CN113670077A - 一种高温电石的强制换热*** - Google Patents

Abstract

本发明属于节能减排技术领域，具体涉及一种高温电石的强制换热***，包括热能回收窑、电石锅、鼓风风机、冷风管、射流喷嘴和鼓风换热器等结构。空气流强制流动，加快电石锅中热能的散发，以空气作为换热的介质，具有成本低廉，使用方便，通用性强等优点，本方案中结构中，所使用到的多是市面上较为成熟的零部件，比如换热器以及鼓风风机等，这些零部件不仅不易损坏、使用寿命长，同时也具有易于维护和更换的特点，同时，所搭建的热能回收窑可以直接使用土石结构进行搭建，其成本更低。

Description

一种高温电石的强制换热***

技术领域

本发明属于节能减排技术领域，具体涉及一种高温电石的强制换热***。

背景技术

电石的主要成分的主要成分是碳化钙，是一种白色的晶体，同时也是有机合成化学工业的基本原料，电石的工业品为灰黑色块状物，具有导电特性，并且电石的纯度越高、导电性越好。遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量，因此电石的环境往往存储在干燥的环境中。

工业上一般使用电炉熔炼法生产电石，将焦炭与氧化钙置于电炉中熔炼，生成碳化钙，电石生产出炉后的出炉温度高达1800℃～2200℃，然后降到常温，然后经由破碎机破碎至一定粒度的电石小块，用作生产乙炔气的原料。以上整个电石生产过程由于电石锅的冷却过程耗时长，使得电石的生产效率很低。高温电石的大量余热未经利用直接散失到自然环境中，不仅造成大量热能的流失，而且恶化了生产车间的作业环境。

