本發(fā)明涉及電石制備領(lǐng)域，具體涉及一種利用生物質(zhì)熱解生產(chǎn)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、成本高的缺點。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。

生物質(zhì)熱解，通常是指在無氧或低氧環(huán)境下，生物質(zhì)被加熱升溫導(dǎo)致分子分解，產(chǎn)生半焦、焦油和氣體產(chǎn)物的過程，是生物質(zhì)能的一種重要的利用形式。半焦具有高化學(xué)活性、高比電阻、高固定碳、低灰、低硫等優(yōu)良特性。這些良好的特性，以及較低的市場價格，使得半焦被廣泛應(yīng)用于電石行業(yè)。但是，半焦的比表面積、孔體積較小，本身粘結(jié)性很差，且與生石灰粉混合難以成型，而且機械強度也很差，很容易破碎粉化，無法直接作為炭材用于電石生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明旨在提供一種利用生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的半焦生產(chǎn)電石的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明耦合生物質(zhì)熱解技術(shù)和煤熱解技術(shù)，解決了生物質(zhì)熱解后半焦的成型問題，拓展了電石制備原料中碳材的來源，提高了系統(tǒng)的熱效率和資源利用率。

本發(fā)明提供了一種利用生物質(zhì)熱解生產(chǎn)電石的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括生物質(zhì)熱解裝置、研磨裝置、混合裝置、成型裝置、型球熱解裝置、電石冶煉裝置。

所述生物質(zhì)熱解裝置具有生物質(zhì)入口、半焦出口。

所述研磨裝置具有半焦入口、半焦粉出口。所述半焦入口與所述生物質(zhì)熱解裝置的半焦出口連接。

所述混合裝置具有半焦粉入口、生石灰粉入口、煤粉入口、混合物料出口。所述半焦粉入口與所述研磨裝置的半焦粉出口連接。

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

所述型球熱解裝置具有型球入口、球團出口。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球團入口、電石出口。所述球團入口與所述型球熱解裝置的球團出口連接。

進一步的，還包括熱裝裝置，所述熱裝裝置與所述型球熱解裝置和所述電石冶煉裝置連接。

優(yōu)選的，還包括第一輸送皮帶、第二輸送皮帶。所述第一輸送皮帶、第二輸送皮帶均為耐高溫密閉輸送皮帶。

所述第一輸送皮帶的始端與所述混合裝置的混合物料出口連接。所述第一輸送皮帶的末端與所述成型裝置的混合物料入口連接。

所述第二輸送皮帶的始端與所述成型裝置的型球出口連接。所述第二輸送皮帶的末端與所述型球熱解裝置的型球入口連接。

進一步的，所述生物質(zhì)熱解裝置的半焦出口處設(shè)置有給料稱。所述生物質(zhì)熱解裝置為蓄熱式旋轉(zhuǎn)床生物質(zhì)熱解裝置。所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床生物質(zhì)熱解裝置依次包括進料區(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，所述生物質(zhì)入口位于所述進料區(qū)，所述半焦出口位于所述出料區(qū)。

進一步的，所述型球熱解裝置為蓄熱式旋轉(zhuǎn)床型球熱解裝置。所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床型球熱解裝置依次包括進料區(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，所述型球入口位于所述進料區(qū)，所述球團出口位于所述出料區(qū)。

本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述系統(tǒng)利用生物質(zhì)生產(chǎn)電石的方法，包括步驟：

將生物質(zhì)原料送入所述生物質(zhì)熱解裝置中，經(jīng)熱解處理得到半焦；

所述半焦冷卻后，進行研磨處理，得到半焦粉；

將所述半焦粉與生石灰粉、煤粉混合，得到混合物料；

將所述混合物料成型處理，得到型球；

將所述型球送入所述型球熱解裝置中，經(jīng)熱解處理得到球團；

將所述球團送入所述電石冶煉裝置中，冶煉得到電石。

進一步的，所述半焦粉、生石灰粉、煤粉的粒徑為0.074～3mm。

優(yōu)選的，所述煤粉選用中低階煤粉。

優(yōu)選的，所述混合物料的組成為：半焦粉：生石灰粉：煤粉＝(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。

