CN207699203U - 一种电石生产过程原料预热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电石生产过程原料预热系统。该系统包括煤粉热解子系统、石灰石粉分解子系统和氧热电石反应器，煤粉热解子系统包括煤粉‑热介质混合器和半焦分离器，石灰石粉分解子系统包括石灰石粉输送器、石灰石粉‑热介质混合器、氧化钙分离器、氧化钙输送器和碳包覆氧化钙分离器，氧热电石反应器连接煤粉‑热介质混合器，半焦分离器连接氧热电石反应器和氧化钙输送器，碳包覆氧化钙分离器连接氧热电石反应器。该系统适合氧热电石生产的各种反应器，原料可以直接采用煤粉和碳酸钙粉，减少煤热解和碳酸钙分解炉投资，气固换热时间可以灵活调节。
Description
技术领域
本实用新型总地涉及传统煤化工电石生产领域，具体涉及一种电石生产过程原料预热系统。
背景技术
电石生产是以含碳原料(煤、焦炭、半焦等)和含钙原料(氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙等)在温度1800-2200℃条件下反应生成电石(CaC2)。按加热方式不同，电石生产方法一般分为电热法和氧热法两种。
电热法具有上百年的历史，传统的电热法电石生产工艺是利用电弧产生的热能使碳素原料与石灰在约2000-2200℃温度条件下反应生产成电石。电热法生产电石技术存在“高能耗、高投入、高污染、低产能”的弊端，关键原因是块状原料间的反应主要受热能传递过程控制，电能有效利用率仅为40％-60％，能量损耗严重。而且电热法生产电石受电极布置、电极间热量分布、以及把持器导电元件布置等方面的制约，其单台炉生产规模不会很大，对大型电石装置的占地和投资都存在局限性。
由于电热法生产电石存在弊端，国内外研究人员对氧热法电石生产进行了大量研究。氧热法以煤、重油或天然气等含碳原料燃烧提供热量生产电石。联邦德国早在1939年就建成了氧热法半工业化生产电石装置，采用甲烷氧热法、竖炉生产电石。国内近年也大力开发氧热法电石生产工艺和设备，并申请了很多专利。综合国内专利的技术内容可知，其主要特点为：1.氧和煤/煤气燃烧预热原料；2.氧和煤/煤气燃烧加热电石炉；3.反应器形式有固定床、流化床和气流床；4.单纯氧热或氧热辅助电热生产电石；5.原料粒度有颗粒、压块和粉料。
当采用气流床或融浴床氧热法生产电石时，原料(碳素和钙素)以粉状形式喷入反应器，生产过程中产生大量的高温反应气体。如何利用该高温反应气体的显热和潜热来预热电石生产原料，降低生产能耗，增加固-固反应停留时间，加快反应速率，便成为研究人员首要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电石生产过程原料预热系统。
本实用新型提供了一种电石生产过程原料预热系统，其中，其包括煤粉热解子系统、石灰石粉分解子系统和氧热电石反应器。
所述煤粉热解子系统包括煤粉-热介质混合器和半焦分离器，所述煤粉-热介质混合器包括煤粉入口、高温尾气入口和混合物出口，所述半焦分离器包括混合物入口、半焦出口和混合气体出口，所述煤粉-热介质混合器的混合物出口连接所述半焦分离器的混合物入口。
所述石灰石粉分解子系统包括石灰石粉输送器、石灰石粉-热介质混合器、氧化钙分离器、氧化钙输送器和碳包覆氧化钙分离器，所述石灰石粉输送器包括石灰石粉入口、预热气体入口和混合物出口，所述石灰石粉-热介质混合器包括混合物入口和分解产物出口，所述氧化钙分离器包括分解产物入口、尾气出口和氧化钙出口，所述氧化钙输送器包括氧化钙入口、混合气体入口和热气体出口，所述碳包覆氧化钙分离器包括热气体入口，预热气体出口和碳包覆氧化钙颗粒出口，所述石灰石粉输送器的混合物出口连接所述石灰石粉-热介质混合器的混合物入口，所述石灰石粉-热介质混合器的分解产物出口连接所述氧化钙分离器的分解产物入口，所述氧化钙分离器的氧化钙出口连接氧化钙输送器的氧化钙入口，所述氧化钙输送器的热气体出口连接所述碳包覆氧化钙分离器的热气体入口，所述碳包覆氧化钙分离器的预热气体出口连接所述石灰石粉输送器的预热气体入口。
所述氧热电石反应器包括高温尾气出口、氧气入口、半焦入口和氧化钙入口。具体地，所述半焦入口能够为半焦喷嘴，所述氧化钙入口能够为氧化钙喷嘴。
