電石生產(chǎn)能耗的影響因素

電石生產(chǎn)能耗影響因素電石工業(yè)協(xié)會(huì)2015年7月隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展.電石行業(yè)與有機(jī)臺(tái)成工業(yè)膺齒相依，特別是聚崗乙烯行業(yè)，以1995年為例，全國(guó)聚孰乙烯產(chǎn)畏130萬(wàn)\其中電石法聚熬乙烯92萬(wàn)t,占總產(chǎn)畏的70%，由于市場(chǎng)原因，電石銷售受到影響，因此提高電石產(chǎn)品質(zhì)畏.降低能耗，降低成本，在市場(chǎng)上才更具競(jìng)爭(zhēng)力。影響電石生產(chǎn)的因素很多，本文僅論述原材料以及操作對(duì)電石生產(chǎn)的影響。1石灰原料的影響1.1石灰雜質(zhì)的影響石灰中的雜質(zhì)對(duì)電石生產(chǎn)是十分有害的。當(dāng)爐料在電石爐內(nèi)反應(yīng)生成碳化鈣的同時(shí)，各種雜質(zhì)也進(jìn)行了下列反應(yīng)：1500*0S1O:+2C S1+2CO-573kJ730tFe：O3+3C 2Fe+3CO-451kJ2160'CA1:O3+3C 2A1+3CO-1216kJMgO十2C----Mg+CO-485kJ這些反應(yīng)不僅消耗丁電能，而且多耗了焦炭，同時(shí)降低了電石質(zhì)量。昔石灰中的雜質(zhì)增加1%,則每生產(chǎn)11電石需多耗電25kW-h.名耗焦炭3.2kg0以上各種雜質(zhì)中，尤以氧化鎂對(duì)電石生產(chǎn)的危害最大，氧化鎂在焰融區(qū)迅速還原成金屬鎂、而使焰區(qū)成為一個(gè)強(qiáng)烈的高溫還原區(qū)。鎂蒸氣從這個(gè)熾熱的區(qū)域大昱逸出.其中一部分鎂與一氧化碳反應(yīng)，生成氧化鎂。另一部分鎂上升到爐料表面與一氧化碳或空氣中的氧反應(yīng)?生成氧化鎂。其反應(yīng)式如下：Mg+CO IgO+C+489kJMg+MgO+613kJ以上兩種反應(yīng)部放出大量的熱。所產(chǎn)生高溫使局部硬殼被破壞，爐面結(jié)塊，阻塞爐氣排出,更為嚴(yán)重:的還能使溶池遭到破壞，燒毀爐封,堵塞電石流出口。實(shí)踐證明，石灰中氧化鎂含畏每增加1%,則功率發(fā)氣畏將下降10%~15%0二氧化硅在電石爐內(nèi)被焦炭還原成硅。一部分在爐內(nèi)生成碳化硅，沉積于爐底，造成爐底升高;一部分與鐵作用.生成硅鐵.硅鐵會(huì)破壞爐壁鐵殼.出爐時(shí)會(huì)燒壞流料嘴和冷卻鍋等設(shè)備。二氧化硅也影響電石發(fā)氣畏，含畏愈高，則功率發(fā)氣昱愈低。氧化鋁在電石爐內(nèi)不能全部還原成鋁.一部分混在電石里，降低了電石質(zhì)畏.而大部分成為粘性很大的爐渣，沉積于爐底，使?fàn)t底升高.嚴(yán)重時(shí)使?fàn)t眼位直上移，造成電爐操作條件惡化。磷和硫也會(huì)對(duì)電石質(zhì)畏造成影響，在爐內(nèi)可以生成磷化鈣和硫化鈣混在電石產(chǎn)品中。磷化鈣在制造乙燒氣時(shí),有引起自燃和爆炸的危險(xiǎn);毓化鈣在乙塊燃燒時(shí)，變成二氧化硫氣體，對(duì)設(shè)備和人有腐蝕作用。1-2生燒石灰的影響在電石爐內(nèi)生燒石灰中的碳酸鈣要進(jìn)一步分解成生石灰，再與焦?jié){反應(yīng)生成電石。分解碳酸鈣需要消耗熱能，這個(gè)熱能由電爐供給，就增加了電耗，并且破壞了電石爐正常生產(chǎn)。1.3過(guò)燒石灰的影響過(guò)燒石灰堅(jiān)硬，致密，活性差.降低丁反應(yīng)速度，并且體積縮小后，接觸面也減少，引起爐料電阻下降，電極容易上抬，對(duì)電爐操作不利。1.4粉化石灰的影響在生產(chǎn)和貯存石灰的過(guò)程中，因接觸空氣中的水分而生成一部分氫氧化鈣，生成的氫氧化鈣在爐內(nèi)迸行如下反應(yīng)：Ca(OH): CaO+H:0-109kJH:O+C O+H:-166kJ粉化石灰不但要多消耗電能和碳素原料，而且還要同鄉(xiāng)響電石爐操作。爐料中的粉末含量較冬時(shí)，容易使電杭附近料層結(jié)成硬殼，發(fā)生棚料，阻礙爐氣自由排出，增大爐內(nèi)壓力,最后發(fā)生噴料和塌料現(xiàn)象，既不安全,又影響生產(chǎn)。1.5石灰粒度的影響石灰粒度對(duì)電石生產(chǎn)是十分垂要的。粒度過(guò)大，