進一步的，所述型球和球團均為橢球形；所述橢球形型球的規(guī)格為36mm×25mm×14mm。

本發(fā)明有效解決了生物質(zhì)熱解后產(chǎn)生半焦的利用問題，通過半焦與鈣素材料(生石灰粉)、中低階煤粉混合，耦合生物質(zhì)熱解技術(shù)和中低階煤熱解技術(shù)，制備電石，克服了半焦單獨成型困難的難題，拓展了電石制備原料的來源。同時，解決了生物質(zhì)比如農(nóng)作物秸稈的處理問題，大大降低了焚燒秸稈帶來的環(huán)境污染問題。

本發(fā)明系統(tǒng)中設(shè)置的耐高溫密閉輸送皮帶，能夠保證物料于高溫密閉的條件下在不同裝置之間進行輸送，有效利用了高溫物料的顯熱，大大降低了熱解及電石冶煉過程的能耗，提高了熱利用率和資源利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明利用生物質(zhì)熱解生產(chǎn)電石的系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明利用生物質(zhì)熱解生產(chǎn)電石的方法流程示意圖。

附圖中的附圖標(biāo)記如下：

1、生物質(zhì)熱解裝置；

2、研磨裝置；

3、混合裝置；

4、第一輸送皮帶；

5、成型裝置；

6、第二輸送皮帶；

7、型球熱解裝置；

8、熱裝裝置；

9、電石冶煉裝置。

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)明的方案以及其各個方面的優(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)明提供的利用生物質(zhì)熱解生產(chǎn)電石的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：生物質(zhì)熱解裝置1、研磨裝置2、混合裝置3、成型裝置5、型球熱解裝置7、電石冶煉裝置9。優(yōu)選的，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括第一輸送皮帶4、第二輸送皮帶6。在本發(fā)明的不同實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括熱裝裝置8。

生物質(zhì)熱解裝置1用于熱解生物質(zhì)原料，得到半焦以及熱解油氣產(chǎn)品。其具有生物質(zhì)入口、半焦出口。并且，在半焦出口處設(shè)置有給料稱，用于稱量半焦的質(zhì)量。本發(fā)明的實施例中選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床生物質(zhì)熱解裝置，用于熱解處理塊狀的生物質(zhì)原料。

其中，蓄熱式旋轉(zhuǎn)床生物質(zhì)熱解裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其按照反應(yīng)溫度和作用的不同，依次包括進料區(qū)11、預(yù)熱區(qū)12、反應(yīng)一區(qū)13、反應(yīng)二區(qū)14、反應(yīng)三區(qū)15、出料區(qū)16。其中，生物質(zhì)入口位于進料區(qū)11，半焦出口位于出料區(qū)16。生物質(zhì)原料經(jīng)由生物質(zhì)入口送入進料區(qū)11后，依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)12、反應(yīng)一區(qū)13、反應(yīng)二區(qū)14、反應(yīng)三區(qū)15進行熱解反應(yīng)，得到半焦，并經(jīng)由半焦出口排出出料區(qū)16。

研磨裝置2用于研磨由生物質(zhì)熱解裝置1送入的半焦，得到合適粒徑的半焦粉。研磨裝置2具有半焦入口、半焦粉出口。其中，該半焦入口與生物質(zhì)熱解裝置1的半焦出口連接。本發(fā)明的實施例中，選用磨粉機。

混合裝置3用于接收由研磨裝置2送入的半焦粉，并同時接收生石灰粉、煤粉，三種物料充分混合均勻后，得到混合物料。該混合裝置3具有半焦粉入口、生石灰粉入口、煤粉入口、混合物料出口。其中，半焦粉入口與研磨裝置2的半焦粉出口連接。并且，在半焦粉入口、生石灰粉入口、煤粉入口處均設(shè)置有進料閥門，用于控制進入混合裝置3中的各物料的比例。本發(fā)明的實施例中，選用強力混合機。

成型裝置5用于接收由混合裝置3送入的粉狀的混合物料，經(jīng)高壓成型處理，得到型球。該成型裝置5具有混合物料入口、型球出口。成型裝置5中設(shè)置有橢球形的模具，用于控制所需型球的形狀和規(guī)格。其中，混合物料入口與混合裝置3的混合物料出口連接。本發(fā)明的實施例中，可選用對輥成型機。

