本發明涉及能源化工領域，具體而言，本發明涉及制備電石的系統和方法。

背景技術：

電石作為一種重要的化工原料，主要用于生產乙炔和乙炔基化工產品，曾被譽為“有機合成工業之母”。從我國能源分布上考慮，“富煤、貧油、少氣”是我國能源結構的典型特征，煤炭是我國的主要能源，約占一次能源的70％，因此，電石生產對于工業經濟發展意義重大。

傳統電石生產主要采用電熱法，即以塊狀生石灰和塊狀焦炭為原料，在電石爐內高溫條件下按反應方程式cao+3c＝cac2+co冶煉生產電石。從對碳素原料的要求考慮，傳統電石生產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、石油焦以及一些優質無煙煤，而這些原料儲量十分有限，價格不菲；(2)在原料破碎過程中會伴有15～20％的原料由于粒度小于5mm而被廢棄，造成資源的嚴重浪費；(3)電石生產中主要采用塊狀碳素原料和石灰，傳質和傳熱效率低，反應速率較低，電爐熱效率僅為50％左右，電耗高達3250kwh/t電石左右。可見，碳素原料的品質直接影響電石的產量、品質、電力單耗和成本等經濟指標。

另外，近年來，隨著煤炭機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，這顯然與傳統的電石生產工藝要求碳素原料的粒度大于5mm的要求是相悖的。

因此，現有的制備電石的手段仍有待進一步改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出制備電石的系統和方法。采用該系統可以將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術結合，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、粉料污染嚴重、能耗高等問題。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種制備電石的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：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入口、第一熱解油氣出口和含碳活性球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連；電石爐，所述電石爐具有含碳活性球團入口、電石出口和電石尾氣出口，所述含碳活性球團入口與所述含碳活性球團出口相連。

根據本發明實施例的制備電石的系統通過脫灰裝置對中低階原料煤進行脫灰處理，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行混合造球，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰煤中的揮發分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產品。由此，本發明的制備電石的系統通過將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術結合，實現了中低階原料煤的分質梯級利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進行混合造球，實現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境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴重等問題。

另外，根據本發明上述實施例的制備電石的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述脫灰裝置進一步包括：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，所述下腔體的側壁由平行設置的外壁和內壁組成，所述內壁包括上下相連的上內壁和下內壁，所述外壁和上內壁之間形成有第一進風腔室，所述外壁和下內壁之間形成有第二進風腔室，所述第一進風腔室和第二進風腔室間隔開，所述上內壁和所述下內壁上均具有多個出風口；第一進風管道，所述第一進風管道設置在所述下腔體的外壁上且與所述第一進風腔室相連通；第二進風管道，所述第二進風管道設置在所述下腔體的外壁上且與所述第二進風腔室相連通。

在本發明的一些實施例中，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，且所述下腔體的側壁與豎直方向的夾角為5～30度。這里的情況是，上內壁與豎直方向的夾角與下內壁與豎直方向的夾角一致的情況。

在本發明的一些實施例中，所述多個出風口的孔徑為2～5mm，其中，位于所述上內壁的所述多個出風口的總面積為所述上內壁總面積的10～30％。

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

在本發明的一些實施例中，位于所述下內壁的所述多個出風口的總面積為所述下內壁總面積的20～40％。

在本發明的一些實施例中，所述制備電石的系統進一步包括：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行熱解提質，以便得到提質煤產品。

在本發明的一些實施例中，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。

在本發明的第二方面，本發明提出了一種采用前面實施例的制備電石的系統制備電石的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將原料煤供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，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行混合造球，以便得到混合球團；將所述混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團和第一熱解油氣；以及將所述含碳混合球團供給至電石爐中進行電石反應，以便得到電石和電石尾氣。

根據本發明實施例的制備電石的方法通過脫灰裝置對中低階原料煤進行脫灰處理，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行混合造球，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰煤中的揮發分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產品。由此，本發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結合，實現了中低階原料煤的分質梯級利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進行混合造球，實現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境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴重等問題。

另外，根據本發明上述實施例的制備電石的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述制備電石的方法進一步包括：將所述高灰煤供給至第二熱解裝置中，在400～1100攝氏度下進行第二熱解處理，以便得到提質煤和第二熱解油氣。由此，可以將脫灰處理得到的高灰煤進行熱解提質，以便得到提質煤產品。