所述氧热电石反应器的高温尾气出口连接所述煤粉-热介质混合器的高温尾气入口，所述半焦分离器的半焦出口连接所述氧热电石反应器的半焦入口，所述半焦分离器的混合气体出口连接所述氧化钙输送器的混合气体入口，所述碳包覆氧化钙分离器的碳包覆氧化钙颗粒出口连接所述氧热电石反应器的氧化钙入口。
其中，所述煤粉-热介质混合器、所述石灰石粉-热介质混合器以及所述煤粉-氧化钙混合器采用流化混合原理。所述半焦分离器、所述氧化钙分离器以及所述碳包覆氧化钙分离器采用旋风分离原理。
优选地，根据上述的电石生产过程原料预热系统，其中，所述石灰石粉分解加热子系统还包括煤粉-氧化钙混合器，所述氧化钙输送器的热气体出口经所述煤粉-氧化钙混合器连接所述碳包覆氧化钙分离器的热气体入口。
更优选地，根据上述的电石生产过程原料预热系统，其中，所述煤粉-氧化钙粉混合器包括至少一个循环混合器和至少一个球形混合器，按一个循环混合器、一个球形混合器的顺序顺次连接。所述煤粉-热介质混合器包括至少一个循环混合器和至少一个球形混合器，按一个循环混合器、一个球形混合器的顺序顺次连接。和/或所述石灰石粉-热介质混合器包括至少一个循环混合器和至少一个球形混合器，按一个循环混合器、一个球形混合器的顺序顺次连接。换言之，所述循环混合器和所述球形混合器相间连接。
优选地，根据上述的电石生产过程原料预热系统，其中，所述石灰石粉输送器的底部和所述氧化钙输送器的底部均设有多孔气体分布器，所述多孔气体分布器为侧壁多孔且顶端封闭的中空管。所述石灰石粉输送器的多孔气体分布器与所述石灰石粉输送器的预热气体入口相连通，所述石灰石粉输送器的多孔气体分布器孔径小于所述碳包覆氧化钙分离器中碳包覆氧化钙颗粒的平均直径，优选为20-90微米。所述氧化钙输送器的多孔气体分布器与所述氧化钙输送器的混合气体入口相连通，所述氧化钙输送器的多孔气体分布器孔径小于所述半焦分离器中半焦的平均直径，优选为20-90微米。
所述多孔气体分布器的材质能够为多孔陶瓷或多孔烧结金属材质。
优选地，根据上述的电石生产过程原料预热系统，其中，所述系统包括煤粉制备子系统，所述煤粉制备子系统包括煤粉碎机、煤粉储存槽和煤粉螺旋输送机，所述煤粉碎机包括煤入口和煤粉出口，所述煤粉储存槽包括上料口和下料口，所述煤粉螺旋输送机包括入料口和出料口，所述煤粉碎机的煤粉出口连接所述煤粉储存槽的上料口，所述煤粉储存槽的下料口连接所述煤粉螺旋输送机的入料口，所述煤粉螺旋输送机的出料口连接所述煤粉-热介质混合器的煤粉入口。所述系统包括石灰石粉制备子系统，所述石灰石粉制备子系统包括石灰石粉碎机、石灰石粉储存槽和石灰石粉螺旋输送机，所述石灰石粉碎机包括石灰石入口和石灰石粉出口，所述石灰石粉储存槽包括上料口和下料口，所述石灰石粉螺旋输送机包括入料口和出料口，所述石灰石粉碎机的石灰石粉出口连接所述石灰石粉储存槽的上料口，所述石灰石粉储存槽的下料口连接所述石灰石粉螺旋输送机的入料口，所述石灰石粉螺旋输送机的出料口连接所述石灰石粉输送器的石灰石粉入口。
优选地，根据上述的电石生产过程原料预热系统，其中，所述系统还包括尾气余热利用子系统，所述尾气余热利用子系统包括连接的余热锅炉和旋风除尘器，所述旋风除尘器包括气体入口，所述余热锅炉包括尾气出口，所述旋风除尘器的气体入口连接所述氧化钙分离器的尾气出口。
优选地，根据上述的电石生产过程原料预热系统，其中，所述煤粉热解子系统包括半焦发送器，所述半焦分离器的半焦出口经所述半焦发送器连接所述氧热电石反应器的半焦入口。和/或所述石灰石粉分解加热子系统包括碳包覆氧化钙颗粒输送器，所述碳包覆氧化钙分离器的碳包覆氧化钙颗粒出口经所述碳包覆氧化钙颗粒输送器连接所述氧热电石反应器的氧化钙入口。
本实用新型提供的电石生产过程原料预热系统适合氧热电石生产的各种反应器，原料可以直接采用煤粉和碳酸钙粉，减少煤热解和碳酸钙分解炉投资；气固换热时间可以灵活调节，即可通过增减混合器的级数灵活调节固体粉料煤粉和氧化钙粉的温度。
采用本实用新型提供的系统预热电石原料减少了煤粉热解和石灰石分解炉的投资，充分利用氧热法电石生产过程富产高温尾气的余热，有效延长了气固接触时间，提高电石生产效率，降低生产成本。气流输送过程原料粒度进一步减小，提高固相反应速率。集煤粉快速热解和石灰石快速分解于一体，将煤粉热解产生的粉尘在石灰石粉热分解过程中进行有效捕集，减少碳损失，并进行碳包裹氧化钙反应过程，加快了氧热电石生产反应速率。实现了煤的快速热解和石灰石的快速分解以及二者的预反应，提高了电石生产效率，降低了电石生产煤耗，提高了电石纯度。
附图说明
图1为本实用新型提供的电石生产过程原料预热系统的一种实施方案结构示意图；
