本發(fā)明屬于電石生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用含碳物料生產(chǎn)電石的碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
電石的生產(chǎn)方法有氧熱法和電熱法兩種，目前工業(yè)上一般采用電熱法生產(chǎn)電石，即焦炭(C)和氧化鈣(CaO)在電石爐內(nèi)，利用電弧高溫(＞2000℃)熔化反應(yīng)而生成電石，電熱法制備電石的特點(diǎn)是采用塊狀原料進(jìn)料和利用電能生產(chǎn)電石，它存在反應(yīng)速率慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高，耗電量大，電石產(chǎn)量低、粉塵和尾氣治理困難的問(wèn)題。正是由于傳統(tǒng)電石生產(chǎn)技術(shù)存在“高投入、高污染、高電耗”的缺點(diǎn)，不符合節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的要求，因此其發(fā)展受限。
氧熱法是在氧的存在下，使部分碳發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫?zé)崃渴故Ｓ嗵己外}發(fā)生反應(yīng)生成電石，該法由于具有反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)溫度低、污染小的優(yōu)點(diǎn)逐漸被重視。
目前的氧熱法生產(chǎn)電石生產(chǎn)系統(tǒng)，使用的熱解單元和電石冶煉單元相對(duì)獨(dú)立，兩個(gè)單元之間沒(méi)有能量耦合，系統(tǒng)能耗大；氧熱法電石爐排出的高溫尾氣的熱能沒(méi)有得到有效利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種可實(shí)現(xiàn)物料的熱解和電石冶煉一體化完成的碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備，以粉狀含碳物和粉狀石灰為原料，利用熱解后的熱態(tài)物料生產(chǎn)電石，降低了電石生產(chǎn)氧耗和煤耗，回收利用電石尾氣余熱，進(jìn)一步提高了碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備的能量利用率。
本發(fā)明提供一種碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備，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(shè)置在所述熱處理段內(nèi)腔底部，所述氣體分布器包括多層布?xì)夤芫W(wǎng)，各層布?xì)夤芫W(wǎng)之間互相連通，所述布?xì)夤芫W(wǎng)由相互交錯(cuò)成網(wǎng)狀且互相連通的布?xì)夤芙M成，所述布?xì)夤芟虏吭O(shè)有布?xì)饪祝鰵怏w分布器包括設(shè)置在所述熱處理段底部的側(cè)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(shè)置在所述氧熱還原段頂部的兩側(cè)，所述氧氣噴嘴設(shè)置在所述氧熱還原段熱料入口側(cè)的底部；
所述氧熱還原段設(shè)置在所述熱處理段的下方，所述熱處理段的熱料出口通過(guò)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(shè)置在熱料入口側(cè)的底部，是為了讓氧氣通過(guò)噴嘴直接噴入熔融反應(yīng)區(qū)的熔池內(nèi)，使氧氣以鼓泡床形式經(jīng)過(guò)電石冶煉熔池，進(jìn)一步使氧氣和熔池內(nèi)的碳反應(yīng)，使電石產(chǎn)品的殘?zhí)悸蚀蟠蠼档?，提高了電石產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)約了碳材原料。
本發(fā)明的碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備使用的碳基原料為煤炭、輪胎、生物質(zhì)等含碳物質(zhì)，鈣基原料為石灰(CaO)、燒堿(Ca(OH)2)、石灰石(CaCO3)、電石渣等含鈣物質(zhì)，碳基原料和鈣基原料粒徑需破碎至6mm以下，原料成本低。
優(yōu)選的，所述熱處理段進(jìn)一步包括油氣采集口，所述油氣采集口位于所述熱處理段的上部側(cè)壁上。
作為優(yōu)選的方案，所述氣體分布器的相鄰布?xì)夤芫W(wǎng)水平面之間的距離為500mm～2000mm。
進(jìn)一步的，所述布?xì)夤芟嗷ソ诲e(cuò)成方格網(wǎng)狀。
更進(jìn)一步的，所述布?xì)夤芊礁竦倪吘酁?00mm～600mm。
作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述布?xì)夤艿闹睆綖?0mm～100mm。
具體的，所述布?xì)饪椎闹睆綖?mm～6mm。
作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述氣體分布器進(jìn)一步包括布?xì)庹郑霾細(xì)庹止潭ㄔ谒霾細(xì)夤苌戏健?/p>
作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述熱處理段的原料入口設(shè)置在所述熱處理段的頂部。
作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述氧熱還原段的氧氣噴嘴數(shù)量為多個(gè)。
本發(fā)明的碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備，采用碳熱法提供冶煉能量，能耗成本低；實(shí)現(xiàn)了物料熱解和電石冶煉相結(jié)合，可將熱解后的熱態(tài)物料直接用于冶煉生產(chǎn)電石，充分利用熱解后物料的顯熱，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(jìn)行余熱回收，進(jìn)一步提高系統(tǒng)能量利用率，降低系統(tǒng)能耗；氧氣以鼓泡床形式經(jīng)過(guò)電石冶煉熔池，形成泡沫渣，氧氣和熔池內(nèi)的碳，以及碳和石灰之間反應(yīng)充分，使電石產(chǎn)品的殘?zhí)悸蚀蟠蠼档?，提高了電石產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)約了碳材原料。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備的示意圖。