接食蟲面小,反應(yīng)速度慢;粒度過(guò)小,爐料透氣性差，影響操作。實(shí)踐證明，石灰的粒度應(yīng)控制在5mm35mm.且臺(tái)格率90%以上。2碳素原料的影響2-1碳素原料灰分的影響碳素材料的雜質(zhì)主要是灰分，全部由氧化物組成。在爐內(nèi)生成電石的同時(shí)，灰分中的氧化物也要被還原，既要消耗電能，又要消耗碳素、而且還原后的雜質(zhì)仍然混在電石中，降低電石的純度。實(shí)踐證明，爐料的灰分增加1%，就要名耗電50kW-h60kW?代因此碳素原料中的灰分含畏愈少愈好。2-2碳素原料中水分的影響碳素材料中的水分對(duì)電石的生產(chǎn)也是一種十分有害的物質(zhì)，它在貯存與運(yùn)輸過(guò)程中與石灰相遇生成了消石灰Ca(OH)2粉末，容易引起料管培塞.使電石爐透氣性變壞。同時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(OH)2 CaO+H9-108.7kJC+H:O CO+H2-166.4kJ消石灰的存在不僅多消耗了電能和碳材，而且還影響電石爐的正常操作。因?yàn)樘妓卦现械乃郑故耶a(chǎn)生粉末，粉末多了，容易使?fàn)t料棚住，進(jìn)而發(fā)生電石爐不吃料、噴料及爐壓不樟等，嚴(yán)重時(shí)要停爐處理。一般在中小型半密閉爐型中，水分應(yīng)控制在5%以下,而密閉電石爐水分能控制在1%以下，對(duì)生產(chǎn)的影響就可大大減輕。2-3碳素原料中揮發(fā)分的影響碳素材料中揮發(fā)分對(duì)電石爐的危害也是不容忽視的，實(shí)踐證明.揮發(fā)分在爐內(nèi)有10%~15%被分解和碳化，使碳素原料的效率降低。昔碳羨原料中的揮發(fā)分增加1%,則生產(chǎn)每噸電石需冬耗3k\V?h5kW-h電。另外，揮戈分靠近反應(yīng)區(qū)，形成半融粘更有利。但粒度過(guò)小，氣體排出阻力增加，甚至堵塞爐氣通路，對(duì)反應(yīng)不利，容易引起惡性噴料。粒度過(guò)大，氣體排出容易，但總的接觸面積減少，電阻減小，支路電流增加，電極上升，爐混降低，將會(huì)有未反應(yīng)完的碳素原料隨電石排出,降低產(chǎn)品質(zhì)旻、也使碳素利用率降低。因此，實(shí)際生產(chǎn)中碳素原料的粒度控制在3mm?lSnim比較合適。環(huán)境惡化。因此，應(yīng)控制其揮發(fā)分在1.5%以下。2-4碳素原料粒度的影響在電石爐內(nèi)，一般是碳素原料粒度愈小，電阻愈大，在電爐操作時(shí)，電極易于深入爐內(nèi)，對(duì)電爐操作有利。反之，粒度愈大電阻愈小電極易上抬，對(duì)電爐操作不利。因此，粒度的大小是電石生產(chǎn)中的一個(gè)重吏因素。但粒度過(guò)小，則透氣性差?容易使?fàn)t料結(jié)塊，反而不利，所以要適當(dāng)選擇。從電石爐操作時(shí)的電石反應(yīng)速度而言、它和碳素原料的半徑成反比。所以粒度小，有利于加快反應(yīng)速度。如果粒度大，則產(chǎn)生支路電流，容易造成電極不下，降低熔池區(qū)電流密度，使?fàn)t溫降低，反應(yīng)速度下降。從另一方面來(lái)講，粒度愈小，比表面積大，愈容易反應(yīng)。同時(shí)粒度小，電阻大，電極容易深入爐內(nèi)，則更有利。但粒度過(guò)小.氣體排出阻力增加，甚至堵塞爐氣通笳，對(duì)反應(yīng)不利，容易引起惡性噴料。