附图标记说明：
11、煤粉-热介质混合器，12、半焦分离器，13、半焦发送器；
21、石灰石粉输送器，211、石灰石粉输送器的多孔气体分布器；
22、石灰石粉-热介质混合器，221、石灰石粉-热介质混合器的循环混合器，222、石灰石粉-热介质混合器的球形混合器；
23、氧化钙分离器；
24、氧化钙输送器，241、氧化钙输送器的多孔气体分布器；
25、煤粉-氧化钙混合器，251、煤粉-氧化钙混合器的循环混合器， 252、煤粉-氧化钙混合器的球形混合器；
26、碳包覆氧化钙分离器；
27、碳包覆氧化钙颗粒输送器；
30、氧热电石反应器
41、煤粉碎机；
42、煤粉储存槽；
43、煤粉螺旋输送机；
51、石灰石粉碎机；
52、石灰石粉储存槽；
53、石灰石粉螺旋输送机；
61、旋风除尘器；
62、余热锅炉。
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的说明，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。
如图1所示，本实用新型提供了一种电石生产过程原料预热系统，其中，其包括煤粉热解子系统、石灰石粉分解子系统和氧热电石反应器 30。
煤粉热解子系统包括煤粉-热介质混合器11和半焦分离器12，煤粉 -热介质混合器11包括煤粉入口、高温尾气入口和混合物出口，半焦分离器12包括混合物入口、半焦出口和混合气体出口，煤粉-热介质混合器11的混合物出口连接半焦分离器12的混合物入口。
煤粉和来自氧热电石反应器30的高温气体在煤粉-热介质混合器 11中进行混合换热，使煤粉得到热解生成半焦和煤热解气，同时被高温气体送入半焦分离器12。未热解的煤粉、高温气体、半焦以及煤热解气在半焦分离器12中进行气固分离得到半焦和包含煤粉、煤热解气和高温气体的混合气体。
其中，高温气体为氧热法电石生产过程中产生的反应气体，包括 CO、CO2等。
石灰石粉分解子系统包括石灰石粉输送器21、石灰石粉-热介质混合器22、氧化钙分离器23、氧化钙输送器24和碳包覆氧化钙分离器26。石灰石粉输送器21包括石灰石粉入口、预热气体入口和混合物出口。石灰石粉-热介质混合器22包括混合物入口和分解产物出口。氧化钙分离器23包括分解产物入口、尾气出口和氧化钙出口。氧化钙输送器24包括氧化钙入口、混合气体入口和热气体出口。碳包覆氧化钙分离器26包括热气体入口，预热气体出口和碳包覆氧化钙颗粒出口。石灰石粉输送器21的混合物出口连接石灰石粉-热介质混合器22的混合物入口，石灰石粉-热介质混合器22的分解产物出口连接氧化钙分离器 23的分解产物入口，氧化钙分离器23的氧化钙出口连接氧化钙输送器 24的氧化钙入口，氧化钙输送器24的热气体出口连接碳包覆氧化钙分离器26的热气体入口，碳包覆氧化钙分离器26的预热气体出口连接石灰石粉输送器21的预热气体入口。
石灰石粉和来自碳包覆氧化钙分离器26的预热气体在石灰石粉输送器21中进行混合换热得到混合物，将混合物送入石灰石粉-热介质混合器22。混合物在石灰石粉-热介质混合器22进一步加热混合，使混合物中的石灰石粉分解，生成包含氧化钙的分解产物，分解产物送入氧化钙分离器23。在氧化钙分离器23中，将分解产物气固分离得到尾气和氧化钙。将氧化钙送入氧化钙输送器24。氧化钙和来自半焦分离器12 的混合气体在氧化钙输送器24中混合流化，并与气体中携带的煤粉、煤热解气以及CO进行预反应，得到包含碳包覆氧化钙颗粒的热气体。热气体送入碳包覆氧化钙分离器26进行气固分离得到碳包覆氧化钙颗粒和预热气体，预热气体送入石灰石粉输送器21。
氧热电石反应器30包括高温尾气出口、氧气入口、半焦入口和氧化钙入口。具体地，半焦入口能够为半焦喷嘴，氧化钙入口能够为氧化钙喷嘴。
氧热电石反应器30的高温尾气出口连接煤粉-热介质混合器11的高温尾气入口，半焦分离器12的半焦出口连接氧热电石反应器30的半焦入口，半焦分离器3的混合气体出口连接氧化钙输送器24的混合气体入口，碳包覆氧化钙分离器26的碳包覆氧化钙颗粒出口连接氧热电石反应器30的氧化钙入口。
将来自半焦分离器12的半焦和来自氧化钙二级分离器26的碳包覆氧化钙颗粒送入氧热电石反应器30进行反应，生产电石液。
其中，煤粉-热介质混合器11、石灰石粉-热介质混合器22以及煤粉-氧化钙混合器25采用循环混合和湍流混合原理。半焦分离器12、氧化钙分离器23以及碳包覆氧化钙分离器26采用旋风分离原理。