发明内容

为了解决现有电石生产技术中存在的高温电石冷却慢和热能浪费的问题，本方案提供了一种高温电石的强制换热***。

本发明所采用的技术方案为：

一种高温电石的强制换热***，包括：

热能回收窑，所述热能回收窑内设置有窑腔；在窑腔的两端分别设置有进窑口和出窑口，在进窑口和出窑口处均设置有可开关的窑门；

电石锅，该电石锅用于装乘高温电石，并能够移入或者移出热能回收窑；

鼓风风机，用于空气增压；

冷风管，在窑腔的侧壁和顶壁上均布置有若干冷风管，所有的冷风管均与鼓风风机相连；

射流喷嘴，每个冷风管上均连接有多个射流喷嘴，射流喷嘴指向电石锅内的电石、电石锅的外壁和电石转运车，并喷射空气流；

在窑腔的另一端设置有鼓风换热器，该鼓风换热器通过管道连接并连通窑腔，并用于窑腔内空气的换热。

利用以上结构在对高温电石进行冷却和热能回收过程中，可以直接将高温电石装入到电石锅中，然后转运至热能回收窑中，热能回收窑内的射流喷嘴能够喷出空气并强制电石锅侧面和电石表面的空气流动，加快电石锅表面散热，空气升温后，在拱形通道内部强制单向流动，然后通过管道流动至鼓风换热器中，实现热能的回收利用，由于电石锅的热能被快速的回收，能够加速高温电石的冷却和提升高温电石的生产速度；由于热能回收窑具有保温的效果，使得高温电石的热能回收利用，提高热能的利用率；此外，热能回收窑内的空间相对封闭，位于鼓风风机前侧的空气可以通过干燥设备进行干燥后，提高电石的合格品率。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：在窑腔的地面上铺设有电石车轨道，且该电石车轨道延伸至热能回收窑外；在电石车轨道上设置有与电石车轨道配合的电石转运车，电石转运车能够沿所述电石车轨道进出所述窑腔。本结构中的窑腔被设置为一字形的通道结构，可以利用电石转运车将电石锅送入或者移出窑腔，新出炉的高温电石装入电石锅中，然后通过天车或其他吊装设备将电石锅吊放到电石转运车上，方便于生产，提高生产效率。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：在窑腔内具有一个或多个电石锅放置位，在每个电石锅放置位处的窑腔顶壁、左右侧壁和地面上均布置有冷风管，在各个冷风管上均安装有多个射流喷嘴；所述射流喷嘴是渐缩式喷嘴、缩放式喷嘴、缝隙式喷嘴、鸭嘴式喷嘴和螺旋式喷嘴中的一种或者多种的组合。利用射流喷嘴喷射力推动窑腔内的空气的单向流动，在窑腔顶壁、左侧壁、右侧壁和地面等位置安装的冷风管分别连接射流喷嘴，冷风管的入口可以是新鲜空气或者回流的空气。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：位于每个电石锅放置位左右两侧的冷风管为射流竖管，安装于射流竖管上的射流喷嘴能够将空气喷射到电石锅和电石转运车外侧面。位于电石锅放置位左右两侧的射流喷嘴主要对电石锅的表面进行吹气散热，加快电石锅在侧面的散热速度。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：位于射流竖管下端的射流喷嘴指向电石转运车并向其喷射空气。由于电石锅在放置到电石转运车上后，该电石锅底部的热量将会传递至电石转运车，可以通过一些射流喷嘴对电石转运车进行喷气散热，加快电石转运车的冷却速度和热能循环速度。电石锅属于一种顶部开口的结构，设置于窑腔顶部的射流喷嘴能够向高温电石的表面快速的喷射空气流，以加快电石的冷却速度和热能回收速度，并且由于高温电石的上表面冷却后，冷却的位置会凝固结壳并产生若干裂缝，使得高温电石内部的热量可以通过这些裂缝散热，提高散热的效率，而且射流喷嘴所喷出的空气流也能够进入到这些裂缝中，加快高温电石的冷却速度。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：位于每个电石锅放置位上方的射流喷嘴(9)指向电石锅(3)并能够将空气喷射到电石的表面；在窑腔的两端分别设置有进窑口和出窑口，在进窑口和出窑口处均设置有可开关的窑门。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：还包括控制装置，控制装置与鼓风风机电性连接，所述控制装置可以是手动控制启停的控制开关或者是自动控制器，该自动控制器为继电器、PLC或集成电路，自动控制器连接有操作面板和检测部件，该操作面板包括有按键、旋钮、键盘或触摸屏；监测部件为摄像头、温度传感器或烟尘监测传感器。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：所述鼓风换热器为用热设备或者换热器，所述用热设备为余热锅炉或干燥机；所述鼓风换热器为换热器时，在鼓风换热器上设置有冷料的进出口，当冷料通过鼓风换热器时，冷料被加热并将热量带出鼓风换热器，从而实现热能的回收利用。

作为本方案中所述的高温电石的强制换热***的备选结构补充设计：所述鼓风风机采用叶片式风机或容积式风机，包括为离心风机、轴流风机、混流风机或螺杆风机；在鼓风风机的进风侧设置有除尘器，该除尘器采用重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器或电除尘除尘器。

一种高温电石的生产方法，使用上述的高温电石的强制换热***电石热能回收。

本发明的有益效果为：

1.本方案中采用热能回收窑对的高温电石进行热能回收，能够加快电石的冷却速度、提高了电石的生产速度，并且能够对高温电石的热能进行回收利用，实现节能降耗，同时满足环保的要求；本方案中的热能回收窑在电石温度高于200度均能够实现良好的热能回收；同时，热能回收窑内部的窑腔相对封闭，使得所生产的电石的合格品率更高；射流喷嘴的出口处的射流风速大于1米/秒；

2.本方案中采用空气流强制流动，加快电石锅中热能的散发，以空气作为换热的介质，具有成本低廉，使用方便，通用性强等优点，本方案中结构中，所使用到的多是市面上较为成熟的零部件，比如鼓风换热器以及鼓风风机等，这些零部件不易损坏、使用寿命长，同时也易于维护和更换，同时，热能回收窑可以直接使用土石结构进行搭建，其成本更低，因此，制造这样一个强制换热***的成本很低，满足高温电石生产过程中，冷却时间长、易于水反应影响合格品质量的要求；

3.本方案中在利用表面空气加速流动冷却高温电石的方式，能够使得高温电石的表面凝结结壳并产生大量的裂缝，高温电石内部的热量可以通过这些裂缝进行散热，加快高温电石的冷却速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本方案中的一种高温电石的强制换热***的结构示意图；

图2是本方案中的一种高温电石的强制换热***的侧视图；

图3是本方案中的另一种高温电石的强制换热***的结构示意图；

图4是本方案中的另一种高温电石的强制换热***的侧视图。

图中：1-电石车轨道；2-电石转运车；3-电石锅；4-热能回收窑；5-鼓风换热器；6-鼓风风机；7-射流竖管；8-射流横管；9-射流喷嘴；10-除尘器。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而非是全部，基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本方案的保护范围。

