气入口和所述高温热解炉烟气入口。

所述氧枪8的喷枪头设于所述氧热法电石炉7内，所述氧枪8自所述氧热法电石炉7的炉顶伸入所述氧热法电石炉7内。

上述的系统，所述石灰竖炉4的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的石灰竖炉挡板5，相邻所述石灰竖炉挡板的倾角相对所述石灰竖炉的竖直中心线对称布置。同样的，所述高温热解炉11的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的高温热解炉挡板10，相邻所述高温热解炉挡板10的倾角相对所述高温热解炉11的竖直中心线对称布置。

料斗内0-1mm的石灰石粉和0-2mm的煤粉分别通过封闭式调速给料机下到各自对应的竖炉里面，两个竖炉对称布置。调速给料机可设计为螺旋调速给料机，在给料的同时保证竖炉和原料料斗之间的密封。

给料机的给料速度根据氧热法电石炉7内的反应速度控制，反应速度较快，给料速度增加，反之则减少。

石灰石粉和煤粉的比例根据生成物的成分调节控制，如果电石中CaO含量高，则增加碳的比例，反之则减少。

原料在竖炉内通过挡板向下滑动，通过调节各自挡板的角度控制不同下滑的速度和反应时间。石灰石粉和煤粉的下降的速度可分别由石灰竖炉挡板5与高温热解炉挡板10的角度控制。挡板角度大，物料下降速度快，在炉内的停留时间短；挡板角度小，物料下降速度慢，在炉内的停留时间长。调节的依据可根据氧热法电石炉7的出口温度而定，一般出口温度在1500℃-1100℃之间。出口温度高，停留时间短，反之则停留时间长。

挡板5或10的设计原则是物料路径最长原则，同时又要保证对可各自所在竖炉内的烟气阻力不能太大。

根据以上原则，同时根据挡板5或10和原料粉的摩擦系数，对于正方形的竖炉，设计挡板5或10沿其倾角的倾斜方向上的长度为竖炉边长的0.5-0.95倍，优选为0.75倍左右。相邻挡板的旋转轴之间的高度差为热解炉边长的0.2-1.5倍，优选为0.5倍左右。挡板5或10与水平面的夹角的调节范围确定为30°-60°。具体实例的结构与尺寸见图2和图3所示(图中只给出石灰竖炉挡板5的结构示意图，高温热解炉挡板10的结构与石灰竖炉挡板5相同)。图中的具体结构与尺寸只是示例性说明。当然竖炉还可是别的形状如圆形。当竖炉是别的形状时，也是按照物料路径最长原则及考虑对竖炉内的烟气阻力不能太大，来设计挡板的结构与布置形式。

例如，当挡板5或10与水平面的夹角为36°时，料流的总路程为竖炉高度的2.1倍左右。由于摩擦力和碰撞的影响，物料下落由自由落体运动变成了低速往复下滑运动，与全程为自由下落的情况(未设置挡板)相比，原料粉下落时间是自由下落时间的5-12倍。以上具体参数可根据热解炉内的风速和原料粉的粒度范围做适当调整。挡板5与10的材质为耐热不锈钢。挡板布置有直径10mm-30mm的小孔，高温气体由竖炉的下方流过小孔及竖炉与挡板5或10之间的间隙向上流动，以保证原料粉和高温气体的接触。

如图2所示，石灰竖炉挡板5具有可使挡板活动的转轴51以及与竖炉之间的密封装置。可在挡板5上设加强筋52以保障挡板5的强度与刚度。挡板5的转动可手工转动也可机器带动，在挡板5上可设计有旋转驱动杆53。当然，高温热解炉挡板10也可如此设计。

原料粉和竖炉内的高温气体逆向流动。石灰石粉在高温条件下反应生成CaO和CO₂，煤粉在高温下发生热解反应，生成焦炭和热解气。生成的气体随高温烟气排出，即CO₂和高温烟气从排气口3排出后再进入后期处理系统。生成的热解气随高温烟气排出后从排气口12排出后再进入后期处理系统。热解产生的热解蒸汽经过冷凝、净化可得到高品质的油、气产品。生成的CaO和碳粉进入后续的氧热法电石炉7内反应生成电石。