煤粉-热介质混合器11、石灰石粉-热介质混合器22、煤粉-氧化钙混合器25、石灰石粉输送器21、氧化钙输送器24以及连接设备的输送管等均可采用外部钢结构内衬耐火材料结构。
在一种实施方案中，石灰石粉分解子系统还包括煤粉-氧化钙混合器25，氧化钙输送器24的热气体出口经煤粉-氧化钙混合器25连接碳包覆氧化钙分离器26的热气体入口。
氧化钙和来自半焦分离器12的混合气体在氧化钙一级输送器24中混合流化，混合气体携带氧化钙经热气体入口进入煤粉-氧化钙混合器25。气固两相流(即混合气体和氧化钙)在煤粉-氧化钙混合器25中进一步流化，固体经过多次循环和湍流混合，延长了气固接触时间，并经过气流粉碎作用，使氧化钙粒子粒度更小，温度进一步提高，石灰石粉分解进一步完善，并与气体中携带的煤粉、煤热解气以及CO进行预反应，得到包含碳包覆氧化钙颗粒的热气体。
在一种实施方案中，煤粉-氧化钙粉混合器25包括至少一个循环混合器251和至少一个球形混合器252，按一个循环混合器251、一个球形混合器252的顺序顺次连接。煤粉-热介质混合器11包括至少一个循环混合器和至少一个球形混合器，按一个循环混合器、一个球形混合器的顺序顺次连接。和/或石灰石粉-热介质混合器22包括至少一个循环混合器221和至少一个球形混合器222，按一个循环混合器221、一个球形混合器222的顺序顺次连接。
通过多级混合器串联，实现气固混合换热均匀、加热时间增长且气固换热时间灵活调节的功能。
在一种实施方案中，石灰石粉输送器21的底部和氧化钙输送器24 的底部均设有多孔气体分布器，多孔气体分布器为侧壁多孔且顶端封闭的中空管。石灰石粉输送器的多孔气体分布器211与石灰石粉输送器 21的预热气体入口相连通，石灰石粉输送器的多孔气体分布器221孔径小于碳包覆氧化钙分离器26中碳包覆氧化钙颗粒的平均直径，优选为20-90微米。氧化钙输送器的多孔气体分布器241与氧化钙输送器的混合气体入口相连通，氧化钙输送器的多孔气体分布器241孔径小于半焦分离器12中半焦的平均直径，优选为20-90微米。
多孔气体分布器的材质为多孔陶瓷或多孔烧结金属材质。
氧化钙输送器24和石灰石粉输送器21的结构优选为倒锥形，下部锥口连接多孔气体分布器。来自半焦分离器12的混合气体经气体分布器的侧壁多孔进入氧化钙输送器24，来自氧化钙分离器23的氧化钙经混合气体流化和夹带通过氧化钙输送器24上部的热气体出口进入煤粉- 氧化钙混合器25。煤粉-氧化钙混合器25由多级循环混合器251和球形混合器252组成，在循环混合器251中气固两相经过分离再混合过程实现延长混合时间，在球形混合器252中流体从球体不同部位切向喷入产生强力混合的湍流，增加换热效果和换热时间。来自碳包覆氧化钙分离器26的预热气体经气体分布器的侧壁多孔进入石灰石粉输送器21，石灰石粉经预热气体流化和夹带通过石灰石粉输送器21上部的混合物出口进入石灰石粉-煤粉混合器22。混合器22由多级循环混合器221和球形混合器222组成，在循环混合器221中气固两相经过分离再混合过程实现延长混合时间，在球形混合器222中流体从球体不同部位切向喷入产生强力混合的湍流，增加换热效果和换热时间。
在一种实施方案中，系统包括煤粉制备子系统，煤粉制备子系统包括煤粉碎机41、煤粉储存槽42和煤粉螺旋输送机43。煤粉碎机41包括煤入口和煤粉出口，煤粉储存槽42包括上料口和下料口，煤粉螺旋输送机43包括入料口和出料口，煤粉碎机41的煤粉出口连接煤粉储存槽42的上料口，煤粉储存槽42的下料口连接煤粉螺旋输送机43的入料口，煤粉螺旋输送机43的出料口连接煤粉-热介质混合器11的煤粉入口。
煤经煤粉碎机41粉碎干燥后得到煤粉。煤粉存储于煤粉储槽42中。煤粉螺旋输送机43将煤粉按量送入煤粉-热介质混合器11中。
在一种实施方案中，系统包括石灰石粉制备子系统，石灰石粉制备子系统包括石灰石粉碎机51、石灰石粉储存槽52和石灰石粉螺旋输送机53。石灰石粉碎机51包括石灰石入口和石灰石粉出口，石灰石粉储存槽52包括上料口和下料口，石灰石粉螺旋输送机53包括入料口和出料口，石灰石粉碎机51的石灰石粉出口连接石灰石粉储存槽52的上料口，石灰石粉储存槽52的下料口连接石灰石粉螺旋输送机53的入料口，石灰石粉螺旋输送机53的出料口连接石灰石粉输送器21的石灰石粉入口。
石灰石经石灰石粉碎机51粉碎干燥后存储于石灰石粉储槽52中。石灰石粉螺旋输送机53将石灰石粉按量送入石灰石粉输送器21中。
