專利名稱：多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電石制備方法及裝置，具體涉及一種利用鈣質(zhì)材料和含碳材 料采用多級(jí)熱源的立式爐制備電石的節(jié)能新工藝方法。
背景技術(shù)：
電石生產(chǎn)的任務(wù)是將鈣質(zhì)原料用碳作還原劑還原成CaC2的過(guò)程，電石生 產(chǎn)要求以最小的投入獲得最大的產(chǎn)出，即做到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、低耗、環(huán) 保、有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的電石生產(chǎn)工藝可概括為電熱法電石生產(chǎn)工藝和氧熱法電石 生產(chǎn)工藝，目前生產(chǎn)全部采用電熱法電石生產(chǎn)，其電耗高，先進(jìn)的也達(dá) 3200kw.h/t電石， 一般的電耗在3500 3800kw.h/t電石，且對(duì)石墨電極糊消耗 也高，還必須采用塊狀生石灰和塊狀焦炭，其綜合能耗非常高，雖然采用了 空心電極技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)、密閉生產(chǎn)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，仍不利于節(jié)能和 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
氧熱法電石生產(chǎn)目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段，雖然國(guó)內(nèi)外關(guān)于氧熱法電石生產(chǎn) 的改進(jìn)有大量的專利文獻(xiàn)，但至目前為止，在世界電石生產(chǎn)中還未得到推廣， 主要原因是在立式爐中生產(chǎn)電石時(shí)，除大量消耗氧氣外，還消耗比電熱法高 三倍及三倍以上的焦炭，其中70%用以供給氧熱法生成電石的熱源，且仍以 塊狀生石灰和焦炭為原料，其制氧能耗也不低，綜合能耗仍很高，亦不利于 節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
另一方面，無(wú)論是氧熱法還是電熱法，電石的產(chǎn)量和質(zhì)量(品位)同樣
受爐內(nèi)反應(yīng)速度和稀釋速度兩種速度的影響，其爐內(nèi)的反應(yīng)速度被焦炭的有 限的反應(yīng)表面積所限制，因?yàn)殡娛膶?shí)際反應(yīng)速度，除受爐溫的高低、焦炭 的化學(xué)活性影響外，不僅要由化學(xué)反應(yīng)的速度來(lái)決定，且還決定于石灰的滲 透速度、焦炭的崩裂分散和擴(kuò)散速度，因此除確保爐內(nèi)料層的透氣性外，需 要新的理念來(lái)大幅度提高電石反應(yīng)速度或?yàn)樘岣唠娛磻?yīng)速度創(chuàng)造條件，以 提高電石的產(chǎn)量和品位，降低生產(chǎn)能耗和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所需解決的技術(shù)問(wèn)題是解決現(xiàn)有電熱法電石生產(chǎn)和氧熱法電石 生產(chǎn)存在的高能耗、低產(chǎn)量問(wèn)題，提供一種可連續(xù)加料和卸料、產(chǎn)量高、投 資少、能耗低的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝及裝置。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用中上部氧化燃燒供熱、下部電爐供熱的 立式爐，物料從上部連續(xù)加入，物料在重力作用下，從上往下經(jīng)過(guò)預(yù)熱、分 解、部分熔融、熔融反應(yīng)及電石提純、電石液排出幾個(gè)層段，立式爐中上部
由供風(fēng)裝置提供預(yù)熱空氣或富氧空氣使?fàn)t內(nèi)氧化燃燒升溫至140(TC以上，立 式爐下部主要由電爐提供熱源升溫至1800°C 2400°C。
