本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

電石作為一種重要的基礎(chǔ)化工原料，主要用于生產(chǎn)乙炔和乙炔基化工產(chǎn)品。我國的能源分布少油缺氣、煤炭相對豐富，使得電石在今后的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有不可替代的重要作用。

目前，電石生產(chǎn)技術(shù)存在能耗高、污染嚴(yán)重、生產(chǎn)能力低的缺點(diǎn)。電石冶煉的原料以優(yōu)質(zhì)塊狀蘭炭和塊狀生石灰粉為主。不僅原料成本高，且塊狀蘭炭與生石灰粉的接觸面積小，傳熱速率慢，導(dǎo)致反應(yīng)溫度高，耗電量高。而且，煤炭中的揮發(fā)分大部分以廢氣、粉塵的形式排放到大氣中，帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。

半焦是以弱黏煤和不黏煤為主要原料，通過快速熱解技術(shù)，得到的具有高化學(xué)活性、高固定碳等優(yōu)良特性的物質(zhì)。這些良好的特性，以及較低的市場價(jià)格，使得半焦被廣泛應(yīng)用于電石行業(yè)。但是，半焦粉無法直接作為電石生產(chǎn)的炭材使用，且本身粘結(jié)性很差，與生石灰粉混合難以成型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明旨在提出一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明的方法將熱解固體廢棄物得到的半焦用于制備電石，并解決了半焦成型困難的問題，實(shí)現(xiàn)了資源和能量的有效利用。

本發(fā)明提出了一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統(tǒng)，包括第一熱解裝置、混合裝置、成型裝置、第二熱解裝置、電石冶煉裝置。

所述第一熱解裝置具有進(jìn)料口、高溫半焦出口、熱解氣出口。

所述混合裝置具有高溫半焦入口、生石灰入口、煤粉入口、混合料出口，所述高溫半焦入口與所述第一熱解裝置的高溫半焦出口連接。所述混合裝置的外壁設(shè)置有中空伴熱層，所述中空伴熱層上設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口，所述進(jìn)氣口與所述第一熱解裝置的熱解氣出口連接。所述中空伴熱層的下端設(shè)置有焦油出口。

所述成型裝置具有混合料入口、型球出口，所述混合料入口與所述混合裝置的混合料出口連接。

所述第二熱解裝置具有型球入口、電石冶煉球團(tuán)出口，所述型球入口與所述成型裝置的型球出口連接。

所述電石冶煉裝置具有電石冶煉球團(tuán)入口、電石出口，所述電石冶煉球團(tuán)入口與所述第二熱解裝置的電石冶煉球團(tuán)出口連接。

進(jìn)一步的，上述系統(tǒng)還包括干燥裝置、磨粉裝置。所述干燥裝置具有進(jìn)料口、熱解氣入口、干燥物料出口。所述磨粉裝置具有高溫半焦入口、高溫半焦粉出口。其中，所述干燥物料出口與所述第一熱解裝置的進(jìn)料口連接。所述干燥裝置的熱解氣入口與所述中空伴熱層的出氣口連接。所述磨粉裝置的高溫半焦入口與所述第一熱解裝置的高溫半焦出口連接。

優(yōu)選的，所述第一熱解裝置為蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置。所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置依次包括進(jìn)料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)一區(qū)、反應(yīng)二區(qū)、反應(yīng)三區(qū)、出料區(qū)，其中，所述進(jìn)料口位于所述進(jìn)料區(qū)，所述高溫半焦出口位于所述出料區(qū)。

優(yōu)選的，所述第一熱解裝置為快速熱解裝置。

優(yōu)選的，所述第二熱解裝置為蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置。所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置依次包括進(jìn)料區(qū)、反應(yīng)一區(qū)、反應(yīng)二區(qū)、反應(yīng)三區(qū)、反應(yīng)四區(qū)、出料區(qū)，其中，所述型球入口位于所述進(jìn)料區(qū)，所述電石冶煉球團(tuán)出口位于所述出料區(qū)。