圖中：
100-熱處理段，101-原料入口，102-熱料出口，103-油氣采集口，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(yīng)區(qū)，306-料層區(qū)，307-氣體溢出區(qū)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備，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、油氣采集口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(jìn)出熱處理段，并便于物料的熱解。
原料入口101設(shè)置在熱處理段100的頂部。原料入口101的位置便于物料進(jìn)入熱處理段。
熱料出口102設(shè)置在熱處理段錐形的底部，熱料出口102的位置有利于熱解后的物料排出熱處理段。
油氣采集口103位于熱處理段的上部錐形側(cè)壁上。油氣采集口103的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，其具體數(shù)量根據(jù)實(shí)際使用情況確定。
氣體分布器104設(shè)置在熱處理段內(nèi)腔底部。氣體分布器104包括多層布?xì)夤芫W(wǎng)，各層布?xì)夤芫W(wǎng)之間互相連通，布?xì)夤芫W(wǎng)由相互交錯(cuò)成網(wǎng)狀且互相連通的布?xì)夤芙M成，布?xì)夤芟虏吭O(shè)有布?xì)饪?，氣體分布器包括設(shè)置在熱處理段底部的側(cè)壁上的高溫氣體入口105。
在本發(fā)明實(shí)施例中氣體分布器105的相鄰布?xì)夤芫W(wǎng)水平面之間的距離為1000mm。相鄰布?xì)夤芫W(wǎng)之間的距離根據(jù)實(shí)際使用中物料的不同，熱解爐型號(hào)的大小可適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)選的相鄰布?xì)夤芫W(wǎng)水平面之間的距離為500mm～2000mm。
進(jìn)一步的，布?xì)夤芟嗷ソ诲e(cuò)成方格網(wǎng)狀。方格的網(wǎng)狀布?xì)夤芨欣谖锪系木鶆蚴軣?。布?xì)夤芊礁竦倪吘酁?00mm，在實(shí)際使用中，根據(jù)實(shí)際要求布?xì)夤芊礁竦倪吘鄡?yōu)選為300mm～600mm。
作為本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的方案，布?xì)夤艿闹睆綖?0mm。布?xì)夤艿闹睆竭^(guò)小不利于高溫氣體的通入；布?xì)夤艿闹睆竭^(guò)大，則氣體分布器所占的體積過(guò)大，優(yōu)選的布?xì)夤艿闹睆綖?0mm～100mm。
作為優(yōu)選的方案，布?xì)饪椎闹睆綖?mm。根據(jù)熱解爐原料處理能力及高溫氣體通入量可靈活設(shè)計(jì)布?xì)饪讛?shù)量及設(shè)計(jì)孔徑，優(yōu)選的孔徑為4mm～6mm。
本發(fā)明實(shí)施例中，氣體分布器進(jìn)一步包括布?xì)庹郑細(xì)庹譃槿前?，扣在布?xì)夤苌希鸬奖Ｗo(hù)布?xì)夤艿啦粫?huì)摩擦受損，有利于熱解物料分布的作用。
氧熱還原段300為長(zhǎng)方體反應(yīng)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(shè)置在氧熱還原段頂部的兩側(cè)，氧氣噴嘴302設(shè)置在氧熱還原段熱料入口側(cè)的底部，電石液出口304設(shè)置在氧熱還原段底部。
氧氣噴嘴302的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，根據(jù)實(shí)際使用工況確定。
氧熱還原段300按照物料形態(tài)自然形成三個(gè)區(qū)域。熔融反應(yīng)區(qū)305為高溫熔融形成的液體物料區(qū)，有噴入的氧氣直接和料堆里面的碳發(fā)生部分氧化反應(yīng)放熱形成。料層區(qū)306為由熱處理段進(jìn)入的高溫固體物料區(qū)域。氣體溢出307區(qū)為電石冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣富集區(qū)。其中，尾氣出口303必須設(shè)置在氣體溢出區(qū)307，電石液出口304必須設(shè)置在熔融反應(yīng)區(qū)305，氧氣噴嘴302必須設(shè)置在氧熱還原段底部熱料出口側(cè)。
將氧氣噴嘴302設(shè)置在熱料入口側(cè)的底部，是為了讓氧氣通過(guò)噴嘴直接噴入熔融反應(yīng)區(qū)的熔池內(nèi)，使氧氣以鼓泡床形式經(jīng)過(guò)電石冶煉熔池，進(jìn)一步使氧氣和熔池內(nèi)的碳反應(yīng)，使電石產(chǎn)品的殘?zhí)悸蚀蟠蠼档?，提高了電石產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)約了碳材原料。
氧熱還原段300設(shè)置在熱處理段100的下方，熱處理段的熱料出口102通過(guò)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(guò)高溫氣體入口105進(jìn)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余熱，進(jìn)一步提高系統(tǒng)能量利用率，降低系統(tǒng)能耗。
熱處理段100通過(guò)熱料輸送管200與氧熱還原段300聯(lián)通，氧熱還原段300設(shè)置在熱處理段100的下方，可將高溫的熱解物料直接輸送進(jìn)氧熱還原段300，大大降低了系統(tǒng)能耗。
本發(fā)明實(shí)施例的碳熱電石生產(chǎn)設(shè)備使用的碳基原料為煤炭、輪胎、生物質(zhì)等含碳物質(zhì)，鈣基原料為石灰(CaO)、燒堿(Ca(OH)2)、石灰石(CaCO3)、電石渣等含鈣物質(zhì)，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(shuō)明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說(shuō)明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來(lái)使用。