型球熱解裝置7用于接收由成型裝置5送入的型球，對型球進行熱解處理，得到合格的用于電石冶煉的球團，同時得到熱解油氣產(chǎn)品。該型球熱解裝置7具有型球入口、球團出口。其中，型球入口與成型裝置5的型球出口連接。本發(fā)明的實施例中，可選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床型球熱解裝置。

其中，蓄熱式旋轉(zhuǎn)床型球熱解裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其按照反應(yīng)溫度和作用的不同，依次包括進料區(qū)71、預(yù)熱區(qū)72、反應(yīng)一區(qū)73、反應(yīng)二區(qū)74、反應(yīng)三區(qū)75、出料區(qū)76。其中，型球入口位于進料區(qū)71，球團出口位于出料區(qū)76。型球經(jīng)由型球入口送入進料區(qū)71后，依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)72、反應(yīng)一區(qū)73、反應(yīng)二區(qū)74、反應(yīng)三區(qū)75進行熱解反應(yīng)，經(jīng)熱解反應(yīng)得到的球團經(jīng)出料區(qū)76的球團出口排出。

電石冶煉裝置9用于接收由型球熱解裝置7送入的球團進行冶煉生產(chǎn)電石。該電石冶煉裝置9具有球團入口、電石出口。其中，球團入口與型球熱解裝置7的球團出口連接。制備得到的電石經(jīng)由電石出口排出。本發(fā)明的實施例中，選用密閉電石爐。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，該系統(tǒng)中還包括第一輸送皮帶4和第二輸送皮帶6。并且，第一輸送皮帶4和第二輸送皮帶6均為耐高溫密閉輸送皮帶。

其中，第一輸送皮帶4和第二輸送皮帶6均具有始端和末端。第一輸送皮帶4的始端與混合裝置3的混合物料出口連接。第一輸送皮帶4的末端與成型裝置5的混合物料入口連接。第二輸送皮帶6的始端與成型裝置5的型球出口連接。第二輸送皮帶6的末端與型球熱解裝置7的型球入口連接。

本發(fā)明選用的第一輸送皮帶4和第二輸送皮帶6均為耐高溫密閉輸送皮帶，在傳送混合物料和型球時，可最大限度的避免混合物料和型球的熱量損失。本發(fā)明選用耐高溫密閉輸送皮帶，可有效利用混合物料和型球的顯熱，使得型球進入型球熱解裝置7中進行熱解處理時，能夠大大降低能耗成本，從而提高整個電石制備系統(tǒng)的熱利用率。

作為本發(fā)明的另一優(yōu)選方案，該系統(tǒng)還包括熱裝裝置8。其中，熱裝裝置8的進料口與型球熱解裝置7的球團出口連接，熱裝裝置8的出料口與電石冶煉裝置9的球團入口連接。本發(fā)明的實施例中，選用了鋼包，用于存儲球團。并且，熱裝裝置8可控制球團的溫度降低值低于50℃。

如圖2，本發(fā)明基于圖1所示的系統(tǒng)，還提出了一種利用生物質(zhì)熱解生產(chǎn)電石的方法。本發(fā)明的方法包括如下步驟：

(1)生物質(zhì)熱解制備半焦

將生物質(zhì)原料干燥至含水量10wt％以內(nèi)(wt％為質(zhì)量百分比)，然后送入生物質(zhì)熱解裝置1中熱解，得到半焦和熱解油氣產(chǎn)品。

本發(fā)明的實施例中，生物質(zhì)熱解裝置1選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床生物質(zhì)熱解裝置，生物質(zhì)原料首先經(jīng)由生物質(zhì)入口進入進料區(qū)11，然后進入預(yù)熱區(qū)12進行預(yù)熱后，依次經(jīng)過反應(yīng)一區(qū)13、反應(yīng)二區(qū)14、反應(yīng)三區(qū)15進行熱解。

本步驟中，控制預(yù)熱區(qū)12、反應(yīng)一區(qū)13、反應(yīng)二區(qū)14、反應(yīng)三區(qū)15的溫度依次為：200～300℃、400～500℃、500～600℃、600～700℃，使得生物質(zhì)原料被預(yù)熱后，逐漸發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生半焦。