上述的物料指采用鈣質(zhì)原料和碳質(zhì)原料及添加劑制成的料棒或料球，包 括采用塊狀的石灰石或生石灰或電石渣塊和焦炭或塊煤或各類炭棒、炭塊。
上述的鈣質(zhì)原料指CaO含量>48%的石灰石和/或CaO含量》65%的電石渣 干基及其它含鈣高的無(wú)機(jī)鹽和/或無(wú)機(jī)礦物；碳質(zhì)原料指灰份〈18%的無(wú)煙煤和 /或煙煤、褐煤、焦炭、石油焦、瀝青、樹(shù)脂；添加劑指電石生產(chǎn)專用ZC-1 型、ZC-2型、ZC-3型專用添加劑。
上述的料棒或料球指為改善爐內(nèi)透氣性，大幅度提高電石反應(yīng)速度而將
一起粉磨的或單獨(dú)粉細(xì)后再混合均勻的鈣質(zhì)和碳質(zhì)原料的含添加劑混合物， 利用滾輪擠壓成型機(jī)或?qū)L成型機(jī)或成球盤或其它擠出成型機(jī)制成的料棒或
料球，料棒為O)5mm ①100mm同一規(guī)格的圓柱體，料球規(guī)格cD3mm O60ram。 混合料的配比為鈣質(zhì)原料碳質(zhì)原料添加劑=1.5 5 : 1 5 : 0.01 0.5。
本發(fā)明的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)裝置由二級(jí)以上機(jī)構(gòu)配置構(gòu)成整體的立式 爐，爐體頂部安裝有鎖風(fēng)加料、布料及抽風(fēng)裝置，中上部配有供預(yù)熱空氣或 富氧空氣和燃料的氧熱裝置，下部安裝有電爐加熱裝置，底部具有電石液排 料裝置，此外，還包括必要的測(cè)溫、測(cè)壓及電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，采用不同 的電爐加熱裝置，立式爐其機(jī)構(gòu)配置有較大差異。
上述立式爐中物料的預(yù)熱、分解、部分熔融其熱源由一層或幾層腰風(fēng)裝 置供預(yù)熱空氣或富氧空氣、促使?fàn)t內(nèi)部分C和C0等氧化燃燒供熱，升溫至1400 °〇以上， 一般升溫至150(TC 180(TC，氧熱主要燃料為爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的 CO和揮發(fā)份，立式爐采用頂部抽風(fēng)運(yùn)行，抽出的CO及揮發(fā)份高含量的煙氣經(jīng) 處理做為立式爐氧熱燃料或另作他用，立式爐噴吹腰風(fēng)利用出爐高溫電石余 熱熱交換預(yù)熱或熱風(fēng)爐預(yù)熱，熱風(fēng)爐燃料可采用爐頂抽出煙氣作燃料或采用 燃煤；立式爐內(nèi)氧熱燃料也可另行采用燃油、燃?xì)饣蛎悍蹏姶怠?br> 上述立式爐下部熔融反應(yīng)及電石提純層熱源主要由電爐提供，包括采用 感應(yīng)電爐或埋弧電爐或等離子流電爐，熔融反應(yīng)和電石提純區(qū)維持溫度在 180(TC 240(TC，當(dāng)采用感應(yīng)爐供熱時(shí)，熔融反應(yīng)層受到電磁力攪拌運(yùn)動(dòng)，加 速電石反應(yīng)速度。
上述立式爐底部容重較大的電石液排出方式采用連續(xù)卸料方式或間隙式 排料方式，電石液排料口設(shè)置在立式爐底部四周或設(shè)置在底部中心。
上述爐內(nèi)排出的高溫電石液中還可以添加不超過(guò)170/。的(D13mm以下的料 棒或料球，以利用電石液余熱生成電石，進(jìn)一步提高產(chǎn)量降低能耗，所加料 棒或料球采用粉細(xì)的生石灰和焦炭加添加劑經(jīng)機(jī)械成型而成，料棒或料球配
比為生石灰焦炭添加劑二l: 0. 58 0. 71: 0. 02 0. 5。當(dāng)然，也可不在排
出的電石液中加料棒或料球。
本發(fā)明多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝即XL法，最大的特征是先采用燃料氧
化熱源將反應(yīng)物料升溫至140(TC以上，再以電爐供熱為主將電石反應(yīng)和提純 維持在180(TC 240(TC生成高品位電石。
本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)