其中，煤粉螺旋输送机43和石灰石粉螺旋输送机53采用变频调速，精确控制气固两相流的固气比。
在一种实施方案中，系统还包括尾气余热利用子系统，尾气余热利用子系统包括连接的余热锅炉62和旋风除尘器61，旋风除尘器61包括气体入口，余热锅炉62包括尾气出口，旋风除尘器61的气体入口连接氧化钙分离器23的尾气出口。优选的，余热锅炉62下游还设置引风机，方便调节气流速度，同时使电石生产反应器压力降低，有利CO导出，加快反应速度，提高生产率。
来自氧化钙分离器23的尾气经旋风除尘器61除尘后导入余热锅炉 62燃烧生产蒸汽进行余热回收，其也可作为燃气蒸汽循环发电燃料气或经净化作为化工合成气等。在一种实施方案中，煤粉热解子系统包括半焦发送器13，半焦分离器13的半焦出口经半焦发送器连接氧热电石反应器30的半焦入口。分离后的半焦经半焦出口导入半焦发送器13，由载气送至氧热电石反应器30的半焦入口，喷入氧热电石反应器30。
石灰石粉分解加热子系统包括碳包覆氧化钙颗粒输送器27，碳包覆氧化钙分离器26的碳包覆氧化钙颗粒出口经碳包覆氧化钙颗粒输送器27连接氧热电石反应器30的氧化钙入口。分离后的碳包覆氧化钙颗粒经碳包覆氧化钙颗粒出口导入碳包覆氧化钙颗粒输送器27，由载气送至氧热电石反应器30的氧化钙入口，喷入氧热电石反应器30。
采用惰性气体气力输送半焦或碳包覆氧化钙颗粒，控制进入电石炉的半焦与碳包覆氧化钙颗粒的比值一定。
本实用新型还提供了一种应用上述的系统进行氧热电石生产过程原料预热的方法，其中，方法包括：
(A)在煤粉-热介质混合器中，混合煤粉与氧热电石反应器中生成的高温气体使煤粉加热热解，将热解产物送入半焦分离器。
具体地，步骤(A)中的热解温度为800-1300℃，优选为800-1200℃，更优选为800-1100℃。煤粉与高温气体的固气比为100000-500000g/m3。高温气体和煤粉在煤-粉热介质混合器中的接触时间为10-40秒。
(B)在半焦分离器中，将热解产物气固分离为半焦、以及包含煤粉、煤热解气和高温气体的混合气体，将半焦送入氧热电石反应器，混合气体送入氧化钙输送器。
(C)在氧化钙输送器中，混合步骤(B)分离的混合气体和氧化钙进行混合流化，生成包含碳包覆氧化钙颗粒的热气体，将热气体送入碳包覆氧化钙分离器。
具体地，步骤(C)中的氧化钙与混合气体的固气比为100000-500000 g/m3。
(D)在碳包覆氧化钙分离器中，将步骤(C)生成的热气体气固分离为碳包覆氧化钙颗粒和预热气体，碳包覆氧化钙颗粒送入氧热电石反应器，预热气体送入石灰石粉输送器。
(E)在氧热电石反应器中，步骤(B)分离的半焦和步骤(D)分离的碳包覆氧化钙颗粒进行反应生成电石液和步骤(A)所需的高温气体，高温气体送入煤粉-热介质混合器。
具体地，步骤(E)中半焦和碳包覆氧化钙颗粒的C和Ga的摩尔比为0.001-0.05。
(F)在石灰石粉输送器中，混合步骤(D)分离的预热气体和石灰石粉生成混合物，将混合物送入石灰石粉-热介质混合器。
具体地，步骤(F)中石灰石粉与热气体的固气比为100000-500000 g/m3。
(G)在石灰石粉-热介质混合器中，将步骤(F)生成的混合物进一步加热混合，使混合物中的石灰石粉分解，生成包含氧化钙的分解产物，分解产物送入氧化钙分离器。
具体地，步骤(G)中混合物中的热气体和石灰石粉在石灰石粉- 热介质混合器中的接触时间为10-40秒，使石灰石粉加热至900-1300℃。
(H)在氧化钙分离器中，将步骤(G)生成的分解产物气固分离得到尾气和步骤(C)所需的氧化钙，将氧化钙送入氧化钙输送器。
在一种实施方案中，步骤(C)还包括：在热气体送入碳包覆氧化钙分离器之前，热气体先送入煤粉-氧化钙混合器中进行进一步混合。具体地，氧化钙和混合气体在煤粉-氧化钙混合器中的接触时间为10-40 秒。
在一种实施方案中，步骤(A)中的热解温度为1000-1300℃。
在一种实施方案中，步骤(G)中的加热温度为900-1200℃。
在一种实施方案中，步骤(G)中的加热温度为900-1100℃。
在一种实施方案中，步骤(C)中的氧化钙与混合气体的固气比为 100000g/m3-300000g/m3。
在一种实施方案中，步骤(F)中石灰石粉与热气体的固气比为 100000g/m3-400000g/m3。
