本發(fā)明屬于電石生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

電石的主要成分是碳化鈣，是重要的有機(jī)化工原料，可以合成諸多有機(jī)物。在我國(guó)，電石工業(yè)經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展和改進(jìn)，已經(jīng)成為我國(guó)不可或缺的基礎(chǔ)化工原料產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)，決定了電石在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用。

電石主要用于生產(chǎn)乙炔氣，乙炔是重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)聚氯乙烯基和醋酸乙烯基產(chǎn)品，目前，pvc產(chǎn)品70％的生產(chǎn)原料乙炔來(lái)自于電石，電石對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用。

在生產(chǎn)電石的過(guò)程中，不經(jīng)冷卻的電石爐尾氣溫度高達(dá)2000℃以上，攜帶了大量的高品位顯熱，傳統(tǒng)的電石生產(chǎn)工藝電石爐尾氣都經(jīng)過(guò)水冷壁冷卻至400℃左右，這部分高品位顯熱沒(méi)有被利用，屬于嚴(yán)重的能量浪費(fèi)。電石產(chǎn)品經(jīng)過(guò)下游加工，電石里面的鈣材以電石渣的形式存在，絕大部分作為固體廢物堆棄，既污染環(huán)境又造成鈣材資源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種將電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的系統(tǒng)及方法，利用電石爐尾氣顯熱對(duì)電石渣進(jìn)行干燥回收，提高了系統(tǒng)的熱效率。

本發(fā)明的目的之一是提供一種電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的系統(tǒng)，包括：

電石爐，設(shè)有進(jìn)料口、電石出口和高溫尾氣出口，所述電石出口位于所述電石爐的底部；

乙炔發(fā)生器，設(shè)有電石入口、乙炔出口和電石渣出口，所述乙炔發(fā)生器的電石入口連接所述電石爐的電石出口；

干燥裝置，設(shè)有電石渣入口、干電石渣出口、高溫尾氣入口和低溫尾氣出口，所述電石爐的高溫尾氣出口連接所述干燥裝置的高溫尾氣入口，所述乙炔發(fā)生器的電石渣出口連接所述干燥裝置的電石渣入口；

焙燒裝置，設(shè)有干電石渣入口、焙燒鈣料出口和燃?xì)馊肟冢龈稍镅b置的干電石渣出口連接所述焙燒裝置的干電石渣入口，所述干燥裝置的低溫尾氣出口連接所述焙燒裝置的燃?xì)馊肟冢?/p>

物料混合倉(cāng)，設(shè)有物料入口和物料出口，所述焙燒裝置的焙燒鈣料出口連接所述物料混合倉(cāng)的物料入口，所述物料出口連接所述電石爐的進(jìn)料口。

進(jìn)一步的，所述乙炔發(fā)生器的進(jìn)水口設(shè)置在所述乙炔發(fā)生器的頂部。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述干燥裝置的高溫尾氣入口處設(shè)有調(diào)節(jié)閥。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述電石爐的高溫尾氣出口位于所述電石爐的頂部。

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述的系統(tǒng)進(jìn)行電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的方法，包括以下步驟：

a、將原料送入電石爐中生產(chǎn)電石，同時(shí)將產(chǎn)生的高溫尾氣排出所述電石爐；高溫尾氣的溫度優(yōu)選為400～600℃；

b、將所述電石送入乙炔發(fā)生器，與水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔和電石渣；

c、將所述電石渣送入干燥裝置，將所述高溫尾氣通入所述干燥裝置作為熱源，對(duì)所述電石渣進(jìn)行干燥，獲得干電石渣，所述高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱，變?yōu)榈蜏匚矚猓?/p>

d、將所述干電石渣送入焙燒裝置，加熱發(fā)生反應(yīng)，獲得焙燒鈣料，所述焙燒裝置內(nèi)的溫度1000～1200℃，將所述低溫尾氣作為燃料送入所述焙燒裝置；

e、將所述焙燒鈣料送入物料混合倉(cāng)，與新鮮鈣料混合，獲得生產(chǎn)電石的鈣料，再將所述生產(chǎn)電石的鈣料與煤粉混合，用作步驟a中的所述原料。

