一種電石冶煉爐的製作方法

2023-05-11 13:14:56 1

本發明屬於電石生產設備技術領域，尤其涉及一種物料熱解和電石冶煉一體化的電石冶煉爐。

背景技術：

電石的生產方法有氧熱法和電熱法兩種，目前工業上一般採用電熱法生產電石，即焦炭(C)和氧化鈣(CaO)在電石爐內，利用電弧高溫(＞2000℃)熔化反應而生成電石，電熱法製備電石的特點是採用塊狀原料進料和利用電能生產電石，它存在反應速率慢、反應時間長、反應溫度高，耗電量大，電石產量低、粉塵和尾氣治理困難的問題。正是由於傳統電石生產技術存在「高投入、高汙染、高電耗」的缺點，不符合節能減排和可持續發展的要求，因此其發展受限。

氧熱法是在氧的存在下，使部分碳發生氧化反應，產生的高溫熱量使剩餘碳和鈣發生反應生成電石，該法由於具有反應時間短、反應溫度低、汙染小的優點逐漸被重視。

目前的氧熱法生產電石生產系統，使用的熱解單元和電石冶煉單元相對獨立，兩個單元之間沒有能量耦合，系統能耗大；氧熱法電石爐排出的高溫尾氣的熱能沒有得到有效利用。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出一種可實現物料的熱解和電石冶煉一體化完成的電石冶煉爐，可利用熱解後的熱態物料生產電石，降低電石生產氧耗和煤耗，回收利用電石尾氣餘熱，進一步提高了電石冶煉爐的能量利用率。

本發明提供一種電石冶煉爐，包括熱處理段、熱料輸送管和氧熱還原段；

所述熱處理段包括氣體分布器、原料入口和熱料出口，所述氣體分布器設置在所述熱處理段內腔底部，所述氣體分布器包括多層布氣管網，各層布氣管網之間互相連通，所述布氣管網由相互交錯成網狀且互相連通的布氣管組成，所述布氣管下部設有布氣孔，所述氣體分布器包括設置在所述熱處理段底部的側壁上的高溫氣體入口；

所述氧熱還原段包括熱料入口、氧氣噴嘴、尾氣出口和電石液出口，所述熱料入口和尾氣出口分別設置在所述氧熱還原段頂部的兩側，所述氧氣噴嘴設置在所述氧熱還原段熱料入口側的側壁中下部；

所述氧熱還原段設置在所述熱處理段的下方，所述熱處理段的熱料出口通過所述熱料輸送管連接所述氧熱還原段的熱料入口，所述尾氣出口連接所述高溫氣體入口。

將氧氣噴嘴設置在氧熱還原段熱料入口側的側壁中下部，是為了讓氧氣噴嘴直接噴入反應物料堆中，噴入的氧氣直接和料堆裡面的碳發生部分氧化反應放熱，形成熔融反應區，高溫的熔融反應區和相對低溫的料層區形成殼的界面，隨著反應的物料消耗，料層區的物料逐漸向下移動進入熔融反應區，有利於反應的穩定性。

作為本發明優選的方案，所述熱處理段進一步包括油氣採集口，所述油氣採集口位於所述熱處理段的上部側壁上。

具體的，所述氣體分布器的相鄰布氣管網水平面之間的距離為500mm～2000mm。

進一步的，所述布氣管相互交錯成方格網狀。

更進一步的，所述布氣管方格的邊距為300mm～600mm。

優選的，所述布氣管的直徑為50mm～100mm。

作為本發明優選的方案，所述布氣孔的直徑為4mm～6mm。

作為本發明優選的方案，所述氣體分布器進一步包括布氣罩，所述布氣罩固定在所述布氣管上方。

作為本發明優選的方案，所述熱處理段的原料入口設置在所述熱處理段的頂部。

作為本發明優選的方案，所述氧熱還原段的氧氣噴嘴數量為多個。

本發明的電石冶煉爐使用的碳基原料為煤炭、輪胎、生物質等含碳物質，鈣基原料為石灰(CaO)、燒鹼(Ca(OH)2)、石灰石(CaCO3)、電石渣等含鈣物質，碳基原料和鈣基原料粒徑需破碎至6mm以下，原料成本低。

本發明的電石冶煉爐，採用碳熱法提供冶煉能量，能耗成本低；實現了物料熱解和電石冶煉相結合，可將熱解後的熱態物料直接用於冶煉生產電石，充分利用熱解後物料的顯熱，降低電石冶煉氧耗和煤耗；將高溫電石尾氣作為物料熱處理的熱源，進行餘熱回收，進一步提高系統能量利用率，降低系統能耗。