在一种实施方案中，该方法还包括：(J)煤经煤粉碎机粉碎干燥后得到步骤(A)所需的煤粉，该煤粉存储于煤粉储槽中，经煤粉螺旋输送机送入煤粉-热介质混合器。
在一种实施方案中，该方法还包括：(K)石灰石经石灰石粉碎机粉碎干燥后得到步骤(F)所需的石灰石粉，该石灰石粉存储于石灰石粉储槽中，经石灰石粉螺旋输送机送入石灰石粉输送器。
在一种实施方案中，该方法还包括：(L)步骤(H)得到的尾气经旋风除尘器除尘后导入余热锅炉进行余热回收。
实施例1
本实施例利用图1所示系统进行电石生产，具体方法包括：
(E)在氧热电石反应器中，半焦和碳包覆氧化钙颗粒进行反应生成电石液和高温气体，高温气体经高温尾气出口送入煤粉-热介质混合器。
(J)煤经煤粉碎机粉碎干燥后得到煤粉，该煤粉存储于煤粉储槽中，经煤粉螺旋输送机送入煤粉-热介质混合器。送入煤粉-热介质混合器的煤粉为5000Kg/h。
(A)在煤粉-热介质混合器中，混合步骤(J)得到的煤粉与步骤 (E)得到的高温气体使煤粉加热热解，将热解产物送入半焦分离器。热解温度为1000℃。煤粉与高温气体的固气比为400000g/m3。高温气体和煤粉在煤-粉热介质混合器中的接触时间为20秒。
(B)在半焦分离器中，将步骤(A)得到的热解产物气固分离为半焦、以及包含煤粉、煤热解气和高温气体的混合气体，将半焦送入氧热电石反应器，混合气体送入氧化钙输送器。
(K)石灰石经石灰石粉碎机粉碎干燥后得到石灰石粉，该石灰石粉存储于石灰石粉储槽中，经石灰石粉螺旋输送机送入石灰石粉输送器。送入石灰石粉输送器的石灰石粉为1000Kg/h。
(F)在石灰石粉输送器中，混合预热气体和步骤(K)得到的石灰石粉得到混合物，将混合物送入石灰石粉-热介质混合器。石灰石粉与热气体的固气比为250000g/m3。
(G)在石灰石粉-热介质混合器中，将步骤(F)得到的混合物进一步加热混合，使混合物中的石灰石粉分解，生成包含氧化钙的分解产物，分解产物送入氧化钙分离器。混合物中的热气体和石灰石粉在石灰石粉-热介质混合器中的接触时间为10秒，使石灰石粉加热至900℃。
(H)在氧化钙分离器中，将步骤(G)生成的分解产物气固分离得到尾气和氧化钙，将氧化钙送入氧化钙输送器。
(C)在氧化钙输送器中，将步骤(B)分离的混合气体和步骤(H) 得到的氧化钙进行混合流化，氧化钙与混合气体的固气比为200000 g/m3，混合气体携带氧化钙经热气体入口进入氧化钙-煤粉混合器。混合气体和氧化钙在氧化钙-煤粉混合器中进一步混合得到循环热气体，循环热气体送入碳包覆氧化钙分离器，氧化钙和混合气体在氧化钙-煤粉混合器中的接触时间为20秒。
(D)在碳包覆氧化钙分离器中，将步骤(C)得到的循环热气体气固分离为碳包覆氧化钙颗粒和步骤(F)所需的预热气体，碳包覆氧化钙颗粒送入氧热电石反应器，预热气体送入石灰石粉输送器。
(E)在氧热电石反应器中，步骤(B)分离的半焦和步骤(D)分离的碳包覆氧化钙颗粒进行反应生成电石液和步骤(A)所需的高温气体，高温气体经高温尾气出口送入煤粉-热介质混合器。半焦和碳包覆氧化钙颗粒的C和Ga的摩尔比为0.01。
(L)步骤(H)得到的尾气经旋风除尘器除尘后导入余热锅炉进行余热回收。
本实施例生产电石液CaC2含量68％。
实施例2
本实施例利用图1所示系统进行电石生产，具体方法包括：
(E)在氧热电石反应器中，半焦和碳包覆氧化钙颗粒进行反应生成电石液和高温气体，高温气体经高温尾气出口送入煤粉-热介质混合器。
(J)煤经煤粉碎机粉碎干燥后得到煤粉，该煤粉存储于煤粉储槽中，经煤粉螺旋输送机送入煤粉-热介质混合器。送入煤粉-热介质混合器的煤粉为4000Kg/h。
(A)在煤粉-热介质混合器中，混合步骤(J)得到的煤粉与步骤 (E)得到的高温气体使煤粉加热热解，将热解产物送入半焦分离器。热解温度为900℃。煤粉与高温气体的固气比为300000g/m3。高温气体和煤粉在煤-粉热介质混合器中的接触时间为10秒。
(B)在半焦分离器中，将步骤(A)得到的热解产物气固分离为半焦、以及包含煤粉、煤热解气和高温气体的混合气体，将半焦送入氧热电石反应器，混合气体送入氧化钙输送器。
(K)石灰石经石灰石粉碎机粉碎干燥后得到石灰石粉，该石灰石粉存储于石灰石粉储槽中，经石灰石粉螺旋输送机送入石灰石粉输送器。送入石灰石粉输送器的石灰石粉为800Kg/h。
(F)在石灰石粉输送器中，混合预热气体和步骤(K)得到的石灰石粉得到混合物，将混合物送入石灰石粉-热介质混合器。石灰石粉与热气体的固气比为200000g/m3。