作為優(yōu)選的方案，將所述低溫尾氣作為焙燒燃料送入所述焙燒裝置，實(shí)現(xiàn)了電石爐尾氣的綜合利用。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)所述干燥裝置的高溫尾氣進(jìn)氣量，控制所述干燥裝置內(nèi)的電石渣的溫度在110～130℃之間。

進(jìn)一步的，步驟a中，所述高溫尾氣的溫度為400～600℃。

進(jìn)一步的，所述焙燒鈣料中氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≥80％。

更進(jìn)一步的，所述步驟e中，焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質(zhì)量比為：(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。

進(jìn)一步的，步驟c中，對(duì)所述電石渣進(jìn)行干燥的時(shí)間為1-1.5h。

本發(fā)明提供的一種電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的系統(tǒng)及方法，將高溫尾氣用于電石渣的干燥，實(shí)現(xiàn)了電石爐尾氣高品位顯熱的利用，提高了系統(tǒng)的熱效率；將生產(chǎn)乙炔的電石渣處理后，作為生產(chǎn)電石的鈣料，實(shí)現(xiàn)了鈣材的再利用，節(jié)約了電石生產(chǎn)過(guò)程中鈣料的使用量，降低了電石生產(chǎn)的成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖。

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。

本發(fā)明中所述的“連接”，除非另有明確的規(guī)定或限定，應(yīng)作廣義理解，可以是直接相連，也可以是通過(guò)中間媒介相連。

如圖1所示，一方面，本實(shí)施例提供一種電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的系統(tǒng)，將電石爐高溫尾氣的利用和乙炔生產(chǎn)鈣料的回收相結(jié)合，降生產(chǎn)成本。此系統(tǒng)包括電石爐1、乙炔發(fā)生器2、干燥裝置3、焙燒裝置4和物料混合倉(cāng)5。

電石爐1用于電石的生產(chǎn)，電石爐內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為：2c+cao＝cac2+co，電石生產(chǎn)原料為生石灰和煤粉，其尾氣主要成分為co。電石爐1包括進(jìn)料口11、電石出口12和高溫尾氣出口13。電石爐的進(jìn)料口11均勻分布在電石爐1的頂部，使得物料進(jìn)入電石爐1時(shí)，可在爐內(nèi)均勻的分布。物料在電石爐1內(nèi)2000℃左右的高溫下發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)電石，電石由位于電石爐底部的電石出口12排出電石爐1。產(chǎn)生電石的同時(shí)，會(huì)生成高溫尾氣，高溫尾氣在電石爐1內(nèi)上升，將高溫尾氣出口13設(shè)在電石爐1的頂部，便于高溫尾氣的收集，高溫尾氣經(jīng)過(guò)水冷壁冷卻后，溫度為400～600℃。本實(shí)施例中，高溫尾氣出口13位于電石爐1的頂部的邊緣。

乙炔發(fā)生器2用于乙炔的生產(chǎn)，包括電石入口21、進(jìn)水口22、乙炔出口23和電石渣出口24。電石爐的電石出口12連接乙炔發(fā)生器的電石入口21，將電石由乙炔發(fā)生器的電石入口21送入乙炔發(fā)生器2，由乙炔發(fā)生器頂部的進(jìn)水口22向乙炔發(fā)生器2內(nèi)注水，乙炔發(fā)生器2內(nèi)發(fā)生反應(yīng)：cac2+2h2o＝ca(oh)2+c2h2，獲得乙炔氣體和電石渣。乙炔由乙炔出口23收集，可作為下游工序的原料。電石渣從乙炔發(fā)生器下方的電石渣出口24排出，此時(shí)的電石渣含有大量水分，成濕潤(rùn)狀態(tài)，需進(jìn)行烘干處理，電石渣固體主要成分為ca(oh)2。

