电石生产能耗的影响因素

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1、电石生产能耗影响因素电石工业协会2015年7月随着现代工业的发展.电石行业与有机台成工 业脣 齿相依,特别是聚岚乙烯行业，以 1995年为例， 全国聚 孰乙烯产長130万t,其中电石法聚熬乙烯92万t,占总产 長的 70%,由于市场原因，电石销售 受到影响，因此提 高电石产品质長.降低能耗，降低 成本，在市场上才更具 竞爭力。影响电石生产的因素 很多，本文仅论述原材料 以及操作对电石生产的影 响。1 石灰原料的影响1. 1 石灰杂质的影响石灰中的杂质对电石生产是十分有害的。当炉 料在 电石炉内反应生成碳化钙的同时，各种杂质也 进行了下 列反应：1500*0S1O: + 2C S 1+ 2CO

2、- 573kJ730tFe：O3+3C 2F e+ 3CO - 451kJ2 160CA1:O3+3C 2A1+3CO- 1216kJM gO 十 2C M g+ CO - 485kJ 这些反应不仅消耗丁电能，而且多耗了焦炭，同 时 降低了电石质量。昔石灰中的杂质増加1%,则每 生产 11 电石需多耗电 25kW - h .名耗焦炭 3. 2kg0以上各种杂质中,尤以氧化镁对电石生产的危 害最大 氧化镁在熔融区迅速还原成金属镁、而使熔 区成为一个强 烈的高温还原区。镁蒸气从这个炽热 的区域大昱逸出.其 中一部分镁与一氧化碳反应，生 成氧化镁。另一部分镁上 升到炉料表面与一氧化碳 或空气中的氧反

3、应.生成氧化镁 其反应式如下：Mg+CO IgO + C + 489kJMg+MgO + 613kJ以上两种反应部放出大量的热。所产生髙温使 局部 硬壳被破坏，炉面结块，阻塞炉气排出,更为严 重:的还 能使溶池遭到破坏，烧毁炉封,堵塞电石流出 口。实践证 明，石灰中氧化镁含長每增加 1%,则功 率发气長将下降 10% 15%0二氧化硅在电石炉內被焦炭还原成硅。一部分 在炉 内生成碳化硅，沉积于炉底，造成炉底升高;一 部分与铁 作用.生成硅铁.硅铁会破坏炉壁铁壳.出 炉时会烧坏流料 嘴和冷却锅等设备。二氧化硅也影 响电石发气長，含長 愈高,则功率发气昱愈低。氧化铝在电石炉内不能全部还原成铝.一部

4、分 混在 电石里，降低了电石质長.而大部分成为粘性很 大的炉 渣，沉积于炉底，使炉底升高.严重时使炉眼 位直上移， 造成电炉操作条件恶化。磷和硫也会对电石质長造成影响，在炉内可以 生成 磷化钙和硫化钙混在电石产品中。磷化钙在制 造乙烧气 时,有引起自燃和爆炸的危险;毓化钙在乙 块燃烧时，变 成二氧化硫气体，对设备和人有腐蚀作 用。1-2 生烧石灰的影响在电石炉內生烧石灰中的碳酸钙要逬一步分解 成生 石灰，再与焦眾反应生成电石。分解碳酸钙需要 消耗热 能，这个热能由电炉供给,就増加了电耗，并 且破坏了电 石炉正常生产。1.3 过烧石灰的影响过烧石灰坚硬，致密，活性差.降低丁反应速度, 并 且体积

5、缩小后,接触面也减少，引起炉料电阻下 降，电极 容易上抬，对电炉操作不利。1.4 粉化石灰的影响在生产和贮存石灰的过程中，因接触空气中的 水分 而生成一部分氢氧化钙，生成的氢氧化钙在炉内迸行如下反应：Ca(OH): C aO + H：0 - 109kJH:O + C O + H:- 166kJ粉化石灰不但要多消耗电能和碳素原料，而且 还要 彫响电石炉操作。炉料中的粉末含量较冬时，容 易使电 杭附近料层结成硬壳，发生棚料，阻碍炉气自 由排出， 增大炉内压力,最后发生喷料和塌料现象， 既不安全,又 影响生产。1.5 石灰粒度的影响石灰粒度对电石生产是十分垂要的。粒度过大，接蝕面小,反应速度慢;粒度

