本發(fā)明涉及能源化工領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及制備電石的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

電石作為一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)乙炔和乙炔基化工產(chǎn)品，曾被譽(yù)為“有機(jī)合成工業(yè)之母”。從我國(guó)能源分布上考慮，“富煤、貧油、少氣”是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的典型特征，煤炭是我國(guó)的主要能源，約占一次能源的70％，因此，電石生產(chǎn)對(duì)于工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。

傳統(tǒng)電石生產(chǎn)主要采用電熱法，即以塊狀生石灰和塊狀焦炭為原料，在電石爐內(nèi)高溫條件下按反應(yīng)方程式cao+3c＝cac2+co冶煉生產(chǎn)電石。從對(duì)碳素原料的要求考慮，傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝主要存在以下缺陷：(1)要求碳素材料的粒度在5～30mm、固定碳含量>84％、灰分<15％，能夠滿足這些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些優(yōu)質(zhì)無煙煤，而這些原料儲(chǔ)量十分有限，價(jià)格不菲；(2)在原料破碎過程中會(huì)伴有15～20％的原料由于粒度小于5mm而被廢棄，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；(3)電石生產(chǎn)中主要采用塊狀碳素原料和石灰，傳質(zhì)和傳熱效率低，反應(yīng)速率較低，電爐熱效率僅為50％左右，電耗高達(dá)3250kwh/t電石左右?？梢姡妓卦系钠焚|(zhì)直接影響電石的產(chǎn)量、品質(zhì)、電力單耗和成本等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

另外，近年來，隨著煤炭機(jī)械化開采程度的提高，原煤在開采過程中的粒徑較小的粉煤含量占到40～60％，硬度較差的低階煤甚至占到70％左右，這顯然與傳統(tǒng)的電石生產(chǎn)工藝要求碳素原料的粒度大于5mm的要求是相悖的。