干燥裝置3為電石渣的干燥設(shè)備，可去除電石渣中的水分，本實(shí)施例選用的干燥裝置3為間接干燥器，被干燥物不與熱源直接接觸。干燥裝置3包括電石渣入口31、干電石渣出口32、高溫尾氣入口33和低溫尾氣出口34。乙炔發(fā)生器的電石渣出口24連接干燥裝置的電石渣入口31，電石爐的高溫尾氣出口13連接干燥裝置的高溫尾氣入口33。乙炔發(fā)生器2產(chǎn)生的電石渣進(jìn)入干燥裝置3，干燥裝置3可利用電石爐1產(chǎn)生的高溫尾氣作為熱源，對(duì)電石渣進(jìn)行干燥，實(shí)現(xiàn)了電石爐尾氣高品位顯熱的利用。高溫尾氣在干燥裝置3進(jìn)行熱交換后經(jīng)低溫尾氣出口34排出。

在干燥裝置的高溫尾氣入口33處設(shè)有調(diào)節(jié)閥(圖中未示出)，調(diào)節(jié)閥可調(diào)節(jié)高溫尾氣的進(jìn)氣量，從而控制干燥裝置3內(nèi)的電石渣的溫度在110～130℃之間，實(shí)現(xiàn)電石渣的干燥，獲得干電石渣。干燥裝置3內(nèi)的溫度過(guò)高，不利于高溫尾氣顯熱的利用。

干電石渣的主要成分為氫氧化鈣，焙燒裝置4可將氫氧化鈣加熱到分解溫度以上，獲得氧化鈣。焙燒裝置4包括干電石渣入口41、焙燒鈣料出口42和燃?xì)馊肟?3。干電石渣入口41與干燥裝置的干電石渣出口32連接，干燥裝置產(chǎn)生的干電石渣進(jìn)入焙燒裝置4，在1000～1200℃的溫度下焙燒，生成焙燒鈣料。干燥裝置的低溫尾氣出口34連接焙燒裝置的燃?xì)馊肟?3，低溫尾氣中含有大量co，可作為燃料送入焙燒裝置4，為焙燒裝置4提供能量，降低生產(chǎn)成本。本實(shí)施例所選用的焙燒裝置4為石灰窯。

物料混合倉(cāng)5用于制備生產(chǎn)電石所需的原料，可將焙燒鈣料、新鮮鈣料和煤粉混合，作為生產(chǎn)電石的原料。本實(shí)施例中的新鮮鈣料是指氧化鈣。焙燒裝置的焙燒鈣料出口42連接物料混合倉(cāng)的物料入口51，物料混合倉(cāng)的物料出口連接電石爐的進(jìn)料口。焙燒裝置4產(chǎn)生的焙燒鈣料進(jìn)入物料混合倉(cāng)5，本實(shí)施例的物料混合倉(cāng)5為攪拌裝置，可均勻混合焙燒鈣料、新鮮鈣料和煤粉。

如圖2所示，另一方面，本實(shí)施例提供一種利用上述的系統(tǒng)進(jìn)行電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的方法，包括以下步驟：

1、將原料送入電石爐中生產(chǎn)電石，2100～2250℃下加熱40min-50min，將產(chǎn)生的高溫尾氣(經(jīng)水冷壁冷卻后)排出電石爐，高溫尾氣的溫度為400～600℃。

2、將電石送入乙炔發(fā)生器，與水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔和電石渣。

3、將電石渣送入干燥裝置，將高溫尾氣通入干燥裝置作為熱源，對(duì)電石渣進(jìn)行干燥，獲得干電石渣，高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱，變?yōu)榈蜏匚矚猓煌ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)干燥裝置的高溫尾氣進(jìn)氣量，控制干燥裝置內(nèi)的電石渣的干燥溫度在110～130℃之間，干燥時(shí)間為1-1.5h。

4、將干電石渣送入焙燒裝置，加熱發(fā)生反應(yīng)，獲得焙燒鈣料，焙燒裝置內(nèi)的溫度1000～1200℃，時(shí)間0.5～1h。

5、將焙燒鈣料送入物料混合倉(cāng)，與新鮮鈣料混合，獲得生產(chǎn)電石的鈣料，再使所述生產(chǎn)電石的鈣料鈣料與煤粉混合，用作步驟a中的所述原料。其中，焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質(zhì)量比為：(0.5-0.6):(0.5-0.4):0.9。