原料粉在从竖炉上部到下部下落的过程中，逐步分级反应，通过调节在竖炉内的停留时间以控制反应程度。竖炉出口处的反应程度可达到95％左右。

氧热法电石炉7的出料口通过设置雷达料位计或电容料位计等设施感应下料情况，防止下料口堵塞。如果发现下料口集料太多，通过控制上部的给料速度来减少下料量，防止堵塞。

氧枪结构为套筒式水冷喷枪，其中，中间喷吹氧气，外侧为冷却循环水，氧枪头部材质为铜制喷枪头。

在氧热法电石炉7内，焦炭和生石灰粉进入氧热法电石炉。碳粉在纯氧条件下燃烧，同时碳粉和氧气反应生成CO。利用生成的CO和部分熔剂使电石炉上部形成泡沫渣，利用泡沫渣捕捉石灰粉和碳粉，反应在泡沫渣内进行。碳粉一部分和氧气反应提供热量和反应需要的温度，另一部分和CaO反应生成电石。反应完后通过出料口间断性排出。电石通过出料口后再被排到电石锅内冷却。

所述氧热法电石炉7的烟气出口通过高温烟气管道6与9分别连通所述石灰竖炉烟气进口和所述高温热解炉烟气进口。所述高温烟气管道6与9内部设置有水冷烟道。氧热法电石炉7产生的高温烟气通过高温烟气管道6、9内的水冷烟道进入竖炉。可通过调节各自水冷烟道的温度控制进入竖炉的气体温度。

本实用新型可以利用石灰石粉和煤粉生产电石，大幅度降低了原材料的成本。本实用新型的石灰竖炉与高温热解炉两个竖炉里都可以方便地控制原料在炉内的反应或热解时间，可以保证原料反应或热解的程度和效率。本实用新型利用泡沫渣解决了电石生产中的粉料问题，利用粉料生产电石，降低了反应温度，减少了能耗。

此外，还可从热解烟气中提取可燃气或油以产生新的效益。

实施例

石灰石粉首先放入料斗1，通过下部的调速给料机2按照一定比例和速度送入石灰竖炉4。石灰石粉料在竖炉4内沿着石灰竖炉挡板5下滑，同时在高温烟气的条件下反应，通过调整挡板的角度控制石灰粉的下降速度和反应时间。石灰石粉在高温条件下反应生成CaO和CO₂，CO₂和高温烟气从排气口3排除进入下道工序。生石灰粉通过下料口进入电石炉7参予反应。

煤粉放入料斗14，通过下部的调速给料机13，按照一定比例和速度送入高温热解炉11。煤粉粉料在高温热解炉11内沿着高温热解炉挡板10下滑，同时在高温烟气的条件下发生热解反应。通过调整高温热解炉挡板10的角度以控制煤粉的下降速度和反应时间。煤粉在高温下发生热解反应生成焦炭和热解气。生成的气体随高温烟气排出从排气口12排出后进入后期处理系统，生成的碳粉进入氧热法电石炉7进行反应。

氧气通过氧枪8进入氧热法电石炉7，在氧热法电石炉7内和碳粉燃烧产生热量和高温。在高温条件下，石灰和碳粉反应生成电石，同时在表面形成泡沫渣，电石炉内利用泡沫渣捕捉生石灰粉和焦粉，使之在泡沫渣内反应。反应完后，通过出料口间歇排出。反应产生的高温烟气分别通过高温热解管道6和9内的水冷烟道进入石灰竖炉4和高温热解炉11。通过调节水冷烟道的水量可以在一定范围内控制其出口烟气温度。

以下分步骤进行具体说明。

首先把石灰石粉放入料斗1。石灰石粒度范围为0-1mm。经过竖炉高温反应后生成生石灰粉，生石灰粉成分如下表：

表1

名称	CaO％	MgO％	活性度ml
				活性石灰	≥90	≤0.7	≥300

煤粉放入料斗14，煤粉粒度为0-2mm，煤粉的成分如下表：

表2

组成，％	固定碳	挥发份	灰分	S
					煤粉	65～75	20～25	7～10	0.2～0.3

煤粉在竖炉的高温环境下热解，生成焦炭和热解气，焦炭成分如下表：

表3

组成，％	Mad	Aad	Vad	FCad
					碳粉	0.50	7.55	5.08	86.87

焦炭和生石灰粉进入氧热法电石炉7，碳粉在纯氧条件下燃烧。控制炉内温度在2000℃-2200℃之间，同时碳粉和氧气反应生成CO，利用生成的CO和部分熔剂使电石炉上部形成泡沫渣，利用泡沫渣捕捉生石灰粉和碳粉，反应在泡沫渣内进行。形成的电石通过出料口排到电石锅内冷却。电石成分如下表：