实施例1

如图1至图2所示，本实施例设计了一种高温电石的强制换热***，包括热能回收窑4、电石锅3、鼓风风机6、冷风管、射流喷嘴9和鼓风换热器5等结构。

热能回收窑4内设置有窑腔；所述热能回收窑4的窑壁具有保温功能；所述热能回收窑4内的窑腔为一字形的拱形通道结构，并且前后对穿，在窑腔的两端分别设置有进窑口和出窑口，在进窑口和出窑口处均设置有可开关的窑门。当高温电石处于强制换热过程，将窑门关闭。

在窑腔的地面上铺设有电石车轨道1，且该电石车轨道1延伸至热能回收窑4外；在电石车轨道1上设置有与电石车轨道1配合的电石转运车2，电石转运车2能够沿所述电石车轨道1进出所述窑腔。电石转运车2能够沿着该电石车轨道1从窑腔的一端进入到热能回收窑4的窑腔内；或者，从窑腔的另一端进入移出热能回收窑4外。有利于实现高温电石生产线的循环冷却输送。

电石锅3用于装乘高温电石，并能够移入或者移出热能回收窑4；新出炉的高温电石可以直接装入电石锅3中，然后通过天车等吊装设备将电石锅3吊放到电石转运车2上，然后由电石转运车2将其移入热能回收窑4中。电石锅3尺寸平均直径1.4米，高0.8米。

在窑腔内具有一个或多个电石锅放置位，在每个电石锅放置位处的窑腔顶壁、左侧壁、右侧壁和地面上均布置有冷风管，在各个冷风管上均安装有多个射流喷嘴9；所述射流喷嘴9是渐缩式喷嘴、缩放式喷嘴、缝隙式喷嘴、鸭嘴式喷嘴和螺旋式喷嘴中的一种或者多种的组合。利用射流喷嘴9喷射力推动窑腔内的空气的单向流动，空气喷向对应的电石锅3表面，加速电石锅3表面的降温或者散热过程。

在窑腔内所布置的冷风管中，位于每个电石锅放置位左右两侧的冷风管为射流竖管7，射流竖管7竖向设置，安装于射流竖管7上的射流喷嘴9能够将空气喷射到电石锅3和电石转运车2外侧面。位于电石锅放置位左右两侧的射流喷嘴9主要对电石锅3的表面进行吹气扇热，加快电石锅3在侧面的散热速度。位于射流竖管7下端的射流喷嘴9指向电石转运车2并向其喷射空气。由于电石锅3在放置到电石转运车2上后，该电石锅3底部的热量将会传递至电石转运车2，因此，一些射流喷嘴9指向电石转运车2并对其喷气散热，加快电石的冷却速度和热能循环速度。

位于每个电石锅放置位上方的射流喷嘴9指向电石锅3并能够将空气喷射到电石的表面。电石的表面开口，设置于窑腔顶部的射流喷嘴9能够向高温电石的表面直接喷射空气流，并且由于高温电石的表面冷却后，冷却的位置会发生凝固结壳并产生若干裂缝，使得高温电石内部未散发的热量可以通过这些裂缝散发，提高散热的效率，而且射流喷嘴9所喷出的空气流也能够进入到这些裂缝中，有效加快高温电石的冷却速度。

每个冷风管上均连接有多个射流喷嘴9，射流喷嘴9指向对应的电石锅3或电石转运车2，并喷射空气流。

鼓风风机6设置于窑腔的右端处，该鼓风风机6主要作用是连接并冷风管并为冷风管中的空气增压；所述鼓风风机6采用叶片式风机或容积式风机，包括为离心风机、轴流风机、混流风机或螺杆风机。当鼓风风机6启动时，经由鼓风换热器5冷却后的空气被该鼓风风机6增压后，反送回热能回收窑4的窑腔内，实现空气的循环换热。

所述鼓风换热器5通过管道连接并连通窑腔的另一端，热能回收窑4的窑腔的空气在倾斜设置的射流喷嘴9的推力作用下，以及内部的正压力作用下，通过管道流动至鼓风换热器5处，并于该鼓风换热器5处换热，窑腔内的空气流动至鼓风换热器5处发生换热，换热的空气温度降低至50-150℃，然后由鼓风风机6增压并通过管道反送回冷风管中。鼓风换热器5可以是用热设备，比如：余热锅炉或干燥机等；鼓风换热器5还也可以是常规的换热器。在鼓风换热器5还设置有冷料的进出口，当冷料通过鼓风换热器5时，冷料被加热并将热量带出鼓风换热器5，从而实现热能的回收利用。鼓风换热器5为管壳式换热器、翅片管式换热器、螺纹管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器和热管换热器中的一种。在鼓风风机6的进风侧设置有除尘器10，该除尘器采用重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器或电除尘除尘器。