因此，現(xiàn)有的制備電石的手段仍有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出制備電石的系統(tǒng)和方法。采用該系統(tǒng)可以將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術(shù)結(jié)合，顯著提高電石制備中的熱效率，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴(yán)重、能耗高等問題。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種制備電石的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：脫灰裝置，所述脫灰裝置具有原料煤入口、低灰煤出口和高灰煤出口；破碎裝置，所述破碎裝置具有低灰煤入口和低灰煤碎料出口，所述低灰煤入口與所述低灰煤出口相連；造球裝置，所述造球裝置具有低灰煤碎料入口、粉狀生石灰入口和混合球團(tuán)出口，所述低灰煤碎料入口與所述低灰煤碎料出口相連；第一熱解裝置，所述第一熱解裝置具有混合球團(tuán)入口、第一熱解油氣出口和含碳活性球團(tuán)出口，所述混合球團(tuán)入口與所述混合球團(tuán)出口相連；電石爐，所述電石爐具有含碳活性球團(tuán)入口、電石出口和電石尾氣出口，所述含碳活性球團(tuán)入口與所述含碳活性球團(tuán)出口相連。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)通過脫灰裝置對(duì)中低階原料煤進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤，并將低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，將得到的低灰煤碎料與粉狀生石灰在造球裝置中進(jìn)行混合造球，得到混合球團(tuán)，進(jìn)而將混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便進(jìn)一步除去低灰煤中的揮發(fā)分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團(tuán)，其中含碳活性球團(tuán)可以供給至電石爐進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石產(chǎn)品。由此，本發(fā)明的制備電石的系統(tǒng)通過將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了中低階原料煤的分質(zhì)梯級(jí)利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進(jìn)行混合造球，實(shí)現(xiàn)了小粒徑煤料的全利用，顯著降低了原料成本，并減少了粉料造成的環(huán)境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴(yán)重等問題。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述脫灰裝置進(jìn)一步包括：上腔體，所述上腔體的頂端具有低灰煤出口，所述上腔體的側(cè)壁上具有原料煤入口；下腔體，所述下腔體的頂端與所述上腔體的底端相連，所述下腔體的底端具有高灰煤出口，所述下腔體的側(cè)壁由平行設(shè)置的外壁和內(nèi)壁組成，所述內(nèi)壁包括上下相連的上內(nèi)壁和下內(nèi)壁，所述外壁和上內(nèi)壁之間形成有第一進(jìn)風(fēng)腔室，所述外壁和下內(nèi)壁之間形成有第二進(jìn)風(fēng)腔室，所述第一進(jìn)風(fēng)腔室和第二進(jìn)風(fēng)腔室間隔開，所述上內(nèi)壁和所述下內(nèi)壁上均具有多個(gè)出風(fēng)口；第一進(jìn)風(fēng)管道，所述第一進(jìn)風(fēng)管道設(shè)置在所述下腔體的外壁上且與所述第一進(jìn)風(fēng)腔室相連通；第二進(jìn)風(fēng)管道，所述第二進(jìn)風(fēng)管道設(shè)置在所述下腔體的外壁上且與所述第二進(jìn)風(fēng)腔室相連通。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述上腔體橫截面由上至下逐漸增大，且所述上腔體的側(cè)壁與豎直方向的夾角為2.5～30度；所述下腔體橫截面由上至下逐漸減小，且所述下腔體的側(cè)壁與豎直方向的夾角為5～30度。這里的情況是，上內(nèi)壁與豎直方向的夾角與下內(nèi)壁與豎直方向的夾角一致的情況。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述多個(gè)出風(fēng)口的孔徑為2～5mm，其中，位于所述上內(nèi)壁的所述多個(gè)出風(fēng)口的總面積為所述上內(nèi)壁總面積的10～30％。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述上內(nèi)壁與豎直方向的夾角為0～15度；所述下內(nèi)壁與豎直方向的夾角為30～60度。這里的情況是，上內(nèi)壁與豎直方向的夾角與下內(nèi)壁與豎直方向的夾角不一致的情況。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，位于所述下內(nèi)壁的所述多個(gè)出風(fēng)口的總面積為所述下內(nèi)壁總面積的20～40％。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述制備電石的系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第二熱解裝置，所述第二熱解裝置具有高灰煤入口、第二熱解油氣出口和提質(zhì)煤出口，所述高灰煤入口與所述高灰煤出口相連。由此，可以將脫灰裝置中得到的高灰煤進(jìn)行熱解提質(zhì)，以便得到提質(zhì)煤產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述第一熱解裝置還具有電石尾氣入口，所述電石尾氣入口與所述電石尾氣出口相連。由此，可以將高溫電石尾氣返回第一熱解裝置，有效地利用高溫電石尾氣的顯熱進(jìn)行第一熱解處理，從而顯著降低第一熱解裝置的能耗。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種采用前面實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)制備電石的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：將原料煤供給至脫灰裝置中進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤，所述低灰煤中灰分含量為小于或等于12wt％；將所述低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，以便得到低灰煤碎料；將所述低灰煤碎料和粉狀生石灰供給至造球裝置中進(jìn)行混合造球，以便得到混合球團(tuán)；將所述混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團(tuán)和第一熱解油氣；以及將所述含碳混合球團(tuán)供給至電石爐中進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和電石尾氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法通過脫灰裝置對(duì)中低階原料煤進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤，并將低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，將得到的低灰煤碎料與粉狀生石灰在造球裝置中進(jìn)行混合造球，得到混合球團(tuán)，進(jìn)而將混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便進(jìn)一步除去低灰煤中的揮發(fā)分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團(tuán)，其中含碳活性球團(tuán)可以供給至電石爐進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石產(chǎn)品。由此，本發(fā)明的制備電石的方法通過將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了中低階原料煤的分質(zhì)梯級(jí)利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進(jìn)行混合造球，實(shí)現(xiàn)了小粒徑煤料的全利用，顯著降低了原料成本，并減少了粉料造成的環(huán)境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴(yán)重等問題。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備電石的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述制備電石的方法進(jìn)一步包括：將所述高灰煤供給至第二熱解裝置中，在400～1100攝氏度下進(jìn)行第二熱解處理，以便得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣。由此，可以將脫灰處理得到的高灰煤進(jìn)行熱解提質(zhì)，以便得到提質(zhì)煤產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述制備電石的方法進(jìn)一步包括：將所述電石尾氣供給至第一熱解裝置中，以便利用所述電石尾氣的顯熱進(jìn)行所述第一熱解處理。由此，可以將高溫電石尾氣返回第一熱解裝置，有效地利用高溫電石尾氣的顯熱進(jìn)行第一熱解處理，從而顯著降低第一熱解處理的能耗。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的脫灰裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的脫灰裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備電石的方法流程示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的制備電石的方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種制備電石的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1～4，該系統(tǒng)包括：脫灰裝置100、破碎裝置200、造球裝置300、第一熱解裝置400、和電石爐500。其中，脫灰裝置100具有原料煤入口101、低灰煤出口102和高灰煤出口103；破碎裝置200具有低灰煤入口201和低灰煤碎料出口202，低灰煤入口201與低灰煤出口102相連；造球裝置300具有低灰煤碎料入口301、粉狀生石灰入口302和混合球團(tuán)出口303，低灰煤碎料入口301與低灰煤碎料出口202相連；第一熱解裝置400具有混合球團(tuán)入口401、第一熱解油氣出口402和含碳活性球團(tuán)出口403，混合球團(tuán)入口401與混合球團(tuán)出口303相連；電石爐500具有含碳活性球團(tuán)入口501、電石出口502和電石尾氣出口503，含碳活性球團(tuán)入口501與含碳活性球團(tuán)出口403相連。