1、 能耗低，電石生產(chǎn)成本低，試驗(yàn)爐測(cè)算生產(chǎn)成本約830元/t電石。
2、 電石反應(yīng)速度快、產(chǎn)量高，試驗(yàn)用立式爐每n]2產(chǎn)量達(dá)L87t/h 2. 11t/h (參照立窯按爐上部的喇叭口底部面積計(jì)算產(chǎn)能)。
3、 爐內(nèi)溫度便于控制調(diào)整，電石品位高。
4、 工藝簡(jiǎn)單，投資少。


圖1為多級(jí)熱源電石生產(chǎn)裝置——帶感應(yīng)電爐的立式爐實(shí)施例1結(jié)構(gòu)剖
視圖
圖2為多級(jí)熱源電石生產(chǎn)裝置——帶感應(yīng)電爐的立式爐實(shí)施例2結(jié)構(gòu)剖
視圖
圖3為采用電石渣和無(wú)煙煤及添加劑制料棒生產(chǎn)電石的工藝流程圖 圖4為采用石灰石和無(wú)煙煤及添加劑制料棒生產(chǎn)電石的工藝流程圖
附圖標(biāo)注說(shuō)明
1 —鎖風(fēng)進(jìn)料、布料器
2 _抽風(fēng)管
3 —立式爐鋼殼
4 —耐火磚、保溫層
5—環(huán)向腰風(fēng)分配噴吹裝置
6 —燃料噴吹管
7—絕緣隔離環(huán)
8 —感應(yīng)電爐
9 —電石液排料口
10—碳磚、石墨、碳素保溫耐火層
11 一中心卸料耐高溫鎢鉬管閥 具體實(shí)施例
試驗(yàn)用立式爐O1.0X5.7m (爐底至喇叭口高度5.7m，喇叭口下部直徑O l.Om)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。
試驗(yàn)用原料為石灰石、電石渣、無(wú)煙煤、添加劑，石灰石CaO含量54.2 %，壓濾電石渣干基CaO含量69.9X、含水35%，無(wú)煙煤揮發(fā)份含量8.7%、 灰份11.4%、低位熱值6953X4.18kJ/kg，添加劑采用現(xiàn)有電石生產(chǎn)ZC—1型 專用添加劑。
試驗(yàn)i:采用上述石灰石無(wú)煙煤添加劑按重量配比1.5: i : o.i進(jìn)
行配比后，破碎粉磨至細(xì)度0.08mm篩余18 22%的干粉料，加適量水塑化， 用滾輪擠壓成型機(jī)成型為①12mm料棒，連續(xù)送入立式爐內(nèi)，立式爐內(nèi)中部升 溫約140(TC或1500°C，立式爐內(nèi)下部溫度1800。C或2100。C，穩(wěn)定狀態(tài)下72h 計(jì)量，立式爐每1112電石產(chǎn)能為1.87t/h、電石CaC2平均含量85.6X。
試驗(yàn)2:采用上述電石渣、無(wú)煙煤原料時(shí)，按重量配比電石渣無(wú)煙煤
添加劑二5 : 5 : 0.5進(jìn)行配比，先將無(wú)煙煤用雷蒙磨粉磨至120目，再將濕電
石渣、煤粉、添加劑經(jīng)輪輾混合機(jī)混合均勻，再用滾輪擠壓成型機(jī)成型為o
12mm料棒，連續(xù)送入立式爐內(nèi)，立式爐內(nèi)，中部升溫至1700。C或1800°C，
立式爐內(nèi)下部溫度230(TC或2400°C，穩(wěn)定狀態(tài)下72h計(jì)量，立式爐每m2電 石產(chǎn)能為2.11t/h，電石中CaC2平均含量82.7X。
權(quán)利要求
1、一種多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于采用中上部氧化燃燒供熱、下部電爐供熱的立式爐，物料從上部連續(xù)加入，在重力作用下，物料從上往下經(jīng)過(guò)預(yù)熱、分解、部分熔融、熔融反應(yīng)及電石提純、電石液排出幾個(gè)層段，立式爐中上部由供風(fēng)裝置提供預(yù)熱空氣或富氧空氣使?fàn)t內(nèi)氧化燃燒升溫至1400℃以上，立式爐下部主要由電爐提供熱源升溫至1800℃～2400℃。