本發明涉及固體廢棄物資源化利用領域，具體涉及一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統和方法。

背景技術：

電石作為一種重要的基礎化工原料，主要用于生產乙炔和乙炔基化工產品。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濟發展中具有不可替代的重要作用。

目前，電石生產技術存在能耗高、污染嚴重、生產能力低的缺點。電石冶煉的原料以優質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，導致反應溫度高，耗電量高。而且，煤炭中的揮發分大部分以廢氣、粉塵的形式排放到大氣中，帶來嚴重的環境問題。

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

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述問題，本發明旨在提出一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統和方法，本發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，實現了資源和能量的有效利用。

本發明提出了一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統，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置有中空伴熱層，所述中空伴熱層上設置有進氣口和出氣口，所述進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入口、電石出口，所述電石冶煉球團入口與所述第二熱解裝置的電石冶煉球團出口連接。

進一步的，上述系統還包括干燥裝置、磨粉裝置。所述干燥裝置具有進料口、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。

優選的，所述第一熱解裝置為蓄熱式旋轉床熱解裝置。所述蓄熱式旋轉床熱解裝置依次包括進料區、預熱區、反應一區、反應二區、反應三區、出料區，其中，所述進料口位于所述進料區，所述高溫半焦出口位于所述出料區。

優選的，所述第一熱解裝置為快速熱解裝置。

優選的，所述第二熱解裝置為蓄熱式旋轉床熱解裝置。所述蓄熱式旋轉床熱解裝置依次包括進料區、反應一區、反應二區、反應三區、反應四區、出料區，其中，所述型球入口位于所述進料區，所述電石冶煉球團出口位于所述出料區。

進一步的，所述第一熱解裝置的高溫半焦出口處設置有給料稱，用于控制進入所述混合裝置的高溫半焦的質量。

優選的，還包括鋼包，所述鋼包設置在所述第二熱解裝置和電石冶煉裝置之間，用于存儲電石冶煉球團。

本發明還提出了一種根據上述系統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，經熱解反應得到高溫半焦、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，進行熱解處理，得到電石冶煉球團；

e、所述電石冶煉球團經冶煉后，得到電石。

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

進一步的，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、所述煤粉的質量比為：(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。

本發明提供的系統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，同時實現了固體廢棄物和煤的分級分質利用，固體廢棄物熱解產生的高溫半焦與生石灰、煤粉成型得到型球，實現熱態成型，然后將型球熱解制備電石，克服了現有技術中半焦成型困難、高溫熱解易粉化的問題，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。

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

因此，本發明的系統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品，創造了較高的經濟價值，實現固體廢棄物的資源化清潔高效利用。

附圖說明

圖1為本發明實施例1中利用固體廢棄物熱解制備電石的系統示意圖。

圖2為利用圖1所示的系統制備電石的方法流程示意圖。

圖3為本發明實施例2中利用固體廢棄物熱解制備電石的系統示意圖。

圖4為利用圖3所示的系統熱解制備電石的方法流程示意圖。

附圖中的附圖標記如下：

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。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發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明的方案以及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

本發明首先提出了一種利用固體廢棄物熱解制備電石的系統，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。優選的，混合裝置選用強力混合機。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，得到熱態的混合料，并且，熱解氣降溫過程會冷凝得到焦油。中空伴熱層上具有進氣口和出氣口，進氣口與第一熱解裝置的熱解氣出口連接，下端設置有焦油出口，焦油出口上設置有閥門，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，其成型制備型球的過程比較容易，型球的強度較高。

第二熱解裝置具有型球入口、電石冶煉球團出口。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入口、電石出口。其中，電石冶煉球團入口與第二熱解裝置的電石冶煉球團出口連接。

當本發明的系統用于處理不同的固體廢棄物時，還包括干燥裝置、磨粉裝置。干燥裝置具有進料口、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床熱解裝置或快速熱解裝置。當用于熱解處理生活垃圾、生物質等較大顆粒時，第一熱解裝置選用蓄熱式旋轉床熱解裝置；當用于熱解處理褐煤粉、廢舊輪胎等較小顆粒時，第一熱解裝置選用快速熱解裝置。