在本發明的一些實施例中，所述制備電石的方法進一步包括：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行第一熱解處理，從而顯著降低第一熱解處理的能耗。

本發明的附加方面和優點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，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的制備電石的系統結構示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例的脫灰裝置剖面結構示意圖；

圖3是根據本發明再一個實施例的脫灰裝置剖面結構示意圖；

圖4是根據本發明再一個實施例的制備電石的系統結構示意圖；

圖5是根據本發明一個實施例的制備電石的方法流程示意圖；

圖6是根據本發明再一個實施例的制備電石的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號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施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。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該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“相連”應做廣義理解，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，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，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。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種制備電石的系統。根據本發明的實施例，參考圖1～4，該系統包括：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具有混合球團入口401、第一熱解油氣出口402和含碳活性球團出口403，混合球團入口401與混合球團出口303相連；電石爐500具有含碳活性球團入口501、電石出口502和電石尾氣出口503，含碳活性球團入口501與含碳活性球團出口403相連。

下面參考圖1～4對根據本發明實施例的制備電石的系統進行詳細描述：

根據本發明的實施例，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(例如揮發分、無機鹽和氧化物等雜質)，難以滿足用于制備電石的要求，通過采用脫灰裝置預先對中低階原料煤進行脫灰處理，可以將低灰煤與高灰煤分離，進行分質梯級利用，其中低灰煤用于制備電石，高灰煤用于通過熱解提質制備提質煤。

需要說明的是，本發明的系統中，術語“高灰”和“低灰”并不是絕對概念，而是相對概念，具體是指煤料中灰分的相對含量，也即是說，上述“低灰煤”相對于“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。

本發明的系統將低灰煤和高灰煤分選開的原理是，通過調節不同風室的進風量，可以將不同密度的物質分選開，風量的大小直接影響到分選出的物質密度的高低。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，通過本發明的系統可以將不同灰分的煤料分選出高灰煤和低灰煤。

利用本發明的系統對煤料進行分選時，由于煤料類型不同，其灰分之外的成分也不同，因此，對于不同類型的煤料，灰分含量相同時密度也會不同，使得對于不同類型的煤料，要分選出相同灰分含量的低灰煤，其風室的進風量是不同的。因此，能夠分選出相同灰分含量的煤料的風室的進風量難以界定，需要針對具體的煤料進行調整。

根據本發明的一個具體實施例，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進一步包括：上腔體110、下腔體120、第一進風管道170和第二進風管道180。

根據本發明的實施例，上腔體100的頂端具有低灰煤出口102，上腔體110的側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的側壁由平行設置的外壁130和內壁140組成，內壁140包括上下相連的上內壁141和下內壁142，外壁130和上內壁141之間形成有第一進風腔室150，外壁130和下內壁142之間形成有第二進風腔室160，第一進風腔室150和第二進風腔室160間隔開，上內壁141和下內壁142上均具有多個出風口(圖中未示出)；第一進風管道170設置在下腔體120的外壁130上且與第一進風腔室150相連通；第二進風管道180設置在下腔體120的外壁130上且與第二進風腔室160相連通。

根據本發明的實施例，待分選脫灰的原料煤通過原料煤入口進入下腔體，空氣經流量計和第一、第二進風管道進入脫灰裝置的第一進風腔室和第二進風腔室中，并使第二進風管道中的空氣流速大于第一進風管道中的空氣流速，由此使下腔體(分選室)中形成相對穩定的上升氣流，調節空氣流量使得待分選脫灰物料在重力作用下在下腔體內進行分選脫灰，高密度顆粒下沉進入到高灰煤收集區，由高灰煤出口排出，而低密度顆粒隨氣流向上運動進入上腔體低灰煤收集區，由低灰煤出口排出，從而實現對低灰煤和高灰煤進行分選脫灰。

根據本發明的實施例，上腔體110橫截面由上至下逐漸增大，且上腔體110的側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的側壁與豎直方向的夾角可以為5～30度。

根據本發明的一個實施例，參考圖2，下腔體120中，上內壁141與豎直方向形成的夾角和下內壁142與豎直方向形成的夾角一致，即，第一進風腔室150和第二進風腔室160構成一個錐臺形。

