熔池穩(wěn)定后，繼續(xù)向下爐爐膛中按0.65:1的重量比加入10毫米以上的塊狀半焦和氧化鈣原料。其加入的重量比與上爐中粉狀原料的重量比維持在0.8:1左右。
[0048]維持上爐進(jìn)料中煤粉和氧化鈣1.5:1的重量比不變，將其加料量調(diào)整為額定加入量的60%。使用氮?dú)鈱⒎蹱钤厦芟噍斔偷缴蠣t的多通道噴口，噴口中同時(shí)按照1.2:1的重量比配入純度為80%的氧氣。上爐內(nèi)煤粉燃燒維持其爐膛溫度在1800 — 2000°C。上爐中燃燒反應(yīng)后的液態(tài)渣流入下爐中進(jìn)一步升溫反應(yīng)，并延長下爐的出料時(shí)間到2h。上下爐同時(shí)進(jìn)料反應(yīng)時(shí)，每一噸原料煤可產(chǎn)0.45噸左右的電石，其純度為75%左右，電石產(chǎn)氣量約為280L/kgo
[0049]本工藝相對現(xiàn)有的工藝和裝置具有如下創(chuàng)新點(diǎn):
[0050]1.現(xiàn)有電石工業(yè)生產(chǎn)裝置都是電弧供熱，而目前提出的氧化熱電石裝置都是煤粉燃燒供熱，本發(fā)明首次提出了煤粉氣流床燃燒和電弧聯(lián)合供熱的方式，實(shí)現(xiàn)了兩種技術(shù)的嫁接整合。該裝置中煤粉和氧化鈣經(jīng)氣流床反應(yīng)器和電弧反應(yīng)器兩段反應(yīng)生成電石，氣流床反應(yīng)器內(nèi)的粉煤燃燒熱提供反應(yīng)所需的大部分熱量，如此較現(xiàn)行的電弧爐大大減少了電能消耗，降低了生產(chǎn)成本。電弧反應(yīng)器提供高達(dá)2200°C的高溫穩(wěn)定熱源，使氣流床反應(yīng)器中未反應(yīng)的原料反應(yīng)完全，并對所得電石產(chǎn)品升溫調(diào)質(zhì)，如此可使產(chǎn)品品質(zhì)高于常規(guī)氧熱法產(chǎn)品，又回避了氧熱法裝置中高溫段耐火材料易被氧化侵蝕的難題，使裝置的投資降低壽命延長。
[0051]2.氧熱法電石爐使用粉狀原料時(shí)的加料問題一直都解決不好，比如專利CN201210569784.0中因粉狀原料與電石氣逆向流動而出現(xiàn)了粉狀原料在反應(yīng)器上部打旋及被電石氣帶出反應(yīng)器的問題。借鑒目前成熟的氣流床煤氣化爐，本發(fā)明采用了上爐中生成的熱煙氣與熔融產(chǎn)物通過落料筒同向流入下爐的方案。這樣既避免了粉狀原料加料不暢的問題，又促進(jìn)了熔融物的流動。
[0052]本工藝及裝置相對于現(xiàn)有工藝和裝置的優(yōu)勢如下:
[0053]1.上爐和下爐都有成熟的工業(yè)裝置可供借鑒，因此該電石聯(lián)合反應(yīng)器相較氧熱法電石爐的開發(fā)與建造難度都大大降低。
[0054]2.目前密閉電弧爐生產(chǎn)電石工藝只能使用5mm以上的塊狀原料，造成了大量粉狀原料的浪費(fèi)，本裝置使用粉狀原料進(jìn)料可實(shí)現(xiàn)含碳原料和含鈣原料的全部有效利用。另外降低固體原料的粒度有利于物料間的接觸傳質(zhì)，有利于增大反應(yīng)器中的反應(yīng)強(qiáng)度，并降低碳化鈣的起始反應(yīng)溫度，可有效降低電石生產(chǎn)的能耗。
[0055]3.要得到碳化鈣純度在70%以上的電石就需要使反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到近1900 — 2200°C的高溫，此高溫條件下使用的耐火材料主要是碳素磚，但碳素磚難以承受氧熱工藝下爐內(nèi)氧氣的高溫侵蝕，這是氧熱法電石爐開發(fā)的最大難題，而且目前難以有效解決。本發(fā)明將氧熱法電石爐的高溫反應(yīng)段(2000 — 2300°C)使用成熟的電弧反應(yīng)器代替，有效回避了耐火材料的問題，從而大大降低開發(fā)難度和投資費(fèi)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)器，其特征在于:包括上爐和下爐，所述上爐的底部設(shè)置有落料筒(11)，物料自上爐頂部落入到落料筒(11)內(nèi)進(jìn)而進(jìn)入到下爐爐膛(14)內(nèi)，并在下爐爐膛(14)內(nèi)形成落料區(qū);所述下爐安裝有三相電極，當(dāng)發(fā)生電弧時(shí)，所述下爐安裝有三相電極，電極產(chǎn)生的電弧所形成的高溫區(qū)延伸到物料落下時(shí)形成的落料區(qū)中心。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)器，其特征在于:所述上爐爐頂設(shè)置有多通道噴口(6)，粉狀物料和氧氣通過該多通道噴口(6)進(jìn)入到上爐爐膛(7)內(nèi)；所述多通道噴口為多層套管結(jié)構(gòu)，中心管是煤粉與粉狀含鈣原料的進(jìn)料通道(I)，最外層是冷卻水通道形成的水冷套筒(3)，進(jìn)料通道和水冷套筒之間的環(huán)形腔是助燃氧氣通道(2);所述多通道噴口的底部安裝有氣體旋轉(zhuǎn)葉片，用于強(qiáng)化氧氣與中心套管中粉體的混合，使燃燒更充分。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)器，其特征在于:所述上爐與下爐的中心軸線重合，通過上爐的落料筒相連;所述上爐的爐膛采用熱壁形式以減少煤粉燃燒的熱量損耗，其內(nèi)壁結(jié)構(gòu)依次為耐火層(8)和保溫層(9)，該耐火層和保溫層固定在鋼制的上爐外殼(10)內(nèi)；所述上爐的上部和下部外徑均小于爐膛中部位置的外徑，呈兩頭小中間大的結(jié)構(gòu)，所述落料筒設(shè)置在上爐的下部，且落料筒的底部設(shè)置有喇叭形擴(kuò)口，以擴(kuò)大液態(tài)落料的分布面積。