(G)在石灰石粉-热介质混合器中，将步骤(F)得到的混合物进一步加热混合，使混合物中的石灰石粉分解，生成包含氧化钙的分解产物，分解产物送入氧化钙分离器。混合物中的热气体和石灰石粉在石灰石粉-热介质混合器中的接触时间为10秒，使石灰石粉加热至950℃。
(H)在氧化钙分离器中，将步骤(G)生成的分解产物气固分离得到尾气和氧化钙，将氧化钙送入氧化钙输送器。
(C)在氧化钙输送器中，将步骤(B)分离的混合气体和步骤(H) 得到的氧化钙进行混合流化，氧化钙与混合气体的固气比为150000 g/m3，混合气体携带氧化钙经热气体入口进入氧化钙-煤粉混合器。混合气体和氧化钙在氧化钙-煤粉混合器中进一步混合得到循环热气体，循环热气体送入碳包覆氧化钙分离器，氧化钙和混合气体在氧化钙-煤粉混合器中的接触时间为10秒。
(D)在碳包覆氧化钙分离器中，将步骤(C)得到的循环热气体气固分离为碳包覆氧化钙颗粒和步骤(F)所需的预热气体，碳包覆氧化钙颗粒送入氧热电石反应器，预热气体送入石灰石粉输送器。
(E)在氧热电石反应器中，步骤(B)分离的半焦和步骤(D)分离的碳包覆氧化钙颗粒进行反应生成电石液和步骤(A)所需的高温气体，高温气体经高温尾气出口送入煤粉-热介质混合器。半焦和碳包覆氧化钙颗粒的C和Ga的摩尔比为0.02。
(L)步骤(H)得到的尾气经旋风除尘器除尘后导入余热锅炉进行余热回收。
本实施例生产电石液CaC2含量70％。
实施例3
本实施例利用图1所示系统进行电石生产，具体方法包括：
(E)在氧热电石反应器中，半焦和碳包覆氧化钙颗粒进行反应生成电石液和高温气体，高温气体经高温尾气出口送入煤粉-热介质混合器。
(J)煤经煤粉碎机粉碎干燥后得到煤粉，该煤粉存储于煤粉储槽中，经煤粉螺旋输送机送入煤粉-热介质混合器。送入煤粉-热介质混合器的煤粉为6000Kg/h。
(A)在煤粉-热介质混合器中，混合步骤(J)得到的煤粉与步骤 (E)得到的高温气体使煤粉加热热解，将热解产物送入半焦分离器。热解温度为950℃。煤粉与高温气体的固气比为350000g/m3。高温气体和煤粉在煤-粉热介质混合器中的接触时间为15秒。
(B)在半焦分离器中，将步骤(A)得到的热解产物气固分离为半焦、以及包含煤粉、煤热解气和高温气体的混合气体，将半焦送入氧热电石反应器，混合气体送入氧化钙输送器。
(K)石灰石经石灰石粉碎机粉碎干燥后得到石灰石粉，该石灰石粉存储于石灰石粉储槽中，经石灰石粉螺旋输送机送入石灰石粉输送器。送入石灰石粉输送器的石灰石粉为800Kg/h。
(F)在石灰石粉输送器中，混合预热气体和步骤(K)得到的石灰石粉得到混合物，将混合物送入石灰石粉-热介质混合器。石灰石粉与热气体的固气比为250000g/m3。
(G)在石灰石粉-热介质混合器中，将步骤(F)得到的混合物进一步加热混合，使混合物中的石灰石粉分解，生成包含氧化钙的分解产物，分解产物送入氧化钙分离器。混合物中的热气体和石灰石粉在石灰石粉-热介质混合器中的接触时间为15秒，使石灰石粉加热至950℃。
(H)在氧化钙分离器中，将步骤(G)生成的分解产物气固分离得到尾气和氧化钙，将氧化钙送入氧化钙输送器。
(C)在氧化钙输送器中，将步骤(B)分离的混合气体和步骤(H) 得到的氧化钙进行混合流化，氧化钙与混合气体的固气比为200000 g/m3，混合气体携带氧化钙经热气体入口进入氧化钙-煤粉混合器。混合气体和氧化钙在氧化钙-煤粉混合器中进一步混合得到循环热气体，循环热气体送入碳包覆氧化钙分离器，氧化钙和混合气体在氧化钙-煤粉混合器中的接触时间为15秒。
(D)在碳包覆氧化钙分离器中，将步骤(C)得到的循环热气体气固分离为碳包覆氧化钙颗粒和步骤(F)所需的预热气体，碳包覆氧化钙颗粒送入氧热电石反应器，预热气体送入石灰石粉输送器。
(E)在氧热电石反应器中，步骤(B)分离的半焦和步骤(D)分离的碳包覆氧化钙颗粒进行反应生成电石液和步骤(A)所需的高温气体，高温气体经高温尾气出口送入煤粉-热介质混合器。半焦和碳包覆氧化钙颗粒的C和Ga的摩尔比为0.01。
(L)步骤(H)得到的尾气经旋风除尘器除尘后导入余热锅炉进行余热回收。
本实施例生产电石液CaC2含量72％。
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)
1.一种电石生产过程原料预热系统，其特征在于，其包括煤粉热解子系统、石灰石粉分解子系统和氧热电石反应器，