根據本發明的實施例，參考圖3，下腔體120還可以采用分段式結構，具體地，根據本發明的實施例，上內壁141與豎直方向的夾角可以為0～15度；下內壁142與豎直方向的夾角可以為30～60度。由此，可以使上內壁與下內壁形成分段結構，分段結構的上部(上內壁)與豎直方向的夾角小且高度大，而下部(下內壁)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構使得第二進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產生的水平風速小，主要為豎直向上的上升氣流，利于在下部形成穩定的上升氣流；而上部與豎直方向的夾角小且高度大的結構使得第一進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產生的水平風速相對下部增大，可降低分選脫灰過程的邊壁效應；因此，這種分段結構既有利于形成穩定的上升氣流，又減少了物料運動過程受到的邊壁效應的影響，進而提高物料的分選精度。

根據本發明的實施例，多個出風口的孔徑可以為2～5mm，其中，位于上內壁141的多個出風口的總面積可以為上內壁141總面積的10～30％。

根據本發明的實施例，位于下內壁142的多個出風口的總面積可以為下內壁142總面積的20～40％。由此，可以使下內壁上的開孔率相對于上內壁較大，結合該裝置的分選脫灰原理，空氣在下腔體中形成相對穩定的上升氣流，使得物料主要在上升氣流作用下實現按密度分選。為形成穩定的滿足分選要求的上升氣流，下腔體下部需要的風量較大，適當增大開孔率可以有利于形成穩定的上升氣流，進而提高物料的分選精度。

根據本發明的實施例，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。

根據本發明的實施例，低灰煤碎料的平均粒徑大小直接影響到后續混合成型處理的成型效果，根據本發明的一個具體實施例，可以將低灰煤破碎至平均粒徑為1.0毫米。由此，可以進一步提高后續混合造球處理中低灰煤與生石灰的接觸面積，從而進一步提高低灰煤料的利用率。

根據本發明的實施例，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行混合造球，以便得到混合球團。發明人在實驗中發現，在粒徑過小的煤料難以在電石爐中發生反應，而通過混合造球得到混合球團，可以有效地提高小粒徑煤料的利用率，從而降低原料成本。本發明的實施例中，成型后的混合球團可以為橢球團，橢球團的大小對后續的熱解處理效果有影響，本發明實施例中選取塊料尺寸為：長×寬×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

根據本發明的實施例，第一熱解裝置400具有混合球團入口401、第一熱解油氣出口402和含碳活性球團出口403，混合球團入口401與混合球團出口303相連，第一熱解裝置400適于將混合球團進行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團和第一熱解油氣。發明人發現，生石灰對中低階煤料的熱解具有催化作用，在進行電石反應之前，預先對混合球團進行第一熱解處理，可以有效地除去中低階原料煤中的揮發分，得到含有輕質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，以便提高后續制備得到的電石的產量和品質。

根據本發明的一個具體實施例，第一熱解處理可以在500～1000攝氏度下進行，由此可以有效地熱解除去中低階煤料中的揮發分，提高混合球團在后續電石反應中的反應活性。具體地，由于后續可以將電石爐中產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到所需的溫度，以便進行第一熱解處理。

根據本發明的一個具體實施例，第一熱解處理進行的時間可以為20～120min，由此，可以進一步提高對混合球團熱解的完成度。

根據本發明的實施例，電石爐500具有含碳活性球團入口501、電石出口502和電石尾氣出口503，含碳活性球團入口501與含碳活性球團出口403相連，電石爐500適于利用含碳活性球團進行電石反應，以便得到電石和電石尾氣。

根據本發明的一個具體實施例，電石反應可以在1300～2400攝氏度下進行，由此可以顯著提高制備得到的電石產品的產率和品質。

根據本發明的實施例，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，本發明實施例的制備電石的系統進一步包括：第二熱解裝置600。

根據本發明的實施例，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攝氏度下進行第二熱解處理，以便得到提質煤和第二熱解油氣。其中，提質煤可以用作其它工藝中的氣化原料或火力發電原料。

根據本發明的具體實施例，第二熱解處理可以在400～1100攝氏度下進行，在3～20秒內完成。發明人發現，在此溫度和熱解速度范圍內進行處理，可以有效地除去煤料中的揮發分，得到提質煤和第二熱解油氣。