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)器，其特征在于:所述下爐為圓形結(jié)構(gòu)，包括爐蓋(13)和爐膛(14)，所述爐蓋(13)的主體是縱橫交叉的水冷卻的空心鋼梁(15),在冷卻水鋼梁間預(yù)留有電極插孔和加料孔;三個(gè)所述電極插孔的位置為以爐蓋中心為圓心的圓周上，在每個(gè)電極的周圍還開設(shè)有多個(gè)加料口(17)，用于在開工時(shí)顆粒煤和氧化鈣等的添加和調(diào)節(jié);所述電極插孔和加料口周邊分別配有密封用的電極密封圈(19)和加料管密封圈(20)，所述下爐爐蓋與上爐的落料筒的連接處通過石墨密封圈(18)密封。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)器，其特征在于:所述下爐的主體是保溫層(21)包裹的耐火磚層(22)，在下爐的爐底鋪有一層碳素磚層(23)，以承受高溫液態(tài)電石的侵蝕;所述下爐整體通過底座工字鋼(25)支撐在耐火混凝土 (26)上，在下爐的爐體側(cè)壁上部開有電石尾氣排出口(27)，側(cè)壁下部開有液態(tài)電石流出口(28)。6.—種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)工藝，其特征在于:采用煤粉氣流床燃燒和電弧反應(yīng)聯(lián)合生產(chǎn)電石，其中，氣流床反應(yīng)的粉煤燃燒提供反應(yīng)所需的大部分熱量，含碳原料和含鈣原料吸熱生成液態(tài)的碳化鈣和電石氣，未完全反應(yīng)的原料隨液態(tài)的碳化鈣和電石氣一起進(jìn)入到電弧反應(yīng)器，電弧反應(yīng)提供的熱量使氣流床反應(yīng)中未完全反應(yīng)的原料反應(yīng)完全。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)工藝，其特征在于:當(dāng)原料進(jìn)入到氣流床反應(yīng)器之前，電弧反應(yīng)器首先提供電石液熔池，電石液熔池的形成過程為:含碳原料和含鈣原料在電弧反應(yīng)器內(nèi)，通過電極電弧熱的作用形成電石液熔池。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)工藝，其特征在于:在流化床反應(yīng)器內(nèi)，煤粉燃燒使?fàn)t膛的溫度維持在1700?1900°C，在電弧反應(yīng)器內(nèi)，電極的電弧熱使溫度進(jìn)一步升高至2100?2300°C。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)工藝，其特征在于:所述流化床反應(yīng)器內(nèi)的具體過程為:含碳原料和含鈣原料在氮?dú)鈿夥障鲁浞至骰缓笈c富氧空氣混合燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，沒有燃燒的含碳原料和含鈣原料吸收鈣熱量后反應(yīng)生成液態(tài)的碳化鈣和電石氣;其中，含碳原料和含鈣原料干燥至含水量為0.6-1.2%；所述富氧空氣是指氧氣含量高于80 %的空氣;所述含碳原料為半焦、焦炭、貧煤或無煙煤;含鈣原料為氧化鈣、氫氧化鈣、電石渣或碳酸鈣。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)工藝，其特征在于:所述上爐燃燒和反應(yīng)過程中生成的熱煙氣與熔融反應(yīng)物同向流入下爐，然后由下爐導(dǎo)出反應(yīng)器，以促進(jìn)熔融物的流動，避免逆向流動時(shí)粉狀原料被電石氣帶出。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)電石的聯(lián)合反應(yīng)器及生產(chǎn)方法，反應(yīng)器包括上爐和下爐，所述上爐的底部設(shè)置有落料筒，該落料筒深入到下爐爐膛內(nèi)，所述上爐的頂部設(shè)置有多通道噴口以供原料煤和氧氣進(jìn)入到上爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)；所述下爐安裝有電極，該電極的安裝位置保證三相電極的電弧區(qū)與上爐的落料區(qū)相切。該裝置中煤粉和氧化鈣經(jīng)氣流床反應(yīng)器和電弧反應(yīng)器兩段反應(yīng)生成電石，氣流床反應(yīng)器內(nèi)的粉煤燃燒熱提供反應(yīng)所需的大部分熱量，較現(xiàn)行的電弧爐大大減少了電能消耗，降低了生產(chǎn)成本。電弧反應(yīng)器提供2200℃左右的高溫穩(wěn)定熱源，使氣流床反應(yīng)器中未反應(yīng)的原料反應(yīng)完全，并對所得電石產(chǎn)品升溫調(diào)質(zhì)，如此可使產(chǎn)品品質(zhì)高于常規(guī)氧熱法產(chǎn)品，又回避了氧熱法裝置中高溫段耐火材料易被氧化侵蝕的難題，使裝置的投資降低壽命延長。
【IPC分類】C01B31/32, C07C11/24, C07C1/00
【公開號】CN105600784
【申請?zhí)枴緾N201510589761
【發(fā)明人】鄭化安, 陳剛
【申請人】陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年9月16日