本發(fā)明屬于電石生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱處理和氧熱還原一體的電石冶煉爐。

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是采用塊狀原料進料和利用電能生產(chǎn)電石，它存在反應(yīng)速率慢、反應(yīng)時間長、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，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)時間短、反應(yīng)溫度低、污染小的優(yōu)點逐漸被重視。

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獨立，兩個單元之間沒有能量耦合，系統(tǒng)能耗大；氧熱法電石爐排出的高溫尾氣的熱能沒有得到有效利用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種可實現(xiàn)物料的熱處理和氧熱還原一體的電石冶煉爐，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)的氧耗和煤耗，將氧氣噴嘴設(shè)置在氧熱還原段的頂部，有利于尾氣的收集；回收利用電石尾氣余熱，進一步提高了電石冶煉爐的能量利用率。

本發(fā)明提出一種熱處理和氧熱還原一體電石冶煉爐，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(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氣管網(wǎng)，各層布氣管網(wǎng)之間互相連通，所述布氣管網(wǎng)由相互交錯成網(wǎng)狀且互相連通的布氣管組成，所述布氣管下部設(shè)有布氣孔，所述氣體分布器包括設(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)的頂部；

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)置在氧熱還原段的熱料入口側(cè)的頂部，噴入方向和原料熱處理段的物料進入氧熱還原段的方向交叉，使氧氣直接與物料流動狀態(tài)接觸，利于氧氣和碳料混合以及均勻的發(fā)生部分氧化反應(yīng)，形成的高溫熔融物料液滴(或者半液滴)直接落入熔融反應(yīng)區(qū)。該布置沒有料層區(qū)形成，只有熔融反應(yīng)區(qū)和氣體溢出區(qū)，爐內(nèi)料層結(jié)構(gòu)簡單，有利于反應(yīng)尾氣從氧熱還原段溢出。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述熱處理段進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。

具體的，所述氣體分布器的相鄰布氣管網(wǎng)之間豎直方向的距離為500mm～2000mm。

進一步的，所述布氣管相互交錯成方格網(wǎng)狀。

更進一步的，所述布氣管方格的邊距為300mm～600mm。

優(yōu)選的，所述布氣管的直徑為50mm～100mm。

作為優(yōu)選的方案，所述布氣孔的直徑為4mm～6mm。

作為優(yōu)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(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。

作為優(yōu)選的方案，所述氧熱還原段的氧氣噴嘴數(shù)量為多個。

本發(fā)明的熱處理和氧熱還原一體電石冶煉爐，采用碳熱法提供冶煉能量，能耗成本低；實現(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，降低電石冶煉的氧耗和煤耗；將高溫電石尾氣作為物料熱處理的熱源，進行余熱回收，進一步提高系統(tǒng)能量利用率，降低系統(tǒng)能耗；氧氣噴嘴的位置設(shè)置使得氧熱還原段內(nèi)的料層結(jié)構(gòu)簡單，有利于電石尾氣的收集和溢出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例熱處理和氧熱還原一體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-氣體溢出區(qū)。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)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(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)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(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提出一種熱處理和氧熱還原一體電石冶煉爐，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)量為一個或多個，其具體數(shù)量根據(jù)實際使用情況確定。

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包括多層布氣管網(wǎng)，各層布氣管網(wǎng)之間互相連通，布氣管網(wǎng)由相互交錯成網(wǎng)狀且互相連通的布氣管組成，布氣管下部設(shè)有布氣孔，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)明實施例中，氣體分布器105的相鄰布氣管網(wǎng)水平面之間的距離為1000mm。相鄰布氣管網(wǎng)之間的距離根據(jù)實際使用中物料的不同，熱解爐型號的大小可適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)選的相鄰布氣管網(wǎng)水平面之間豎直方向的距離為500mm～2000mm。

進一步的，布氣管相互交錯成方格網(wǎng)狀。方格的網(wǎng)狀布氣管更有利于物料的均勻受熱。布氣管方格的邊距為500mm，在實際使用中，根據(jù)實際要求布氣管方格的邊距優(yōu)選為300mm～600mm。

作為本發(fā)明實施例優(yōu)選的方案，布氣管的直徑為80mm。布氣管的直徑過小不利于高溫氣體的通入；布氣管的直徑過大，則氣體分布器所占的體積過大，優(yōu)選的布氣管的直徑為50mm～100mm。

作為優(yōu)選的方案，布氣孔的直徑為5mm。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)計布氣孔數(shù)量及設(shè)計孔徑，優(yōu)選的孔徑為4mm～6mm。

本發(fā)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，有利于熱解物料分布的作用。

氧熱還原段300為長方體反應(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)的頂部，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)量為一個或多個，根據(jù)實際使用工況確定。

氧氣噴嘴由氧熱還原段頂部傾斜插入，噴入方向與熱料輸送入氧熱還原段的輸送方向呈交叉接觸。氧熱還原段按照物料形態(tài)自然形成兩個區(qū)域，熔融反應(yīng)區(qū)305為高溫熔融形成的液體物料區(qū)，氣體溢出區(qū)306為電石冶煉過程中產(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)306，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的設(shè)置可使氧氣直接與物料流動狀態(tài)接觸，利于氧氣和碳料混合以及均勻的發(fā)生部分氧化反應(yīng)，形成的高溫熔融物料液滴(或者半液滴)直接落入熔融反應(yīng)區(qū)305。該布置沒有料層區(qū)形成，只有熔融反應(yīng)區(qū)和氣體溢出區(qū)，爐內(nèi)料層的結(jié)構(gòu)簡單，便于反應(yīng)尾氣從氧熱還原段溢出，提高尾氣的收集效率。

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余熱，進一步提高系統(tǒng)能量利用率。

熱處理段100通過熱料輸送管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氧熱還原段300，大大降低了系統(tǒng)能耗。

本發(fā)明實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(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本發(fā)明進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，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。