根據本發明實施例的制備電石的系統通過脫灰裝置對中低階原料煤進行脫灰處理，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行混合造球，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰煤中的揮發分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產品，而電石爐中產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入的第二熱解裝置進行第二熱解處理，以便得到提質煤和第二熱解油氣。由此，本發明的制備電石的系統通過將中低階原料煤的脫灰、熱解與電石冶煉技術結合，實現了中低階原料煤的分質梯級利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進行混合造球，實現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境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴重等問題。

在本發明的第二方面，本發明提出了一種采用前面實施例的制備電石的系統制備電石的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將原料煤供給至脫灰裝置中進行脫灰處理，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行混合造球，以便得到混合球團；將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團和第一熱解油氣；以及將含碳混合球團供給至電石爐中進行電石反應，以便得到電石和電石尾氣。

下面參考圖5～6對根據本發明實施例的制備電石的方法進行詳細描述。根據本發明的實施例，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(例如揮發分、無機鹽和氧化物等雜質)，難以滿足用于制備電石的要求，通過采用脫灰裝置預先對中低階原料煤進行脫灰處理，可以將低灰煤與高灰煤分離，進行分質梯級利用，其中低灰煤用于制備電石，高灰煤用于通過熱解提質制備提質煤。

本發明的方法中，將低灰煤的灰分含量限定在小于或等于12wt％，是因為：煤料中的灰分主要為氧化硅、氧化鋁、氧化鎂或氧化鐵等無機成分，灰分含量過高，則會嚴重影響電石爐的性能，會引發電石爐的爆炸，產生致命的后果，因此，必須要控制電石爐中煤料的灰分，申請人經驗發現，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。通過本發明的分選系統能夠分選出灰分含量小于或等于12wt％的低灰煤，進而保證后續電石的安全順利生產。

根據本發明的實施例，脫灰裝置進一步包括：上腔體、下腔體、第一進風管道和第二進風管道。

根據本發明的實施例，上腔體的頂端具有低灰煤出口，上腔體的側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，下腔體的側壁由平行設置的外壁和內壁組成，內壁包括上下相連的上內壁和下內壁，外壁和上內壁之間形成有第一進風腔室，外壁和下內壁之間形成有第二進風腔室，第一進風腔室和第二進風腔室間隔開，上內壁和下內壁上均具有多個出風口；第一進風管道設置在下腔體的外壁上且與第一進風腔室相連通；第二進風管道設置在下腔體的外壁上且與第二進風腔室相連通。

根據本發明的實施例，待分選脫灰的原料煤通過原料煤入口進入下腔體，空氣經流量計和第一、第二進風管道進入脫灰裝置的第一進風腔室和第二進風腔室中，并使第二進風管道中的空氣流速大于第一進風管道中的空氣流速，由此使下腔體(分選室)中形成相對穩定的上升氣流，調節空氣流量使得待分選脫灰物料在重力作用下在下腔體內進行分選脫灰，高密度顆粒下沉進入到高灰煤收集區，由高灰煤出口排出，而低密度顆粒隨氣流向上運動進入上腔體低灰煤收集區，由低灰煤出口排出，從而實現對低灰煤和高灰煤進行分選脫灰。

根據本發明的實施例，上腔體橫截面由上至下逐漸增大，且上腔體的側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，且下腔體的側壁與豎直方向的夾角可以為5～30度。

根據本發明的一個實施例，下腔體中，上內壁與豎直方向形成的夾角和下內壁與豎直方向形成的夾角一致，即，第一進風腔室和第二進風腔室構成一個錐臺形。

根據本發明的實施例，下腔體還可以采用分段式結構，具體地，根據本發明的實施例，上內壁與豎直方向的夾角可以為0～15度；下內壁與豎直方向的夾角可以為30～60度。由此，可以使上內壁與下內壁形成分段結構，分段結構的上部(上內壁)與豎直方向的夾角小且高度大，而下部(下內壁)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構使得第二進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產生的水平風速小，主要為豎直向上的上升氣流，利于在下部形成穩定的上升氣流；而上部與豎直方向的夾角小且高度大的結構使得第一進風腔室內的空氣通過布風板進入下腔體后產生的水平風速相對下部增大，可降低分選脫灰過程的邊壁效應；因此，這種分段結構既有利于形成穩定的上升氣流，又減少了物料運動過程受到的邊壁效應的影響，進而提高物料的分選精度。