6、过小,炉料透气性差，影 响操作。实践证明,石灰的粒度应控制在5 mm 35 mm.且台 格率 90%以上。2碳素原料的影响2-1碳素原料灰分的影响碳素材料的杂质主要是灰分，全部由氧化物组 成。 在炉內生成电石的同时，灰分中的氧化物也要被 还原,既 要消耗电能，又要消耗碳素、而且还原后的 杂质仍然混 在电石中，降低电石的纯度。实践证明, 炉料的灰分増加 1%，就要名耗电50kW - h 60kW h.因此碳素原料中的灰分含長愈少愈好。2-2碳素原料中水分的影响碳素材料中的水分对电石的生产也是一种十分 有害 的物质，它在贮存与运输过程中与石灰相遇生 成了消石 灰Ca(OH)2粉末，容易引起料管培塞

7、使 电石炉透气性变 坏。同时发生如下反应：Ca(OH)2CaO + H 9 - 108. 7kJC + H:O CO + H2 - 166. 4kJ消石灰的存在不仅多消耗了电能和碳材，而且 还影 响电石炉的正常操作。因为碳素原料中的水分， 使石灰 产生粉末，粉末多了，容易使炉料棚住，进而 发生电石 炉不吃料、喷料及炉压不樟等，严重时要停 炉处理。一 般在中小型半密闭炉型中，水分应控制在 5%以下,而密 闭电石炉水分能控制在 1%以下，对 生产的影响就可大 大减轻。2-3碳素原料中挥发分的影响碳素材料中挥发分对电石炉的危害也是不容忽 视 的，实践证明.挥发分在炉内有10% 15%被分 解和碳化，

8、使碳素原料的效率降低。昔碳羡原料中的 挥 发分増加1%，则生产每吨电石需冬耗3kV h 5kW -h电。另外，挥戈分靠近反应区，形成半融粘更有利。但粒度过小，气体排出阻力增加，甚至堵塞 炉 气通路，对反应不利，容易引起恶性喷料。粒度过 大,气 体排出容易，但总的接触面积减少，电阻减小, 支路电流 增加，电极上升，炉混降低,将会有未反应 完的碳素原料 随电石排出,降低产品质旻、也使碳素 利用率降低。因 此，实际生产中碳素原料的粒度控制在3mmISnim比 较合适。环境恶化。因此，应控制其挥发分在1.5%以下。2-4碳素原料粒度的影响在电石炉内，一般是碳素原料粒度愈小，电阻愈 大,在电炉操作时，电

9、极易于深入炉内，对电炉操作 有 利。反之，粒度愈大电阻愈小电极易上抬，对电 炉操作 不利。因此，粒度的大小是电石生产中的一个 重吏因 素。但粒度过小，则透气性差.容易使炉料结 块，反而不 利，所以要适当选择。从电石炉操作时的电石反应速度而言、它和碳 素原 料的半径成反比。所以粒度小，有利于加快反应 速度。 如果粒度大，则产生支路电流,容易造成电极 不下,降低 熔池区电流密度，使炉温降低，反应速度 下降。从另一方面来讲，粒度愈小，比表面积大，愈容 易 反应。同时粒度小,电阻大，电极容易深入炉内，则 更有 利。但粒度过小.气体排出阻力增加，甚至堵塞 炉气通 笳，对反应不利，容易引起恶性喷料。粒度过