(2)研磨半焦

上述步驟得到的半焦經(jīng)冷卻后，由半焦入口送入研磨裝置2中，經(jīng)研磨得到粒徑為0.074～3mm的半焦粉。

(3)原料混合

將半焦粉送入混合裝置3中。生物質(zhì)熱解裝置1的半焦出口處設(shè)置的給料稱，可用于稱量送入研磨裝置2中半焦的質(zhì)量，從而控制進入混合裝置3中半焦粉的質(zhì)量。同時，分別經(jīng)由生石灰粉入口、煤粉入口向混合裝置3中送入生石灰粉和煤粉。其中，生石灰粉、煤粉的粒徑為0.074～3mm。該三種原料在混合裝置3中經(jīng)充分均勻混合，得到混合物料。

其中，混合物料中各組分的質(zhì)量比為：半焦粉：生石灰粉：煤粉＝(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，選用中低階煤粉。

(4)制備型球

將粉狀的混合物料送入成型裝置5的橢球形模具中，經(jīng)高壓成型處理，得到型球。其中，本發(fā)明制備的型球為橢球形，規(guī)格為36mm×25mm×14mm。

本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，混合物料經(jīng)由第一輸送皮帶4在高溫密閉的條件下輸送至成型裝置5中。避免混合物料中熱量的浪費，有利于制備型球過程的進行。

(5)型球熱解制備球團

將型球經(jīng)由型球入口送入型球熱解裝置7中，本發(fā)明選用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床型球熱解裝置。型球經(jīng)由進料區(qū)71進入預(yù)熱區(qū)72進行預(yù)熱后，依次經(jīng)過反應(yīng)一區(qū)73、反應(yīng)二區(qū)74、反應(yīng)三區(qū)75進行熱解處理，制備得到用于冶煉電石的球團。同時，得到熱解油氣產(chǎn)品。球團通過出料區(qū)76經(jīng)由球團出口排出。

本步驟中，依次控制預(yù)熱區(qū)72、反應(yīng)一區(qū)73、反應(yīng)二區(qū)74、反應(yīng)三區(qū)75的溫度為300～400℃、500～600℃、600～700℃、800～900℃。

本發(fā)明制備的球團的粉化率小于5％，抗壓強度大于600n/個。

本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，型球可經(jīng)由第二輸送皮帶6在高溫密閉的條件在送入型球熱解裝置7中，從而可有效利用型球的顯熱，節(jié)省熱解處理反應(yīng)的能耗。

(6)球團冶煉制備電石

將球團送入電石冶煉裝置9中，進行冶煉得到電石產(chǎn)品。本發(fā)明中，控制電石冶煉的溫度為1800～2200℃。

本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，球團自型球熱解裝置7排出后，首先送入熱裝裝置8中進行儲存。熱裝裝置8可選用鋼包。球團在熱裝裝置8中的溫度降低值控制在50℃以內(nèi)。然后經(jīng)由熱裝裝置8的出料口送入電石冶煉裝置9中，進行冶煉。

實施例

(1)將秸稈干燥至含水量為10wt％以內(nèi)，并送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床生物質(zhì)熱解裝置中進行熱解，得到半焦。

(2)將半焦送入磨粉機中研磨至粒徑為0.074～3mm，得到半焦粉。

(3)將半焦粉、生石灰粉、中低階煤粉按照質(zhì)量占比為0.5:1:0.4送入強力混合機中充分均勻混合，得到混合物料。

(4)將混合物料經(jīng)由耐高溫密閉輸送皮帶輸送至成型機中，進行高壓成型，得到規(guī)格為36mm×25mm×14mm的橢球形型球。

(5)將型球經(jīng)由耐高溫密閉輸送皮帶輸送至蓄熱式旋轉(zhuǎn)床型球熱解裝置的進料區(qū)中，并依次經(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)，經(jīng)熱解反應(yīng)得到球團。球團粉化率為4.7％，抗壓強度為652n/個。

(6)將球團經(jīng)出料區(qū)送入鋼包中，溫度降低為860℃，然后運送至密閉電石爐中，在2200℃的條件下進行冶煉，得到發(fā)氣量為298l的電石。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實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。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。