所述煤粉热解子系统包括煤粉-热介质混合器和半焦分离器，所述煤粉-热介质混合器包括煤粉入口、高温尾气入口和混合物出口，所述半焦分离器包括混合物入口、半焦出口和混合气体出口，所述煤粉-热介质混合器的混合物出口连接所述半焦分离器的混合物入口；
所述石灰石粉分解子系统包括石灰石粉输送器、石灰石粉-热介质混合器、氧化钙分离器、氧化钙输送器和碳包覆氧化钙分离器，所述石灰石粉输送器包括石灰石粉入口、预热气体入口和混合物出口，所述石灰石粉-热介质混合器包括混合物入口和分解产物出口，所述氧化钙分离器包括分解产物入口、尾气出口和氧化钙出口，所述氧化钙输送器包括氧化钙入口、混合气体入口和热气体出口，所述碳包覆氧化钙分离器包括热气体入口，预热气体出口和碳包覆氧化钙颗粒出口，所述石灰石粉输送器的混合物出口连接所述石灰石粉-热介质混合器的混合物入口，所述石灰石粉-热介质混合器的分解产物出口连接所述氧化钙分离器的分解产物入口，所述氧化钙分离器的氧化钙出口连接氧化钙输送器的氧化钙入口，所述氧化钙输送器的热气体出口连接所述碳包覆氧化钙分离器的热气体入口，所述碳包覆氧化钙分离器的预热气体出口连接所述石灰石粉输送器的预热气体入口；
所述氧热电石反应器包括高温尾气出口、氧气入口、半焦入口和氧化钙入口；
所述氧热电石反应器的高温尾气出口连接所述煤粉-热介质混合器的高温尾气入口，所述半焦分离器的半焦出口连接所述氧热电石反应器的半焦入口，所述半焦分离器的混合气体出口连接所述氧化钙输送器的混合气体入口，所述碳包覆氧化钙分离器的碳包覆氧化钙颗粒出口连接所述氧热电石反应器的氧化钙入口。
2.根据权利要求1所述的电石生产过程原料预热系统，其特征在于，所述石灰石粉分解子系统还包括煤粉-氧化钙混合器，所述氧化钙输送器的热气体出口经所述煤粉-氧化钙混合器连接所述碳包覆氧化钙分离器的热气体入口。
3.根据权利要求2所述的电石生产过程原料预热系统，其特征在于，
所述煤粉-氧化钙粉混合器包括至少一个循环混合器和至少一个球形混合器，按一个循环混合器、一个球形混合器的顺序顺次连接；
所述煤粉-热介质混合器包括至少一个循环混合器和至少一个球形混合器，按一个循环混合器、一个球形混合器的顺序顺次连接；和/或
所述石灰石粉-热介质混合器包括至少一个循环混合器和至少一个球形混合器，按一个循环混合器、一个球形混合器的顺序顺次连接。
4.根据权利要求1所述的电石生产过程原料预热系统，其特征在于，
所述石灰石粉输送器的底部和所述氧化钙输送器的底部均设有多孔气体分布器，所述多孔气体分布器为侧壁多孔且顶端封闭的中空管，
所述石灰石粉输送器的多孔气体分布器与所述石灰石粉输送器的预热气体入口相连通，所述石灰石粉输送器的多孔气体分布器孔径小于所述碳包覆氧化钙分离器中碳包覆氧化钙颗粒的平均直径；
所述氧化钙输送器的多孔气体分布器与所述氧化钙输送器的混合气体入口相连通，所述氧化钙输送器的多孔气体分布器孔径小于所述半焦分离器中半焦的平均直径。
5.根据权利要求1所述的电石生产过程原料预热系统，其特征在于，
所述系统包括煤粉制备子系统，所述煤粉制备子系统包括煤粉碎机、煤粉储存槽和煤粉螺旋输送机，所述煤粉碎机包括煤入口和煤粉出口，所述煤粉储存槽包括上料口和下料口，所述煤粉螺旋输送机包括入料口和出料口，所述煤粉碎机的煤粉出口连接所述煤粉储存槽的上料口，所述煤粉储存槽的下料口连接所述煤粉螺旋输送机的入料口，所述煤粉螺旋输送机的出料口连接所述煤粉-热介质混合器的煤粉入口；
所述系统包括石灰石粉制备子系统，所述石灰石粉制备子系统包括石灰石粉碎机、石灰石粉储存槽和石灰石粉螺旋输送机，所述石灰石粉碎机包括石灰石入口和石灰石粉出口，所述石灰石粉储存槽包括上料口和下料口，所述石灰石粉螺旋输送机包括入料口和出料口，所述石灰石粉碎机的石灰石粉出口连接所述石灰石粉储存槽的上料口，所述石灰石粉储存槽的下料口连接所述石灰石粉螺旋输送机的入料口，所述石灰石粉螺旋输送机的出料口连接所述石灰石粉输送器的石灰石粉入口。
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| CN107963629A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-04-27 | 神雾环保技术股份有限公司 | 一种电石生产过程原料预热系统及其应用方法 |
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