下面參考圖1～4對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫灰裝置100具有原料煤入口101、低灰煤出口102和高灰煤出口103，脫灰裝置100適于將原料煤進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤。具體地，由于中低階原料煤中含有較高含量的灰分(例如揮發(fā)分、無機(jī)鹽和氧化物等雜質(zhì))，難以滿足用于制備電石的要求，通過采用脫灰裝置預(yù)先對(duì)中低階原料煤進(jìn)行脫灰處理，可以將低灰煤與高灰煤分離，進(jìn)行分質(zhì)梯級(jí)利用，其中低灰煤用于制備電石，高灰煤用于通過熱解提質(zhì)制備提質(zhì)煤。

需要說明的是，本發(fā)明的系統(tǒng)中，術(shù)語“高灰”和“低灰”并不是絕對(duì)概念，而是相對(duì)概念，具體是指煤料中灰分的相對(duì)含量，也即是說，上述“低灰煤”相對(duì)于“高灰煤”具有較低的灰分含量，上述“低灰煤”和“高灰煤”中的具體灰分含量均不受特別限制。

本發(fā)明的系統(tǒng)將低灰煤和高灰煤分選開的原理是，通過調(diào)節(jié)不同風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量，可以將不同密度的物質(zhì)分選開，風(fēng)量的大小直接影響到分選出的物質(zhì)密度的高低。煤料中的灰分包括氧化硅、氧化鋁、氧化鎂或氧化鐵等無機(jī)成分。煤料的密度反映了灰分的高低，煤料中灰分含量不同則密度不同，灰分高則密度大，灰分低則密度小。因此，通過本發(fā)明的系統(tǒng)可以將不同灰分的煤料分選出高灰煤和低灰煤。

利用本發(fā)明的系統(tǒng)對(duì)煤料進(jìn)行分選時(shí)，由于煤料類型不同，其灰分之外的成分也不同，因此，對(duì)于不同類型的煤料，灰分含量相同時(shí)密度也會(huì)不同，使得對(duì)于不同類型的煤料，要分選出相同灰分含量的低灰煤，其風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量是不同的。因此，能夠分選出相同灰分含量的煤料的風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量難以界定，需要針對(duì)具體的煤料進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，低灰煤中灰分含量為小于或等于12wt％。