進(jìn)一步的，所述第一熱解裝置的高溫半焦出口處設(shè)置有給料稱，用于控制進(jìn)入所述混合裝置的高溫半焦的質(zhì)量。

優(yōu)選的，還包括鋼包，所述鋼包設(shè)置在所述第二熱解裝置和電石冶煉裝置之間，用于存儲(chǔ)電石冶煉球團(tuán)。

本發(fā)明還提出了一種根據(jù)上述系統(tǒng)利用固體廢棄物熱解制備電石的方法，所述方法包括步驟：

a、將固體廢棄物原料送入所述第一熱解裝置中，經(jīng)熱解反應(yīng)得到高溫半焦、熱解氣；

b、將所述高溫半焦、生石灰、煤粉送入所述混合裝置中，均勻混合得到混合料，所述熱解氣送入所述混合裝置的中空伴熱層中；

c、所述混合料進(jìn)行壓球成型處理，得到型球；

d、將所述型球送入所述第二熱解裝置中，進(jìn)行熱解處理，得到電石冶煉球團(tuán)；

e、所述電石冶煉球團(tuán)經(jīng)冶煉后，得到電石。

優(yōu)選的，上述方法還包括步驟：所述熱解氣經(jīng)所述中空伴熱層的出氣口排出后送入所述干燥裝置中。

進(jìn)一步的，所述高溫半焦的溫度為500～600℃，所述混合料的溫度為200～300℃；所述混合料中，所述高溫半焦、所述生石灰、所述煤粉的質(zhì)量比為：(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。

本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法能夠利用固體廢棄物制備電石。該方法耦合了固體廢棄物熱解和煤熱解過程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物和煤的分級分質(zhì)利用，固體廢棄物熱解產(chǎn)生的高溫半焦與生石灰、煤粉成型得到型球，實(shí)現(xiàn)熱態(tài)成型，然后將型球熱解制備電石，克服了現(xiàn)有技術(shù)中半焦成型困難、高溫?zé)峤庖追刍膯栴}，提高了能源和熱量的利用率，并拓展了電石制備炭材的來源。

本發(fā)明的方法中，各個(gè)裝置之間物料的輸送在高溫密閉環(huán)境下進(jìn)行，有效利用了物料的顯熱。并且，固體廢棄物熱解過程產(chǎn)生的熱解氣用于混合過程中對物料進(jìn)行保溫加熱或用于原料的干燥過程，提高了系統(tǒng)的熱效率。

因此，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法不但解決了固體廢棄物的處理難題，而且能夠制備得到電石產(chǎn)品，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化清潔高效利用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中利用固體廢棄物熱解制備電石的系統(tǒng)示意圖。

圖2為利用圖1所示的系統(tǒng)制備電石的方法流程示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中利用固體廢棄物熱解制備電石的系統(tǒng)示意圖。

圖4為利用圖3所示的系統(tǒng)熱解制備電石的方法流程示意圖。

附圖中的附圖標(biāo)記如下：

1、第一熱解裝置；2、混合裝置；3、成型裝置；4、第二熱解裝置；5、電石冶煉裝置；6、鋼包；7、輸送皮帶；8、干燥裝置；9、磨粉裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(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)施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明首先提出了一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統(tǒng)，包括第一熱解裝置、混合裝置、成型裝置、第二熱解裝置、電石冶煉裝置。

第一熱解裝置具有進(jìn)料口、高溫半焦出口、熱解氣出口。

混合裝置具有高溫半焦入口、生石灰入口、煤粉入口、混合料出口。優(yōu)選的，混合裝置選用強(qiáng)力混合機(jī)。其中，高溫半焦入口與第一熱解裝置的高溫半焦出口連接。并且，混合裝置的外壁設(shè)置有中空伴熱層，中空伴熱層的作用是利用熱解氣為混合裝置保溫并加熱，得到熱態(tài)的混合料，并且，熱解氣降溫過程會(huì)冷凝得到焦油。中空伴熱層上具有進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口與第一熱解裝置的熱解氣出口連接，下端設(shè)置有焦油出口，焦油出口上設(shè)置有閥門，用于控制焦油的流出。

成型裝置具有混合料入口、型球出口。其中，混合料入口與混合裝置的混合料出口連接。特別的，由于混合裝置排出的混合料呈熱態(tài)，其成型制備型球的過程比較容易，型球的強(qiáng)度較高。