本实施例中的结构在使用时，将刚出炉的高温电石放入热能回收窑4后，然后利用鼓风风机6对空气进行增压，增压后的空气经过冷风管达到布置于窑腔侧壁、顶壁和地面上的射流喷嘴9处，射流喷嘴9将空气以2米/秒的风速朝向电石锅3喷射，使得空气对电石锅3表面进行冷却，而升温的空气在热能回收窑4内单向流动，并在热能回收窑4左端处通过管道到达鼓风换热器5中，鼓风换热器5在对空气进行热交换之后，将降温后的热空气通过除尘器10除尘后，反送回鼓风风机6处，实现空气的循环。

实施例2

如图3至图4所示，本实施例设计了一种高温电石的强制换热***，包括热能回收窑4、电石锅3、鼓风风机6、冷风管、射流喷嘴9和鼓风换热器5等结构。

本实施例中的热能回收窑4与实施例1中的结构相同，并且在热能回收窑4内设置的冷风管和射流喷嘴9的布置方式也与实施例1相同，同时，本实施例中的热能交换器可以使用实施例1中所述的结构，也可以使用其他结构，热能交换器在安装时，其安装位置的高度会高于吸热排管热能回收窑4。

本实施例所设计的结构中，与实施例1较大的区别在于：鼓风换热器5不通过管道直接与鼓风风机6相连通，本实施例中的鼓风风机6的进气口通过除尘器10与大气环境连通并抽取大气环境中的空气，空气在经过干燥处理后，通入到热能回收窑4的窑腔中，空气在由鼓风风机6增压后快速流动至射流喷嘴9处，射流喷嘴9以2米/秒的风速朝向电石锅3喷射空气，实现强制流动或射流换热，空气流在吸收电石本身、电石传给电石锅3以及电石锅3传递至电石转运车2的热量后，沿着热能回收窑4的长度方向流动，并在热能回收窑4左端处通过管道到达鼓风换热器5中，鼓风换热器5在对空气进行热交换之后，将降温后的热空气进行净化过滤，然后排放至大气环境中。该过程中，由于鼓风换热器5排出的尾气也具有一定的温度，使得热能回收率相较于实施例1的循环结构更低，而对电石的冷却效果更好。因此，在实际的生产过程中，可以在刚出炉的高温电石冷却至一定温度之后，转移至本实施例的热能回收窑4中进行加速冷却。

本实施例或者实施例1中的强制换热***还包括控制装置，控制装置与鼓风风机6电性连接，所述控制装置可以是手动控制启停的控制开关或者是自动控制器，该自动控制器为继电器、PLC或集成电路，自动控制器连接有操作面板和检测部件，该操作面板包括有按键、旋钮、键盘或触摸屏；监测部件为摄像头、温度传感器或烟尘监测传感器。自动控制器通过操作面板和检测部件对鼓风风机6进行控制。

实施例3

本实施例设计了一种高温电石的生产方法，其使用上述实施例1或者实施例2中的高温电石的强制换热***进行电石冷却或者电石热能回收。

工业上使用电炉熔炼法生产电石时，将焦炭与氧化钙置于电炉中熔炼，生成碳化钙。此时，电石生产出炉后的出炉温度高达1800℃-2200℃。比如，电石出炉度一般达到2000℃时，比热容0.264大卡/kg.℃，即1.1kJ/kg℃，具有的热量为522.7大卡/kg即2185kJ/kg。高温电石的传统的冷却方法是直接利用电动绞盘或者小车把这一列锅拖到冷却场，进行自然冷却，冷却过程中，电石在锅内自外向内结壳到强度能承受翻锅出锅的撞击操作，用天车等吊装设备吊起电石锅3撞击金属墩使电石坨与锅体脱离，再翻锅把电石坨出锅，然后堆放。在高温电石的冷却过程中，因电石的导热系数低只有12.5W/m.℃，出锅的电石坨堆放在冷却车间二到三天，才能降到常温，然后经由破碎机破碎至一定粒度的电石小块，用作生产乙炔气的原料。同时，高温电石的大量余热未经利用直接散失到环境中，不仅造成大量热能的流失，而且恶化了生产车间的作业环境。

