电石生产节能降耗控制研究

电石生产节能降耗控制研究

张东才

新疆天业（集团）有限公司新疆石河子832000

摘要：节能减排关系到人类生存发展的共同利益，而且在中国目前的发展环境下，节能减排关系着全社会的可持续发展，2017年大半个中国持续的雾霾天气使节能减排成了全社会共同关注的事态。随着石油资源的不断短缺，电石行业成为代替煤炭在国家能源消耗结构中占据了主导地位，而电石又是煤炭化工行业的龙头之一，是能源消耗的大户。我国是世界上最大的电石生产国和消费国，产能占世界总产能的90%以上。据统计，截止到2016年底，国内电石生产企业220家，产能达到4500万吨/年。

关键词：电石生产；节能降耗；控制措施

1电石生产技术概况

电石炉是电石生产过程中的重要设备之一，电石炉根据种类的不同，又分为三种：开放式电石炉、内燃式电石炉和密闭式电石炉。其中，开放式电石炉能耗高、污染重，“十一五”期间已经被强制淘汰。内燃式电石炉也称为半密闭式电石炉，在开放式电石炉的基础上，在炉面增加了吸烟气罩、排烟气管道、烟囱及其烟气净化处理系统。炉罩的结构形式、冷却方式接近密闭式电石炉，区别是在炉罩周围按要求开设了进气孔补充空气，使电石反应生成的一氧化碳气体在炉面上燃烧，烟气经吸烟气罩至烟囱排出。由于有大量的炉面空气补入，炉气量较大，烟气处理装置的投资及运行费用较高。电石炉运行过程中，高温炉气裹夹着烟尘逸出吸烟罩，造成炉面劳动、安全条件较为恶劣，热能和炉气损失大。

2电石炉生产能耗分析

2.1电石生产消耗

电石生产消耗如下表1所示。

表1电石生产消耗

2.2碳素材料的影响

电石炉属于闭弧式电弧炉，其电弧在电极周围的固态原料层下面燃烧，因此操作电流可以通过原料中的导体穿过料层。碳素材料作为电石原料的主要还原剂，它也是炉内良好的导体，使电弧产生并形成熔池，由此可见，碳素材料的电阻越大，电极越容易插人炉膛，进而提高炉温。但碳素材料的粒度和电阻关系很大，一般来说，粒度小，电阻大，能保持高炉温操作，对电石稳产有利，反之，粒度越大，电阻越小，电极容易上升，使炉底温度下降，导致炉况恶化，对操作不利。但碳素材料粒度不能太小，太小则其粉末含量高，料层透气性比较差，电石生产中产生的一氧化碳气体不能顺利排出，熔池内压力不断升高，造成料层下降困难，形成蓬料现象，当压力达到一定值时，瞬间出现塌料现象，一氧化碳迅速放出，生料层进入熔池内，造成熔池翻浆，电极电压、电流出现异常，炉压瞬间升高，冲击电石炉密封，生产的连续性遭到破坏，电石使产量、质量直接受到影响。此外，碳素材料的粉末还会引起操作事故的发生，对操作人员和设备造成危害。当然，由于粒度较小碳素材料质量很轻，很大一部分随着逸散气流被带走，也增加了尾气除尘的难度。

3电石生产节能降耗控制措施研究分析

3.1合理控制碳素材料的粒度和水分的控制

（1）碳素材料粒度大小的控制。碳素材料粒度不一致时电石炉电阻也不一致。颗粒越大电阻越小，支流电流增大，导致电极电流过大，操作时需要不断提升电极降低电流，电石炉炉温降低，热量利用率低。如果碳素材料粒度越小，电阻越大，电极容易深入电石炉，炉温高，热量利用率高，但是粒度越小越容易造成蓬料。因此，要合理控制碳素材料的粒度，保证电石炉电极的深入，在高炉温下进行生产。

（2）碳素材料对水分的控制。碳素材料水分过高，造成电石炉内石灰粉化，电石炉料面产生大量粉末，影响电石炉的透气性。水分过高，会造成电石炉内氢气含量上升，影响净化系统运行。水分过高，会增加碳素材料的消耗，造成炉料配比变化，造成电石质量下降。因此，要严格控制碳素材料的水分，降低电石炉消耗。

3.2选取科学合理的参数

电石行业，由于其行业的独特性，至今没有形成标准的参数，电石炉的参数直接决定了电石生产成绩的好坏，其主要包括电气参数、几何参数和电气几何参数，选取合理的参数尤为重要。电石炉的电气参数主要包括电石炉变压器的容量、二次电压、二次电流和电流电压比，当变压器容量和电石炉的几何尺寸合理匹配时，才能最有效地发挥变压器和电石炉的作用，当二次电压高低合适且有一定的调节范围，而且电流电压比也合适，才能确保电极电弧燃烧稳定；当二次电流大小合适，才能保证电极燃烧完好和鉴定炉内产生高温的基础。当能提供适应于原料质量，操作水平的电流电压比，才能闭弧操作，提高热效率。电石炉的几何参数包括电极直径、电极同心圆直径、炉膛内径和炉膛深度等，只有当电极直径选择合理时，才能使电极得到合理焙烧，只有当电极同心圆直径合理时，才有使三相熔池互相流通，又能适当抑制支路电流，确保热量集中在炉膛高温区，只有选择合理的炉膛内径，才能即保护炉底电能密度，炉内熔池电能密度，又不会明显地缩短炉龄，保证电石炉安全运行。

3.3精心操作，定期观测电极

精心操作，加强电炉的巡视，使炉况经常保持在正常稳定状况下生产，同时电极深入炉料中要严格按照操作进行：电极深入料层深度为电极直径的0.6~1.0倍左右，电极有损工作段不宜过长，表层无红料，料层透气性良好，无喷料现象，料层均匀下沉，压放电极的时间不要超过最大安全压放的时间间隔，每次压放电极时均顺利。电极无过烧欠烧现象，焙烧与消耗平衡，按规定时间出炉，才能确保电极事故不发生，出炉堵炉顺利。

综上所述，电石属于高耗能化工产品，随着可持续发展目标的深入贯彻，人们更多的关注化工发展中的污染及防治问题。随着国内电石行业的不断发展，采取一切措施，节能降耗是电石企业一直追求的目标。从上述几方面入手，狠抓电石炉节能降耗工作，对电石生产持续稳定具有重要意义。

参考文献：

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[2]马荣荣.电石生产节能降耗控制研究[D].北京化工大学，2015.

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