參考圖2～3，脫灰裝置100進(jìn)一步包括：上腔體110、下腔體120、第一進(jìn)風(fēng)管道170和第二進(jìn)風(fēng)管道180。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上腔體100的頂端具有低灰煤出口102，上腔體110的側(cè)壁上具有原料煤入口101；下腔體120的頂端與上腔體110的底端相連，下腔體120的底端具有高灰煤出口103，下腔體120的側(cè)壁由平行設(shè)置的外壁130和內(nèi)壁140組成，內(nèi)壁140包括上下相連的上內(nèi)壁141和下內(nèi)壁142，外壁130和上內(nèi)壁141之間形成有第一進(jìn)風(fēng)腔室150，外壁130和下內(nèi)壁142之間形成有第二進(jìn)風(fēng)腔室160，第一進(jìn)風(fēng)腔室150和第二進(jìn)風(fēng)腔室160間隔開，上內(nèi)壁141和下內(nèi)壁142上均具有多個(gè)出風(fēng)口(圖中未示出)；第一進(jìn)風(fēng)管道170設(shè)置在下腔體120的外壁130上且與第一進(jìn)風(fēng)腔室150相連通；第二進(jìn)風(fēng)管道180設(shè)置在下腔體120的外壁130上且與第二進(jìn)風(fēng)腔室160相連通。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，待分選脫灰的原料煤通過原料煤入口進(jìn)入下腔體，空氣經(jīng)流量計(jì)和第一、第二進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)入脫灰裝置的第一進(jìn)風(fēng)腔室和第二進(jìn)風(fēng)腔室中，并使第二進(jìn)風(fēng)管道中的空氣流速大于第一進(jìn)風(fēng)管道中的空氣流速，由此使下腔體(分選室)中形成相對(duì)穩(wěn)定的上升氣流，調(diào)節(jié)空氣流量使得待分選脫灰物料在重力作用下在下腔體內(nèi)進(jìn)行分選脫灰，高密度顆粒下沉進(jìn)入到高灰煤收集區(qū)，由高灰煤出口排出，而低密度顆粒隨氣流向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入上腔體低灰煤收集區(qū)，由低灰煤出口排出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低灰煤和高灰煤進(jìn)行分選脫灰。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上腔體110橫截面由上至下逐漸增大，且上腔體110的側(cè)壁與豎直方向的夾角可以為2.5～30度；下腔體120橫截面由上至下逐漸減小，且下腔體120的側(cè)壁與豎直方向的夾角可以為5～30度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，參考圖2，下腔體120中，上內(nèi)壁141與豎直方向形成的夾角和下內(nèi)壁142與豎直方向形成的夾角一致，即，第一進(jìn)風(fēng)腔室150和第二進(jìn)風(fēng)腔室160構(gòu)成一個(gè)錐臺(tái)形。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖3，下腔體120還可以采用分段式結(jié)構(gòu)，具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上內(nèi)壁141與豎直方向的夾角可以為0～15度；下內(nèi)壁142與豎直方向的夾角可以為30～60度。由此，可以使上內(nèi)壁與下內(nèi)壁形成分段結(jié)構(gòu)，分段結(jié)構(gòu)的上部(上內(nèi)壁)與豎直方向的夾角小且高度大，而下部(下內(nèi)壁)與豎直方向的夾角大且高度小。這種下部與豎直方向的夾角大且高度小的結(jié)構(gòu)使得第二進(jìn)風(fēng)腔室內(nèi)的空氣通過布風(fēng)板進(jìn)入下腔體后產(chǎn)生的水平風(fēng)速小，主要為豎直向上的上升氣流，利于在下部形成穩(wěn)定的上升氣流；而上部與豎直方向的夾角小且高度大的結(jié)構(gòu)使得第一進(jìn)風(fēng)腔室內(nèi)的空氣通過布風(fēng)板進(jìn)入下腔體后產(chǎn)生的水平風(fēng)速相對(duì)下部增大，可降低分選脫灰過程的邊壁效應(yīng)；因此，這種分段結(jié)構(gòu)既有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，又減少了物料運(yùn)動(dòng)過程受到的邊壁效應(yīng)的影響，進(jìn)而提高物料的分選精度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)出風(fēng)口的孔徑可以為2～5mm，其中，位于上內(nèi)壁141的多個(gè)出風(fēng)口的總面積可以為上內(nèi)壁141總面積的10～30％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，位于下內(nèi)壁142的多個(gè)出風(fēng)口的總面積可以為下內(nèi)壁142總面積的20～40％。由此，可以使下內(nèi)壁上的開孔率相對(duì)于上內(nèi)壁較大，結(jié)合該裝置的分選脫灰原理，空氣在下腔體中形成相對(duì)穩(wěn)定的上升氣流，使得物料主要在上升氣流作用下實(shí)現(xiàn)按密度分選。為形成穩(wěn)定的滿足分選要求的上升氣流，下腔體下部需要的風(fēng)量較大，適當(dāng)增大開孔率可以有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，進(jìn)而提高物料的分選精度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，破碎裝置200具有低灰煤入口201和低灰煤碎料出口202，低灰煤入口201與低灰煤出口102相連，破碎裝置200適于將低灰煤進(jìn)行破碎處理，以便得到低灰煤碎料。具體地，通過將低粒徑的煤料破碎為低灰煤碎料，可以顯著提高后續(xù)造球成型處理中低灰煤與生石灰的接觸面積，從而提高低灰煤的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，低灰煤碎料的平均粒徑大小直接影響到后續(xù)混合成型處理的成型效果，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，可以將低灰煤破碎至平均粒徑為1.0毫米。由此，可以進(jìn)一步提高后續(xù)混合造球處理中低灰煤與生石灰的接觸面積，從而進(jìn)一步提高低灰煤料的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，造球裝置300具有低灰煤碎料入口301、粉狀生石灰入口302和混合球團(tuán)出口303，低灰煤碎料入口301與低灰煤碎料出口202相連，造球裝置300適于將低灰煤碎料和粉狀生石灰進(jìn)行混合造球，以便得到混合球團(tuán)。發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在粒徑過小的煤料難以在電石爐中發(fā)生反應(yīng)，而通過混合造球得到混合球團(tuán)，可以有效地提高小粒徑煤料的利用率，從而降低原料成本。本發(fā)明的實(shí)施例中，成型后的混合球團(tuán)可以為橢球團(tuán)，橢球團(tuán)的大小對(duì)后續(xù)的熱解處理效果有影響，本發(fā)明實(shí)施例中選取塊料尺寸為：長(zhǎng)×寬×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一熱解裝置400具有混合球團(tuán)入口401、第一熱解油氣出口402和含碳活性球團(tuán)出口403，混合球團(tuán)入口401與混合球團(tuán)出口303相連，第一熱解裝置400適于將混合球團(tuán)進(jìn)行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團(tuán)和第一熱解油氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，生石灰對(duì)中低階煤料的熱解具有催化作用，在進(jìn)行電石反應(yīng)之前，預(yù)先對(duì)混合球團(tuán)進(jìn)行第一熱解處理，可以有效地除去中低階原料煤中的揮發(fā)分，得到含有輕質(zhì)熱解油和富氫熱解氣的第一熱解油氣混合物，從而提高煤料中的碳含量，以便提高后續(xù)制備得到的電石的產(chǎn)量和品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，第一熱解處理可以在500～1000攝氏度下進(jìn)行，由此可以有效地?zé)峤獬ブ械碗A煤料中的揮發(fā)分，提高混合球團(tuán)在后續(xù)電石反應(yīng)中的反應(yīng)活性。具體地，由于后續(xù)可以將電石爐中產(chǎn)生的高溫電石尾氣供給至第一熱解裝置中，并利用高溫電石尾氣的顯熱進(jìn)行第一熱解處理，所以第一熱解裝置可以在較低的能耗下達(dá)到所需的溫度，以便進(jìn)行第一熱解處理。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，第一熱解處理進(jìn)行的時(shí)間可以為20～120min，由此，可以進(jìn)一步提高對(duì)混合球團(tuán)熱解的完成度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電石爐500具有含碳活性球團(tuán)入口501、電石出口502和電石尾氣出口503，含碳活性球團(tuán)入口501與含碳活性球團(tuán)出口403相連，電石爐500適于利用含碳活性球團(tuán)進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和電石尾氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，電石反應(yīng)可以在1300～2400攝氏度下進(jìn)行，由此可以顯著提高制備得到的電石產(chǎn)品的產(chǎn)率和品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一熱解裝置400還具有電石尾氣入口404，電石尾氣入口404與電石尾氣出口503相連，由此，可以將高溫電石尾氣返回第一熱解裝置，有效地利用高溫電石尾氣的顯熱進(jìn)行第一熱解處理，從而顯著降低第一熱解裝置的能耗。