第二熱解裝置具有型球入口、電石冶煉球團(tuán)出口。其中，型球入口與成型裝置的型球出口連接。

電石冶煉裝置具有電石冶煉球團(tuán)入口、電石出口。其中，電石冶煉球團(tuán)入口與第二熱解裝置的電石冶煉球團(tuán)出口連接。

當(dāng)本發(fā)明的系統(tǒng)用于處理不同的固體廢棄物時(shí)，還包括干燥裝置、磨粉裝置。干燥裝置具有進(jìn)料口、熱解氣入口、熱解氣出口、干燥物料出口。磨粉裝置具有高溫半焦入口、高溫半焦粉出口。其中，干燥物料出口與第一熱解裝置的進(jìn)料口連接。干燥裝置的熱解氣入口與中空伴熱層的出氣口連接。磨粉裝置的高溫半焦入口與第一熱解裝置的高溫半焦出口連接。磨粉裝置的高溫半焦粉出口與混合裝置的高溫半焦入口連接。

第一熱解裝置可選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置或快速熱解裝置。當(dāng)用于熱解處理生活垃圾、生物質(zhì)等較大顆粒時(shí)，第一熱解裝置選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置；當(dāng)用于熱解處理褐煤粉、廢舊輪胎等較小顆粒時(shí)，第一熱解裝置選用快速熱解裝置。

其中，蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置依次包括進(jìn)料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)一區(qū)、反應(yīng)二區(qū)、反應(yīng)三區(qū)、出料區(qū)，其中，進(jìn)料口位于進(jìn)料區(qū)，高溫半焦出口位于出料區(qū)。

第二熱解裝置選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置。蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置依次包括進(jìn)料區(qū)、反應(yīng)一區(qū)、反應(yīng)二區(qū)、反應(yīng)三區(qū)、反應(yīng)四區(qū)、出料區(qū)，其中，型球入口位于進(jìn)料區(qū)，電石冶煉球團(tuán)出口位于出料區(qū)。該裝置中無需設(shè)置預(yù)熱區(qū)，可直接利用型球的顯熱，節(jié)省了能耗，提高產(chǎn)能。

優(yōu)選的，第一熱解裝置的高溫半焦出口處設(shè)置有給料稱，用于控制進(jìn)入混合裝置或磨粉裝置的高溫半焦的質(zhì)量。

本發(fā)明的系統(tǒng)中還包括鋼包，設(shè)置在第二熱解裝置和電石冶煉裝置之間，用于存儲(chǔ)電石冶煉球團(tuán)。

不同裝置之間的物料傳輸通過輸送皮帶完成，輸送皮帶選用耐高溫材料制成，且輸送物料過程中在密閉隔絕空氣的環(huán)境下進(jìn)行。

實(shí)施例1

如圖1所示，為利用生活垃圾制備電石的系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)包括依次連接的干燥裝置8、第一熱解裝置1、磨粉裝置9、混合裝置2、成型裝置3、第二熱解裝置4、鋼包6、電石冶煉裝置5。

干燥裝置8與第一熱解裝置1之間、混合裝置2與成型裝置3之間、成型裝置3與第二熱解裝置4之間均設(shè)置有輸送皮帶7，用于在不同的裝置之間輸送物料。

本實(shí)施例中，混合裝置2選用強(qiáng)力混合機(jī)。第一熱解裝置1和第二熱解裝置4均選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置。其中，作為第一熱解裝置1的蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置依次包括進(jìn)料區(qū)101、預(yù)熱區(qū)102、反應(yīng)一區(qū)103、反應(yīng)二區(qū)104、反應(yīng)三區(qū)105、出料區(qū)106。作為第二熱解裝置4的蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置依次包括進(jìn)料區(qū)401、反應(yīng)一區(qū)402、反應(yīng)二區(qū)403、反應(yīng)三區(qū)404、反應(yīng)四區(qū)405、出料區(qū)406。

如圖2所示，為基于圖1所示的系統(tǒng)處理生活垃圾制備電石的方法流程示意圖，包括如下步驟：

(1)將生活垃圾原料擠壓成型為直徑2～3cm，長度10～15cm的原料棒，并送入干燥裝置中進(jìn)行干燥至含水量為10wt％以內(nèi)、溫度為120℃，得到干燥物料。

(2)干燥物料通過輸送皮帶由進(jìn)料區(qū)的進(jìn)料口送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置中，依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)一區(qū)、反應(yīng)二區(qū)、反應(yīng)三區(qū)進(jìn)行預(yù)熱、熱解反應(yīng)，生活垃圾高溫分解得到溫度為500～600℃的高溫半焦和熱解氣。其中，高溫半焦經(jīng)由出料區(qū)排出。熱解氣經(jīng)由進(jìn)氣口送入中空伴熱層中，為強(qiáng)力混合機(jī)保溫加熱，熱解氣降溫過程冷凝產(chǎn)生焦油，由中空伴熱層下端的焦油出口排出，熱解氣降溫后由出氣口送至干燥裝置中用于干燥生活垃圾。