根據本發明的實施例，多個出風口的孔徑可以為2～5mm，其中，位于上內壁的多個出風口的總面積可以為上內壁總面積的10～30％。

根據本發明的實施例，位于下內壁的多個出風口的總面積可以為下內壁總面積的20～40％。由此，可以使下內壁上的開孔率相對于上內壁較大，結合該裝置的分選脫灰原理，空氣在下腔體中形成相對穩定的上升氣流，使得物料主要在上升氣流作用下實現按密度分選。為形成穩定的滿足分選要求的上升氣流，下腔體下部需要的風量較大，適當增大開孔率可以有利于形成穩定的上升氣流，進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。

根據本發明的實施例，低灰煤碎料的平均粒徑大小直接影響到后續混合成型處理的成型效果，根據本發明的一個具體實施例，可以將低灰煤破碎至平均粒徑為1.0毫米。由此，可以進一步提高后續混合成型處理中低灰煤碎料與生石灰的接觸面積，從而進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行混合造球，以便得到混合球團。發明人在實驗中發現，在粒徑過小的煤料難以在電石爐中發生反應，而通過混合造球得到混合球團，可以有效地提高小粒徑煤料的利用率，從而降低原料成本。本發明的實施例中，成型后的混合球團可以為橢球團，橢球團的大小對后續的熱解處理效果有影響，本發明實施例中選取塊料尺寸為：長×寬×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

s400：第一熱解處理

該步驟中，將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便得到含碳活性球團和第一熱解油氣。發明人發現，生石灰對中低階煤料的熱解具有催化作用，在進行電石反應之前，預先對混合球團進行第一熱解處理，可以有效地除去中低階原料煤中的揮發分，得到含有輕質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，以便提高后續制備得到的電石的產量和品質。

根據本發明的一個具體實施例，第一熱解處理可以在500～1000攝氏度下進行，由此可以有效地熱解除去中低階煤料中的揮發分，提高混合球團在后續電石反應中的反應活性。具體地，由于后續可以將電石爐中產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到所需的溫度，以便進行第一熱解處理。

根據本發明的一個具體實施例，第一熱解處理進行的時間可以為20～120min，由此，可以進一步提高對混合球團熱解的完成度。

s500：電石反應

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

根據本發明的具體實施例，電石反應可以在1300～2400攝氏度下進行，由此可以顯著提高制備得到的電石產品的產率和品質。

根據本發明的具體實施例，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攝氏度下進行第二熱解處理，以便得到提質煤和第二熱解油氣。其中，提質煤可以用作其它工藝中的氣化原料或火力發電原料。

根據本發明的具體實施例，第二熱解處理可以在400～1100攝氏度下進行，在3～20秒內完成。發明人發現，在此溫度和熱解速度范圍內進行處理，可以有效地除去煤料中的揮發分，得到提質煤和第二熱解油氣。

根據本發明實施例的制備電石的方法通過利用脫灰裝置對中低階原料煤進行脫灰處理，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行混合造球，得到混合球團，進而將混合球團供給至第一熱解裝置中進行第一熱解處理，以便進一步除去低灰煤中的揮發分，得到第一熱解油氣和含碳活性球團，其中含碳活性球團可以供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石產品，而電石爐中產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入的第二熱解裝置進行第二熱解處理，以便得到提質煤和第二熱解油氣。由此，本發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結合，實現了中低階原料煤的分質梯級利用，通過將低灰煤碎料與粉狀石灰石進行混合造球，實現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境污染，從而解決電石制備中原料成本高、粉料污染嚴重等問題。

本發明的煤料的分質利用系統及方法，采用將煤料的脫灰、熱解及電石冶煉技術耦合，降低了原料成本，減少環境污染，同時，提高煤料的有效利用率和轉化率。煤料經降灰處理后再進行熱解、電石冶煉處理能提高熱解、電石冶煉單元的有效處理量，提高產品質量，同時降低系統能耗。

本發明，通過在球團熱解、制備電石高溫反應之前對煤料進行脫灰處理可以提高該電石制備得到的乙炔的品質。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例

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行混合造球，以便得到混合球團；

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

(5)將含碳混合球團供給至電石爐中進行電石反應，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行第二熱解處理，以便得到提質煤和第二熱解油氣；

(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行第一熱解處理。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。