參考圖4，本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第二熱解裝置600。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第二熱解裝置600具有高灰煤入口601、第二熱解油氣出口602和提質(zhì)煤出口603，高灰煤入口601與高灰煤出口103相連，第二熱解裝置600適于將高灰煤在400～1100攝氏度下進(jìn)行第二熱解處理，以便得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣。其中，提質(zhì)煤可以用作其它工藝中的氣化原料或火力發(fā)電原料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，第二熱解處理可以在400～1100攝氏度下進(jìn)行，在3～20秒內(nèi)完成。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此溫度和熱解速度范圍內(nèi)進(jìn)行處理，可以有效地除去煤料中的揮發(fā)分，得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)通過脫灰裝置對(duì)中低階原料煤進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤，并將低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，將得到的低灰煤碎料與粉狀生石灰在造球裝置中進(jìn)行混合造球，得到混合球團(tuán)，進(jìn)而將混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便進(jìn)一步除去低灰煤中的揮發(fā)分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團(tuán)，其中含碳活性球團(tuán)可以供給至電石爐進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石產(chǎn)品，而電石爐中產(chǎn)生的高溫電石尾氣還可以返回第一熱解裝置，以便利用電石尾氣的顯然進(jìn)行第一熱解處理，從而可以顯著降低第一熱解裝置的能耗。另外，中低階原料煤脫灰得到的高灰煤可以進(jìn)入的第二熱解裝置進(jìn)行第二熱解處理，以便得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣。由此，本發(fā)明的制備電石的系統(tǒng)通過將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了中低階原料煤的分質(zhì)梯級(jí)利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進(jìn)行混合造球，實(shí)現(xiàn)了小粒徑煤料的全利用，顯著降低了原料成本，并減少了粉料造成的環(huán)境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴(yán)重等問題。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種采用前面實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)制備電石的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：將原料煤供給至脫灰裝置中進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤；將低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，以便得到低灰煤碎料；將低灰煤碎料和粉狀生石灰供給至造球裝置中進(jìn)行混合造球，以便得到混合球團(tuán)；將混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團(tuán)和第一熱解油氣；以及將含碳混合球團(tuán)供給至電石爐中進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和電石尾氣。