在對(duì)干電石渣進(jìn)行焙燒時(shí)，將低溫尾氣作為燃料送入焙燒裝置。

在步驟5中，進(jìn)入物料混合倉(cāng)的焙燒鈣料中氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≥80％。本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)還設(shè)置有鈣料分析裝置，用于檢測(cè)分析焙燒鈣料中氧化鈣的含量。生產(chǎn)電石的鈣料中，焙燒鈣料的摻混比例不宜過(guò)高，因?yàn)榇嬖诨曳掷鄯e的問(wèn)題，多次重復(fù)利用之后的電石渣的灰分含量過(guò)高，會(huì)影響電石產(chǎn)品的質(zhì)量。焙燒裝置生產(chǎn)出的每批次的焙燒鈣料，都需進(jìn)行檢測(cè)，確保其中氧化鈣含量在80％以上，否則棄用。

本發(fā)明提供的一種電石爐尾氣顯熱和鈣材回收利用耦合的系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了電石爐高溫尾氣顯熱的充分利用；將高溫尾氣的利用與鈣料的部分循環(huán)利用有機(jī)的結(jié)合在一起，提高系統(tǒng)熱效率的同時(shí)，降低整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。

實(shí)施例1

1、將原料送入電石爐中生產(chǎn)電石，2100℃下加熱50min，將產(chǎn)生的高溫尾氣(經(jīng)水冷壁冷卻后)排出電石爐，高溫尾氣的溫度為400℃。

2、將電石送入乙炔發(fā)生器，與水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔和電石渣。

3、將電石渣送入干燥裝置，將高溫尾氣通入干燥裝置作為熱源，對(duì)電石渣進(jìn)行干燥，獲得干電石渣，高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱，變?yōu)榈蜏匚矚猓煌ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)干燥裝置的高溫尾氣進(jìn)氣量，控制干燥裝置內(nèi)的電石渣的溫度在110℃；高溫尾氣在干燥裝置中的停留時(shí)間為1.5h。

4、將低溫尾氣作為燃料送入焙燒裝置；將干電石渣送入焙燒裝置，加熱發(fā)生反應(yīng)，獲得焙燒鈣料，焙燒裝置內(nèi)的溫度1200℃，時(shí)間0.5h。

5、對(duì)焙燒鈣料進(jìn)行檢測(cè)，保證焙燒鈣料中氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≥80％；將焙燒鈣料送入物料混合倉(cāng)，與新鮮鈣料混合，獲得生產(chǎn)電石的鈣料，再使生產(chǎn)電石的鈣料鈣料與煤粉混合，用作步驟a中的所述原料；其中，焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質(zhì)量比為：0.5:0.4:0.9。

實(shí)施例2

1、將原料送入電石爐中生產(chǎn)電石，2250℃下加熱40min，將產(chǎn)生的高溫尾氣(經(jīng)水冷壁冷卻后)排出電石爐，高溫尾氣的溫度為600℃。

2、將電石送入乙炔發(fā)生器，與水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔和電石渣。

3、將電石渣送入干燥裝置，將高溫尾氣通入干燥裝置作為熱源，對(duì)電石渣進(jìn)行干燥，獲得干電石渣，高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱，變?yōu)榈蜏匚矚猓煌ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)干燥裝置的高溫尾氣進(jìn)氣量，控制干燥裝置內(nèi)的電石渣的溫度在130℃；高溫尾氣在干燥裝置中的停留時(shí)間為1h。

4、將低溫尾氣作為燃料送入焙燒裝置；將干電石渣送入焙燒裝置，加熱發(fā)生反應(yīng)，獲得焙燒鈣料，焙燒裝置內(nèi)的溫度1000℃，時(shí)間1h。

5、對(duì)焙燒鈣料進(jìn)行檢測(cè)，保證焙燒鈣料中氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≥80％；將焙燒鈣料送入物料混合倉(cāng)，與新鮮鈣料混合，獲得生產(chǎn)電石的鈣料，再使生產(chǎn)電石的鈣料鈣料與煤粉混合，用作步驟a中的所述原料；其中，焙燒鈣料：新鮮鈣料：煤粉的質(zhì)量比為0.6:0.5:0.9。

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。