(3)高溫半焦經(jīng)冷卻降溫至200℃后，送入磨粉裝置中研磨，得到高溫半焦粉。高溫半焦粉的粒度控制在3mm以下。

(4)高溫半焦粉、生石灰、中低階煤粉按照質(zhì)量比為0.2：1：0.7送入強(qiáng)力混合機(jī)中，均勻混合得到混合料，混合料在熱解氣的保溫加熱作用下溫度保持在200～300℃。

(5)熱態(tài)混合料經(jīng)由輸送皮帶送入成型裝置中，進(jìn)行壓球成型處理，得到型球。

(6)型球通過輸送皮帶由進(jìn)料區(qū)的進(jìn)料口送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置中，依次經(jīng)過反應(yīng)一區(qū)、反應(yīng)二區(qū)、反應(yīng)三區(qū)、反應(yīng)四區(qū)進(jìn)行熱解反應(yīng)，型球熱解得到電石冶煉球團(tuán)，并經(jīng)由出料區(qū)排出。

(7)將電石冶煉球團(tuán)送入鋼包中進(jìn)行儲(chǔ)存，然后送入電石冶煉裝置中，在2200℃的高溫條件下進(jìn)行冶煉，制備得到電石。

實(shí)施例2

如圖3所示，為利用廢舊輪胎制備電石的系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)包括依次連接的第一熱解裝置1、混合裝置2、成型裝置3、第二熱解裝置4、鋼包6、電石冶煉裝置5。

第一熱解裝置1與混合裝置2之間、混合裝置2與成型裝置3之間、成型裝置3與第二熱解裝置4之間均設(shè)置有輸送皮帶7，用于在不同的裝置之間輸送物料。

本實(shí)施例中，混合裝置2選用強(qiáng)力混合機(jī)。第一熱解裝置1選用快速熱解裝置。第二熱解裝置4選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置，依次包括進(jìn)料區(qū)401、反應(yīng)一區(qū)402、反應(yīng)二區(qū)403、反應(yīng)三區(qū)404、反應(yīng)四區(qū)405、出料區(qū)406。

如圖4所示，為基于圖3所示的系統(tǒng)利用廢舊輪胎制備電石的方法流程示意圖，包括步驟：

(1)將廢舊輪胎破碎至粒徑≤3mm，并送入快速熱解裝置中進(jìn)行熱解，得到熱解氣和溫度為500～600℃的高溫半焦。

(2)熱解氣送入強(qiáng)力混合機(jī)的中空伴熱層中，為強(qiáng)力混合機(jī)保溫加熱，同時(shí)，在熱解氣的降溫過程中冷凝得到焦油，焦油存留在中空伴熱層中，閥門開啟后可排出焦油。熱解氣由中空伴熱層的出氣口排出后，送入焦油冷卻收集裝置和煤氣凈化裝置中進(jìn)行回收。

(3)高溫半焦經(jīng)冷卻后，通過輸送皮帶送入強(qiáng)力混合機(jī)中，與生石灰和中低階煤粉按照質(zhì)量比為0.5：1：0.4進(jìn)行均勻混合，混合料在熱解氣的保溫加熱作用下，溫度保持在200～300℃。

(4)熱態(tài)混合料經(jīng)由輸送皮帶送入成型裝置中，進(jìn)行壓球成型處理，得到型球。

(5)型球通過輸送皮帶經(jīng)由進(jìn)料區(qū)的進(jìn)料口送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解裝置中，并依次經(jīng)過反應(yīng)一區(qū)、反應(yīng)二區(qū)、反應(yīng)三區(qū)、反應(yīng)四區(qū)進(jìn)行熱解反應(yīng)，型球熱解得到電石冶煉球團(tuán)，然后經(jīng)過出料區(qū)排出。

(6)將電石冶煉球團(tuán)送入鋼包中進(jìn)行儲(chǔ)存，然后送入密閉電石爐中，在2200℃的高溫條件下冶煉得到電石。

由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明結(jié)合兩次熱解反應(yīng)過程制備電石，利用熱解過程產(chǎn)生的熱解氣使得混合料保持在較高的溫度，從而實(shí)現(xiàn)混合料的高溫成型，克服了現(xiàn)有技術(shù)中半焦成型困難的問題。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。