表4

组成	CaC2	CaO	SiO2	MgO	Fe2O3+Al2O3	C
							含量％	85.3	9.5	2.1	0.35	1.45	1.2

其中，表3中的M_ad代表空气干燥基水分；A_ad代表干燥基灰分；V_ad代表空气干燥基挥发分；FC_ad代表空气干燥基固定碳。

由上述实施例可见，本实用新型的技术方案能有效将石灰石粉和煤粉生成电石。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种设有双竖炉的电石的生产系统，所述系统包括石灰竖炉、高温热解炉、氧热法电石炉和氧枪，其中，

所述石灰竖炉包括石灰石粉入料口、石灰下料口、石灰竖炉烟气入口，所述石灰石粉入料口设于所述石灰竖炉的上部，所述石灰下料口和石灰竖炉烟气入口设于所述石灰竖炉的下部；所述石灰竖炉的炉膛内设有可调节倾角的石灰竖炉挡板，所述石灰竖炉挡板设于所述石灰石粉入料口之下、所述石灰下料口和所述石灰竖炉烟气入口之上；所述石灰竖炉挡板与所述石灰竖炉的内壁留有间隙，所述石灰竖炉挡板上布置有小孔；所述石灰竖炉挡板由穿过所述石灰竖炉炉壁的转轴支撑于所述石灰竖炉上；

所述高温热解炉包括煤粉入料口、碳粉下料口、高温热解炉烟气入口，所述煤粉入料口设于所述高温热解炉的上部，所述碳粉下料口和高温热解炉烟气入口设于所述高温热解炉的下部；所述高温热解炉的炉膛内设有可调节倾角的高温热解炉挡板，所述高温热解炉挡板设于所述煤粉入料口之下、所述碳粉下料口和所述高温热解炉烟气入口之上；所述高温热解炉挡板与所述高温热解炉的内壁留有间隙，所述高温热解炉挡板上布置有小孔；所述高温热解炉挡板由穿过所述高温热解炉炉壁的转轴支撑于所述高温热解炉上；所述氧热法电石炉包括石灰入料口、碳粉入料口、烟气出口和出料口，所述石灰入料口连通所述石灰竖炉的石灰下料口，所述碳粉入料口连通所述高温热解炉的碳粉下料口，所述烟气出口连通所述石灰竖炉烟气入口和所述高温热解炉烟气入口；

所述石灰竖炉挡板和所述高温热解炉挡板均与水平面的夹角可调节为30°-60°；所述石灰竖炉挡板和所述高温热解炉挡板上的小孔直径均为10mm-30mm；

所述氧枪的喷枪头设于所述氧热法电石炉内，所述氧枪自所述氧热法电石炉的炉顶伸入所述氧热法电石炉内。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石灰竖炉的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的石灰竖炉挡板，相邻所述石灰竖炉挡板的倾角相对所述石灰竖炉的竖直中心线对称布置；所述高温热解炉的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的高温热解炉挡板，相邻所述高温热解炉挡板的倾角相对所述高温热解炉的竖直中心线对称布置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石灰竖炉和所述高温热解炉均为方形炉，所述石灰竖炉挡板和所述高温热解炉挡板均沿各自倾角的倾斜方向上的长度为各自所在炉的边长的0.5-0.95倍，相邻所述石灰竖炉挡板的旋转轴在所述石灰竖炉的竖直方向的距离为所述石灰竖炉边长的0.2-1.5倍；相邻所述高温热解炉挡板的旋转轴在所述高温热解炉的竖直方向的距离为所述高温热解炉边长的0.2-1.5倍。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧热法电石炉的烟气出口通过高温烟气管道分别连通所述石灰竖炉烟气进口和所述高温热解炉烟气进口所述高温烟气管道内部设置有水冷烟道。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧枪的结构为套筒式水冷喷枪，所述氧枪的喷枪头的材质为铜，所述氧枪的套筒内层为氧气喷吹层，最外侧为冷却循环水层；所述氧气喷吹层的氧气进口连接有氧气管道所述煤粉喷吹层的煤粉进口连接有煤粉管道。