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于所述物料指采用鈣質(zhì)原料和碳質(zhì)原料及添加劑制成的料棒或料球或料塊，包括塊狀的石灰石或生石灰或電石渣塊和焦炭或塊煤或炭棒、炭塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于鈣質(zhì)原料指CaO含量＞48%的石灰石和/或CaO含量≥65%的電石渣干基及含鈣高的無(wú)機(jī)鹽和/或無(wú)機(jī)礦物；碳質(zhì)原料指灰份＜18%的無(wú)煙煤和/或煙煤、褐煤、焦炭、 石油焦、瀝青、樹(shù)脂；添加劑指電石生產(chǎn)專用ZC-1型或ZC-2型、ZC-3型專用添加劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于料棒或料球指將一起粉磨的或單獨(dú)粉細(xì)后再混合的鈣質(zhì)原料和碳質(zhì)原料及添加劑混合物利用滾輪擠壓成型機(jī)或?qū)L成型機(jī)或成球盤或其它擠出成型機(jī)制成料棒或料球，料棒為Φ5mm Φ100mm的圓柱體，料球規(guī)格Φ3mm～Φ60mm; 混合料的配比為鈣質(zhì)原料碳質(zhì)原料添加劑=1.5 5: 1 5: 0. 01 0. 5。
5、 一種多級(jí)熱源電石生產(chǎn)裝置，其特征在于由二級(jí)以上機(jī)構(gòu)配置構(gòu)成整體的立式爐，爐體頂部安裝有鎖風(fēng)加料、布料及抽風(fēng)裝置，中上部配有供預(yù)熱空氣或富氧空氣和/或燃料的氧熱裝置，下部安裝有電爐加熱裝置，底部具有電石液排料裝置，此外還包括必要的測(cè)溫、測(cè)壓及電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于立式爐中物料的預(yù)熱、分解、部分熔融其熱源由一層或幾層腰風(fēng)裝置供預(yù)熱空氣或富氧空氣促使?fàn)t內(nèi)部分C及CO氧化燃燒供熱，升溫至1400℃以上， 一般為 1500℃ 1800℃，氧熱主要燃料為爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的CO及揮發(fā)份；立式爐采用頂部抽風(fēng)運(yùn)行，抽出的CO及揮發(fā)份高含量的煙氣經(jīng)處理做為立式爐氧熱燃料或作他用，立式爐噴吹腰風(fēng)利用出爐高溫電石余熱熱交換預(yù)熱或熱風(fēng)爐預(yù)熱，熱風(fēng)爐燃料采用爐頂抽出煙氣作燃料或采用燃煤；立式爐內(nèi)氧熱燃料還可采用燃油或燃?xì)饣蛎悍蹏姶怠?br> 7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于立式爐下部熔融反應(yīng)和提純層熱源由電爐提供，包括采用感應(yīng)電爐或埋弧電爐或等離子流電爐，熔融反應(yīng)和電石提純區(qū)維持溫度為1800℃ 2400℃。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于立式爐底部容重較大的電石液排出方式采用連續(xù)卸料方式或間隙式排料方式，電石液排料口設(shè)置在立式爐底部四周或設(shè)置在底部中心。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝，其特征在于爐內(nèi)排 出的高溫電石液中還添加不超過(guò)17﹪的Φ13mm以下的料棒或料球或料塊，所 加料棒或料球采用粉細(xì)的生石灰和焦炭加添加劑經(jīng)機(jī)械成型而成，料球或料棒或料塊的重量配比為生石灰焦炭添加劑=1: 0.58 0.71: 0.02 0.5。
全文摘要
一種多級(jí)熱源電石生產(chǎn)新工藝及裝置，采用中上部氧化燃燒供熱、下部電爐供熱的立式爐，物料從上部連續(xù)加入，物料在重力作用下，從上往下經(jīng)過(guò)預(yù)熱、分解、部分熔融、熔融反應(yīng)及電石提純、電石液排出幾個(gè)層段，立式爐中上部由供風(fēng)裝置提供預(yù)熱空氣或富氧空氣使?fàn)t內(nèi)氧化燃燒升溫至1400℃以上，立式爐下部主要由電爐提供熱源升溫至1800℃～2400℃，本發(fā)明可連續(xù)加料和卸料，產(chǎn)量高，投資少，能耗低，電石品位高。
文檔編號(hào)C01B31/32GK101172604SQ20071003596
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者尹小林 申請(qǐng)人:尹小林