附圖說明

圖1是本發明實施例電石冶煉爐的示意圖。

圖中：

100-熱處理段，101-原料入口，102-熱料出口，103-油氣採集口，104-氣體分布器，105-高溫氣體入口；

200-熱料輸送管；

300-氧熱還原段，301-熱料入口，302-氧氣噴嘴，303-尾氣出口，304-電石液出口，305-熔融反應區，306-料層區，307-氣體溢出區。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

如圖1所示，本發明實施例提供一種電石冶煉爐，包括熱處理段100、熱料輸送管200和氧熱還原段300。

熱處理段100包括原料入口101、熱料出口102、油氣採集口103、氣體分布器104。

熱處理段100的上部和下部為錐形，中間為圓柱形，這樣的形狀物料進出熱處理段，並便於物料的熱解。

原料入口101設置在熱處理段100的頂部。原料入口101的位置便於物料進入熱處理段。

熱料出口102設置在熱處理段錐形的底部，熱料出口102的位置有利於熱解後的物料排出熱處理段。

油氣採集口103位於熱處理段的上部錐形側壁上。油氣採集口103的數量為一個或多個，其具體數量根據實際使用情況確定。

氣體分布器104設置在熱處理段內腔底部。氣體分布器104包括多層布氣管網，各層布氣管網之間互相連通，布氣管網由相互交錯成網狀且互相連通的布氣管組成，布氣管下部設有布氣孔，氣體分布器包括設置在熱處理段底部的側壁上的高溫氣體入口105。

在本發明實施例中氣體分布器105的相鄰布氣管網水平面之間的距離為1000mm。相鄰布氣管網之間的距離根據實際使用中物料的不同，熱解爐型號的大小可適當調整，優選的相鄰布氣管網水平面之間的距離為500mm～2000mm。

進一步的，布氣管相互交錯成方格網狀。方格的網狀布氣管更有利於物料的均勻受熱。布氣管方格的邊距為500mm，在實際使用中，根據實際要求布氣管方格的邊距優選為300mm～600mm。

作為本發明實施例優選的方案，布氣管的直徑為80mm。布氣管的直徑過小不利於高溫氣體的通入；布氣管的直徑過大，則氣體分布器所佔的體積過大，優選的布氣管的直徑為50mm～100mm。

作為優選的方案，布氣孔的直徑為5mm。根據熱解爐原料處理能力及高溫氣體通入量可靈活設計布氣孔數量及設計孔徑，優選的孔徑為4mm～6mm。

本發明實施例中，氣體分布器進一步包括布氣罩，布氣罩為三角板，扣在布氣管上，起到保護布氣管道不會摩擦受損，有利於熱解物料分布的作用。

氧熱還原段300為長方體反應器，包括熱料入口301、氧氣噴嘴302、尾氣出口303和電石液出口304。熱料入口301和尾氣出口303分別設置在氧熱還原段頂部的兩側，氧氣噴嘴302設置在氧熱還原段熱料入口側的側壁中下部，電石液出口304設置在氧熱還原段底部。

氧氣噴嘴302的數量為一個或多個，根據實際使用工況確定。

氧熱還原段300按照物料形態自然形成三個區域。熔融反應區305為高溫熔融形成的液體物料區，有噴入的氧氣直接和料堆裡面的碳發生部分氧化反應放熱形成。料層區306為由熱處理段進入的高溫固體物料區域。氣體溢出307區為電石冶煉過程中產生的尾氣富集區。其中，尾氣出口303必須設置在氣體溢出區307，電石液出口304必須設置在熔融反應區305，氧氣噴嘴302必須設置在氧熱還原段側壁中下部。

這樣的氧氣噴嘴302位置設置可使相對低溫的料層區306在高溫的熔融反應區305的邊緣形成殼界面。隨著反應的物料消耗，料層區的物料逐漸向下移動進入熔融反應區，有利於反應的穩定性。

氧熱還原段300設置在熱處理段100的下方，熱處理段的熱料出口102通過熱料輸送管200連接氧熱還原段的熱料入口301，尾氣出口303連接高溫氣體入口105。

尾氣出口303排出的高溫電石尾氣通過高溫氣體入口105進入熱處理段，作為物料熱處理的熱源。這種方式，回收了高溫電石尾氣的餘熱，進一步提高系統能量利用率，降低系統能耗。

熱處理段100通過熱料輸送管200與氧熱還原段300聯通，氧熱還原段300設置在熱處理段100的下方，可將高溫的熱解物料直接輸送進氧熱還原段300，大大降低了系統能耗。

本發明實施例的電石冶煉爐使用的碳基原料為煤炭、輪胎、生物質等含碳物質，鈣基原料為石灰(CaO)、燒鹼(Ca(OH)2)、石灰石(CaCO3)、電石渣等含鈣物質，碳基原料和鈣基原料粒徑需破碎至6mm以下，原料成本低。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發明而非限制本發明的範圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的範圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括複數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那麼任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。