下面參考圖5～6對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：

s100：脫灰處理

該步驟中，將原料煤供給至脫灰裝置中進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤。具體地，由于中低階原料煤中含有較高含量的灰分(例如揮發(fā)分、無機(jī)鹽和氧化物等雜質(zhì))，難以滿足用于制備電石的要求，通過采用脫灰裝置預(yù)先對(duì)中低階原料煤進(jìn)行脫灰處理，可以將低灰煤與高灰煤分離，進(jìn)行分質(zhì)梯級(jí)利用，其中低灰煤用于制備電石，高灰煤用于通過熱解提質(zhì)制備提質(zhì)煤。

本發(fā)明的方法中，將低灰煤的灰分含量限定在小于或等于12wt％，是因?yàn)椋好毫现械幕曳种饕獮檠趸?、氧化鋁、氧化鎂或氧化鐵等無機(jī)成分，灰分含量過高，則會(huì)嚴(yán)重影響電石爐的性能，會(huì)引發(fā)電石爐的爆炸，產(chǎn)生致命的后果，因此，必須要控制電石爐中煤料的灰分，申請(qǐng)人經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將煤料的灰分含量限定在小于或等于12wt％，能夠保證電石爐的性能不受影響，在安全范圍內(nèi)。通過本發(fā)明的分選系統(tǒng)能夠分選出灰分含量小于或等于12wt％的低灰煤，進(jìn)而保證后續(xù)電石的安全順利生產(chǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫灰裝置進(jìn)一步包括：上腔體、下腔體、第一進(jìn)風(fēng)管道和第二進(jìn)風(fēng)管道。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上腔體的頂端具有低灰煤出口，上腔體的側(cè)壁上具有原料煤入口；下腔體的頂端與上腔體的底端相連，下腔體的底端具有高灰煤出口，下腔體的側(cè)壁由平行設(shè)置的外壁和內(nèi)壁組成，內(nèi)壁包括上下相連的上內(nèi)壁和下內(nèi)壁，外壁和上內(nèi)壁之間形成有第一進(jìn)風(fēng)腔室，外壁和下內(nèi)壁之間形成有第二進(jìn)風(fēng)腔室，第一進(jìn)風(fēng)腔室和第二進(jìn)風(fēng)腔室間隔開，上內(nèi)壁和下內(nèi)壁上均具有多個(gè)出風(fēng)口；第一進(jìn)風(fēng)管道設(shè)置在下腔體的外壁上且與第一進(jìn)風(fēng)腔室相連通；第二進(jìn)風(fēng)管道設(shè)置在下腔體的外壁上且與第二進(jìn)風(fēng)腔室相連通。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，待分選脫灰的原料煤通過原料煤入口進(jìn)入下腔體，空氣經(jīng)流量計(jì)和第一、第二進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)入脫灰裝置的第一進(jìn)風(fēng)腔室和第二進(jìn)風(fēng)腔室中，并使第二進(jìn)風(fēng)管道中的空氣流速大于第一進(jìn)風(fēng)管道中的空氣流速，由此使下腔體(分選室)中形成相對(duì)穩(wěn)定的上升氣流，調(diào)節(jié)空氣流量使得待分選脫灰物料在重力作用下在下腔體內(nèi)進(jìn)行分選脫灰，高密度顆粒下沉進(jìn)入到高灰煤收集區(qū)，由高灰煤出口排出，而低密度顆粒隨氣流向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入上腔體低灰煤收集區(qū)，由低灰煤出口排出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低灰煤和高灰煤進(jìn)行分選脫灰。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上腔體橫截面由上至下逐漸增大，且上腔體的側(cè)壁與豎直方向的夾角可以為2.5～30度；下腔體橫截面由上至下逐漸減小，且下腔體的側(cè)壁與豎直方向的夾角可以為5～30度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，下腔體中，上內(nèi)壁與豎直方向形成的夾角和下內(nèi)壁與豎直方向形成的夾角一致，即，第一進(jìn)風(fēng)腔室和第二進(jìn)風(fēng)腔室構(gòu)成一個(gè)錐臺(tái)形。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，下腔體還可以采用分段式結(jié)構(gòu)，具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上內(nèi)壁與豎直方向的夾角可以為0～15度；下內(nèi)壁與豎直方向的夾角可以為30～60度。由此，可以使上內(nèi)壁與下內(nèi)壁形成分段結(jié)構(gòu)，分段結(jié)構(gòu)的上部(上內(nèi)壁)與豎直方向的夾角小且高度大，而下部(下內(nèi)壁)與豎直方向的夾角大且高度小。這種下部與豎直方向的夾角大且高度小的結(jié)構(gòu)使得第二進(jìn)風(fēng)腔室內(nèi)的空氣通過布風(fēng)板進(jìn)入下腔體后產(chǎn)生的水平風(fēng)速小，主要為豎直向上的上升氣流，利于在下部形成穩(wěn)定的上升氣流；而上部與豎直方向的夾角小且高度大的結(jié)構(gòu)使得第一進(jìn)風(fēng)腔室內(nèi)的空氣通過布風(fēng)板進(jìn)入下腔體后產(chǎn)生的水平風(fēng)速相對(duì)下部增大，可降低分選脫灰過程的邊壁效應(yīng)；因此，這種分段結(jié)構(gòu)既有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，又減少了物料運(yùn)動(dòng)過程受到的邊壁效應(yīng)的影響，進(jìn)而提高物料的分選精度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)出風(fēng)口的孔徑可以為2～5mm，其中，位于上內(nèi)壁的多個(gè)出風(fēng)口的總面積可以為上內(nèi)壁總面積的10～30％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，位于下內(nèi)壁的多個(gè)出風(fēng)口的總面積可以為下內(nèi)壁總面積的20～40％。由此，可以使下內(nèi)壁上的開孔率相對(duì)于上內(nèi)壁較大，結(jié)合該裝置的分選脫灰原理，空氣在下腔體中形成相對(duì)穩(wěn)定的上升氣流，使得物料主要在上升氣流作用下實(shí)現(xiàn)按密度分選。為形成穩(wěn)定的滿足分選要求的上升氣流，下腔體下部需要的風(fēng)量較大，適當(dāng)增大開孔率可以有利于形成穩(wěn)定的上升氣流，進(jìn)而提高物料的分選精度。