10、 大，气体 排出容易,但总的接触面积减少，电阻减小, 支路电流増 加，电板上升，炉温降低,将会有未反应 完的碳素原料随 电石排出，降低产品质長也使碳素 利用率降低。因 此，实际生产中碳素原料的粒度控制在3nmi18mm比较台适。2-5碳素原料粉末的影响碳素原料中的紛末对正常电石炉操作有很大害 处,主要表现在以下几个方面。 粉末多丁，炉料透气性不好，产生的一氧化碳 气体不能顺利排出，减慢电石生成速度；同时增加了 炉 内压力,容易发生喷料现象。也会支生大量炉料突 然漏入 熔池，造成电极上升 ,不能稳定操作，产品质 長没有保 证。 粉末多丁,许多粉末被炉气带出，使炉料配比 支 生变化。使其料层结成硬

11、壳，电极附近产生支跖电 流,造 成电极上升,降低炉温。 粉末多，对于开放炉，容易塌料和喷料，影响 人身安全。造成炉压波动，使电炉操作更碓。石灰和碳素原料构成电炉炉料。炉料配比的正 确与否.直接影响电石炉的操作。炉料的配比通常有高配比和低配比两种，高配 比是 以 100k g 石灰为基准，然后配加一定星的碳素 原料，碳 素原料冬的叫高配比,碳素原料少的叫低配 比。髙配比可 以得到发气量髙的电石产品，但炉料比 电阻小，操作不 好掌握。低配比的可以得到发气量较 低的产品，但炉料 比电阻较大，操作好李握。理论上的炉料配比可以用电石反应式来计算C aO + 3CC aC 2 + CO实际生产中不可能按照

12、纯电石来配比纯原料中 的碳 素及石灰，在工厂实际生产中，一般按下列经验 公式来 计算】：C aC炉料配比二CaOoCaC 2 X 1005A 十 D + E式中:A 石灰中所含氧化钙配比, BCaC;百分比一电石中所含 00碳素原料中所含固定碳百分比,损失,kJdm2 - hoe辐射系教T明弧温度,t丁 o 直围温度，C当明弧温度为2 500C，环境温度为600C,e为0. 5时 401 X 104kJdm2 h。依5 000kVA电 石炉为例，每相电极 辐射面积为0. 7m2,则每吨产品要多消耗240kW - h电。 另外,长时间明弧操作，引 起炉底上移，熔池缩小,液体 电石就可能与炉料粘结

13、 在一起，给操作带来因难严重 时引起喷料和烧坏炉盖威胁设刍和人员人身安全，因 此绝对不允许明弧 操作。总之,要得到优质、高产、低成本的电石产品，必 须坚持髙炉温、合理配比、选用楮料,并保证加料、出 炉 和电极位貫相对稳定，才能达到降低能耗，提高产 品质 長的目的。D 电石中氧化钙含長百分比,%E投炉石灰损失星、k g F-投炉碳素原料损失長,kg上式计算中考虑丁原料中的杂质含長.以及生 产过 程中物料失量等因素。因此电石生产中,要严把 原料质長 关，正确选择炉配比，才能生产出优质产 品。4 操作对电石生产的影响根据相平衡图可知，炉温愈高.配比愈高电石 的质 長愈好。根据计算得知，当炉温从 1 900aC 提高到2 100sC时,反应速度常数可提高51倍，可见炉温的影响 是巨大的，它远远超过了焦炭和石灰粒度对反 应速度的 影响。因此应减少明弧操作，以提高炉温. 获得高产优质 产品。明弧操作使得大長的热能损失,耗电旻明显増 加。 明弧操作，炉面温度较高.电极和短网上的零件 容易受到 热鹰蚀，加重损坏,导致设昔利用率低。实 践证明：在炉 内若有 5% 7%的石灰分解逸出，每 吨产品就多耗电 200kW h左右，所以明弧操作产生的热辐射损失是相当 惊人的。根据公式：0峽沪e X20. 73 (T0100)4- (To 0100)4计算【打。式中：o网每平方米辐射面积每小时明弧热長