在本实施例的设计中，同时利用使用实施例1或实施例2中的高温电石的强制换热***，将高温电石装入到电石锅3中，然后移转运至热能回收窑4中，热能回收窑4内的射流喷嘴9能够喷出空气对高温电石进行强制冷却，而在高温电石采用强制冷却的手段时，在高温电石的冷却表面会凝固结壳并发生开裂。位于电石锅3中的高温电石表面结壳后会自然开裂，形成用于散热的裂缝，加速冷却；而位于电石锅3侧壁和底壁的高温电石结壳并开裂时，其内部的会沿着裂缝流动，进而也具有加快高温电石冷却的效果。同时，由于实施例1中的***与实施例2中的***相比，热能回收利用率更高，而高温电石的冷却速度更慢，因此，可以在高温电石冷却过程中，可以先将高温电石锅3转移至实施例1中的热能回收窑4中，然后在高温电石降低至指定温度后，在转移至实施例2中的热能回收窑4中。

上述实施例仅仅为了清楚地说明所做的举例，而并非对实施方式的限定；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温电石的强制换热***，其特征在于：包括：

热能回收窑(4)，所述热能回收窑(4)内设置有窑腔；在窑腔的两端分别设置有进窑口和出窑口，在进窑口和出窑口处均设置有可开关的窑门；

电石锅(3)，该电石锅(3)用于装乘高温电石，并能够移入或者移出热能回收窑(4)；

鼓风风机(6)，用于空气增压；

冷风管，在窑腔的侧壁和顶壁上均布置有若干冷风管，所有的冷风管均与鼓风风机(6)相连；

射流喷嘴(9)，每个冷风管上均连接有多个射流喷嘴(9)，射流喷嘴(9)指向电石锅(3)内的电石、电石锅(3)的外壁和电石转运车(2)，并喷射空气流；

在窑腔的另一端设置有鼓风换热器(5)，该鼓风换热器(5)通过管道连接并连通窑腔，并用于窑腔内空气的换热。

2.根据权利要求1所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：在窑腔的地面上铺设有电石车轨道(1)，且该电石车轨道(1)延伸至热能回收窑(4)外；在电石车轨道(1)上设置有与电石车轨道(1)配合的电石转运车(2)，电石转运车(2)能够沿所述电石车轨道(1)进出所述窑腔。

3.根据权利要求1所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：在窑腔内具有一个或多个电石锅放置位，在每个电石锅放置位处的窑腔顶壁、左右侧壁和地面上均布置有冷风管，在各个冷风管上均安装有多个射流喷嘴(9)；所述射流喷嘴(9)是渐缩式喷嘴、缩放式喷嘴、缝隙式喷嘴、鸭嘴式喷嘴和螺旋式喷嘴中的一种或者多种的组合。

4.根据权利要求3所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：位于每个电石锅放置位左右两侧的冷风管为射流竖管(7)，安装于射流竖管(7)上的射流喷嘴(9)能够将空气喷射到电石锅(3)和电石转运车(2)外侧面。

5.根据权利要求4所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：位于射流竖管(7)下端的射流喷嘴(9)指向电石转运车(2)并向其喷射空气。

6.根据权利要求3所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：位于每个电石锅放置位上方的射流喷嘴(9)指向电石锅(3)并能够将空气喷射到电石的表面。

7.根据权利要求1所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：还包括控制装置，控制装置与鼓风风机(6)电性连接，所述控制装置可以是手动控制启停的控制开关或者是自动控制器，该自动控制器为继电器、PLC或集成电路，自动控制器连接有操作面板和检测部件，该操作面板包括有按键、旋钮、键盘或触摸屏；监测部件为摄像头、温度传感器或烟尘监测传感器。

8.根据权利要求1所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：所述鼓风换热器(5)为用热设备或者换热器，所述用热设备为余热锅炉或干燥机；所述鼓风换热器(5)为换热器时，在鼓风换热器(5)上设置有冷料的进出口，当冷料通过鼓风换热器(5)时，冷料被加热并将热量带出鼓风换热器(5)，从而实现热能的回收利用。

9.根据权利要求1所述的高温电石的强制换热***，其特征在于：所述鼓风风机(6)采用叶片式风机或容积式风机，包括为离心风机、轴流风机、混流风机或螺杆风机；在鼓风风机(6)的进风侧设置有除尘器(10)，该除尘器(10)采用重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器或电除尘除尘器。

10.一种高温电石的生产方法，其特征在于：使用权利要求1-9任意一项所述的高温电石的强制换热***电石热能回收。

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