s200：破碎處理

該步驟中，將低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，以便得到低灰煤碎料。具體地，通過將低粒徑的煤料破碎為低灰煤碎料，可以顯著提高后續(xù)造球成型處理中低灰煤與生石灰的接觸面積，從而提高低灰煤的利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，低灰煤碎料的平均粒徑大小直接影響到后續(xù)混合成型處理的成型效果，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，可以將低灰煤破碎至平均粒徑為1.0毫米。由此，可以進(jìn)一步提高后續(xù)混合成型處理中低灰煤碎料與生石灰的接觸面積，從而進(jìn)一步提高低灰煤料的利用率。

s300：混合造球

該步驟中，將低灰煤碎料和粉狀生石灰供給至造球裝置中進(jìn)行混合造球，以便得到混合球團(tuán)。發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在粒徑過小的煤料難以在電石爐中發(fā)生反應(yīng)，而通過混合造球得到混合球團(tuán)，可以有效地提高小粒徑煤料的利用率，從而降低原料成本。本發(fā)明的實(shí)施例中，成型后的混合球團(tuán)可以為橢球團(tuán)，橢球團(tuán)的大小對(duì)后續(xù)的熱解處理效果有影響，本發(fā)明實(shí)施例中選取塊料尺寸為：長(zhǎng)×寬×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