其中，蓄熱式旋轉床熱解裝置依次包括進料區、預熱區、反應一區、反應二區、反應三區、出料區，其中，進料口位于進料區，高溫半焦出口位于出料區。

第二熱解裝置選用蓄熱式旋轉床熱解裝置。蓄熱式旋轉床熱解裝置依次包括進料區、反應一區、反應二區、反應三區、反應四區、出料區，其中，型球入口位于進料區，電石冶煉球團出口位于出料區。該裝置中無需設置預熱區，可直接利用型球的顯熱，節省了能耗，提高產能。

優選的，第一熱解裝置的高溫半焦出口處設置有給料稱，用于控制進入混合裝置或磨粉裝置的高溫半焦的質量。

本發明的系統中還包括鋼包，設置在第二熱解裝置和電石冶煉裝置之間，用于存儲電石冶煉球團。

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境下進行。

實施例1

如圖1所示，為利用生活垃圾制備電石的系統示意圖，該系統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之間均設置有輸送皮帶7，用于在不同的裝置之間輸送物料。

本實施例中，混合裝置2選用強力混合機。第一熱解裝置1和第二熱解裝置4均選用蓄熱式旋轉床熱解裝置。其中，作為第一熱解裝置1的蓄熱式旋轉床熱解裝置依次包括進料區101、預熱區102、反應一區103、反應二區104、反應三區105、出料區106。作為第二熱解裝置4的蓄熱式旋轉床熱解裝置依次包括進料區401、反應一區402、反應二區403、反應三區404、反應四區405、出料區406。

如圖2所示，為基于圖1所示的系統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行干燥至含水量為10wt％以內、溫度為120℃，得到干燥物料。

(2)干燥物料通過輸送皮帶由進料區的進料口送入蓄熱式旋轉床熱解裝置中，依次經過預熱區、反應一區、反應二區、反應三區進行預熱、熱解反應，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，高溫半焦經由出料區排出。熱解氣經由進氣口送入中空伴熱層中，為強力混合機保溫加熱，熱解氣降溫過程冷凝產生焦油，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、中低階煤粉按照質量比為0.2：1：0.7送入強力混合機中，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)熱態混合料經由輸送皮帶送入成型裝置中，進行壓球成型處理，得到型球。

(6)型球通過輸送皮帶由進料區的進料口送入蓄熱式旋轉床熱解裝置中，依次經過反應一區、反應二區、反應三區、反應四區進行熱解反應，型球熱解得到電石冶煉球團，并經由出料區排出。

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

實施例2

如圖3所示，為利用廢舊輪胎制備電石的系統示意圖，該系統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之間均設置有輸送皮帶7，用于在不同的裝置之間輸送物料。

本實施例中，混合裝置2選用強力混合機。第一熱解裝置1選用快速熱解裝置。第二熱解裝置4選用蓄熱式旋轉床熱解裝置，依次包括進料區401、反應一區402、反應二區403、反應三區404、反應四區405、出料區406。

如圖4所示，為基于圖3所示的系統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)熱解氣送入強力混合機的中空伴熱層中，為強力混合機保溫加熱，同時，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行回收。

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

(4)熱態混合料經由輸送皮帶送入成型裝置中，進行壓球成型處理，得到型球。

(5)型球通過輸送皮帶經由進料區的進料口送入蓄熱式旋轉床熱解裝置中，并依次經過反應一區、反應二區、反應三區、反應四區進行熱解反應，型球熱解得到電石冶煉球團，然后經過出料區排出。

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

由以上實施例可知，本發明結合兩次熱解反應過程制備電石，利用熱解過程產生的熱解氣使得混合料保持在較高的溫度，從而實現混合料的高溫成型，克服了現有技術中半焦成型困難的問題。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎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明的保護范圍之中。