s400：第一熱解處理

該步驟中，將混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團(tuán)和第一熱解油氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，生石灰對(duì)中低階煤料的熱解具有催化作用，在進(jìn)行電石反應(yīng)之前，預(yù)先對(duì)混合球團(tuán)進(jìn)行第一熱解處理，可以有效地除去中低階原料煤中的揮發(fā)分，得到含有輕質(zhì)熱解油和富氫熱解氣的第一熱解油氣混合物，從而提高煤料中的碳含量，以便提高后續(xù)制備得到的電石的產(chǎn)量和品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，第一熱解處理可以在500～1000攝氏度下進(jìn)行，由此可以有效地?zé)峤獬ブ械碗A煤料中的揮發(fā)分，提高混合球團(tuán)在后續(xù)電石反應(yīng)中的反應(yīng)活性。具體地，由于后續(xù)可以將電石爐中產(chǎn)生的高溫電石尾氣供給至第一熱解裝置中，并利用高溫電石尾氣的顯熱進(jìn)行第一熱解處理，所以第一熱解處理可以在較低的能耗下達(dá)到所需的溫度，以便進(jìn)行第一熱解處理。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，第一熱解處理進(jìn)行的時(shí)間可以為20～120min，由此，可以進(jìn)一步提高對(duì)混合球團(tuán)熱解的完成度。

s500：電石反應(yīng)

該步驟中，將含碳活性球團(tuán)供給至電石爐中進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和電石尾氣。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，電石反應(yīng)可以在1300～2400攝氏度下進(jìn)行，由此可以顯著提高制備得到的電石產(chǎn)品的產(chǎn)率和品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以將電石尾氣供給至第一熱解裝置中，以便利用電石尾氣的顯熱進(jìn)行第一熱解處理，從而顯著降低第一熱解處理的能耗。

s600：第二熱解處理

該步驟中，將高灰煤供給至第二熱解裝置中，在400～1100攝氏度下進(jìn)行第二熱解處理，以便得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣。其中，提質(zhì)煤可以用作其它工藝中的氣化原料或火力發(fā)電原料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，第二熱解處理可以在400～1100攝氏度下進(jìn)行，在3～20秒內(nèi)完成。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在此溫度和熱解速度范圍內(nèi)進(jìn)行處理，可以有效地除去煤料中的揮發(fā)分，得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法通過利用脫灰裝置對(duì)中低階原料煤進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤，并將低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，將得到的低灰煤碎料與粉狀生石灰在造球裝置中進(jìn)行混合造球，得到混合球團(tuán)，進(jìn)而將混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便進(jìn)一步除去低灰煤中的揮發(fā)分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團(tuán)，其中含碳活性球團(tuán)可以供給至電石爐進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石產(chǎn)品，而電石爐中產(chǎn)生的高溫電石尾氣還可以返回第一熱解裝置，以便利用電石尾氣的顯然進(jìn)行第一熱解處理，從而可以顯著降低第一熱解裝置的能耗。另外，中低階原料煤脫灰得到的高灰煤可以進(jìn)入的第二熱解裝置進(jìn)行第二熱解處理，以便得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣。由此，本發(fā)明的制備電石的方法通過將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了中低階原料煤的分質(zhì)梯級(jí)利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進(jìn)行混合造球，實(shí)現(xiàn)了小粒徑煤料的全利用，顯著降低了原料成本，并減少了粉料造成的環(huán)境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴(yán)重等問題。

本發(fā)明的煤料的分質(zhì)利用系統(tǒng)及方法，采用將煤料的脫灰、熱解及電石冶煉技術(shù)耦合，降低了原料成本，減少環(huán)境污染，同時(shí)，提高煤料的有效利用率和轉(zhuǎn)化率。煤料經(jīng)降灰處理后再進(jìn)行熱解、電石冶煉處理能提高熱解、電石冶煉單元的有效處理量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)降低系統(tǒng)能耗。

本發(fā)明，通過在球團(tuán)熱解、制備電石高溫反應(yīng)之前對(duì)煤料進(jìn)行脫灰處理可以提高該電石制備得到的乙炔的品質(zhì)。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例

按照下列方法制備電石：

(1)將原料煤供給至脫灰裝置中進(jìn)行脫灰處理，以便得到低灰煤和高灰煤；其中，低灰煤中的灰分含量為小于等于10wt％。

(2)將低灰煤供給至破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，以便得到低灰煤碎料；

(3)將低灰煤碎料和粉狀生石灰供給至造球裝置中進(jìn)行混合造球，以便得到混合球團(tuán)；

(4)將混合球團(tuán)供給至第一熱解裝置中進(jìn)行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團(tuán)和第一熱解油氣；

(5)將含碳混合球團(tuán)供給至電石爐中進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和電石尾氣。

(6)將高灰煤供給至第二熱解裝置中進(jìn)行第二熱解處理，以便得到提質(zhì)煤和第二熱解油氣；

(7)將電石尾氣供給至第一熱解裝置中，以便利用電石尾氣的顯熱進(jìn)行第一熱解處理。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。