粒度過(guò)大，氣體排出容易,但總的接觸面積減少，電阻減小，支路電流增加，電板上升，爐溫降低，將會(huì)有未反應(yīng)完的碳素原料隨電石排出，降低產(chǎn)品質(zhì)畏也使碳素利用率降低。因此，實(shí)際生產(chǎn)中碳素原料的粒度控制在3nmi?18mm比較臺(tái)適。2-5碳素原料粉末的影響碳素原料中的粉末對(duì)正常電石爐操作有很大害處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。粉末多丁，爐料透氣性不好，產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w不能順利排出，減慢電石生成速度；同時(shí)增加了爐內(nèi)壓力，容易發(fā)生噴料現(xiàn)象。也會(huì)支生大量爐料突然漏入熔池，造成電極上升，不能穩(wěn)定操作，產(chǎn)品質(zhì)畏沒(méi)有保證。粉末多丁，許多粉末被爐氣帶出，使?fàn)t料配比支生變化。使其料層結(jié)成硬殼，電極附近產(chǎn)生支跖電流，造成電極上升，降低爐溫。粉末多，對(duì)于開(kāi)放爐，容易塌料和噴料，影響人身安全。造成爐壓波動(dòng)，使電爐操作更碓。石灰和碳素原料構(gòu)成電爐爐料。爐料配比的正確與使熱畏損失增加。對(duì)于開(kāi)放爐，使?fàn)t面火焰增長(zhǎng)，操作3爐料配比的影響否.直接影響電石爐的操作。爐料的配比通常有高配比和低配比兩種，高配比是以100kg石灰為基準(zhǔn)，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。高配比可以得到發(fā)氣量高的電石產(chǎn)品，但爐料比電阻小，操作不好掌握。低配比的可以得到發(fā)氣量較低的產(chǎn)品，但爐料比電阻較大，操作好李握。理論上的爐料配比可以用電石反應(yīng)式來(lái)計(jì)算CaO+3CCaC2+CO實(shí)際生產(chǎn)中不可能按照純電石來(lái)配比純?cè)现械奶妓丶笆?，在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算［】】：CaC爐料配比二CaO oCaC2X1005A十D+E式中:A一石灰中所含氧化鈣配比,％B CaC;百分比?％一電石中所含00—碳素原料中所含固定碳百分比,％損失,kJdm2-hoe——輻射系教T——明弧溫度,t丁o 直圍溫度，C當(dāng)明弧溫度為2500°C，環(huán)境溫度為600°C,e為0.5時(shí)401X104kJdm2?h。依5000kVA電石爐為例，每相電極輻射面積為0.7m2,則每噸產(chǎn)品要多消耗240kW-h電。另外，長(zhǎng)時(shí)間明弧操作，引起爐底上移，焰池縮小，液體電石就可能與爐料粘結(jié)在一起，給操作帶來(lái)因難嚴(yán)重時(shí)引起噴料和■燒壞爐蓋.威脅設(shè)芻和人員人身安全，因此絕對(duì)不允許明弧操作?？傊玫絻?yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本的電石產(chǎn)品，必須堅(jiān)持高爐溫、合理配比、選用楮料，并保證加料、出爐和電極位震相對(duì)穩(wěn)定，才能達(dá)到降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)畏的目的。D一電石中氧化鈣含畏百分比,％E一投爐石灰損失星、kgF-投爐碳素原料損失畏,kg上式計(jì)算中考慮丁原料中的雜質(zhì)含畏.以及生產(chǎn)過(guò)程中物料失量等因素。因此電石生產(chǎn)中,要嚴(yán)把原料質(zhì)畏關(guān)，正確選擇爐配比，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。4操作對(duì)電石生產(chǎn)的影響根據(jù)相平衡圖可知，爐溫愈高.配比愈高電石的質(zhì)畏愈好。根據(jù)計(jì)算得知，當(dāng)爐溫從1900aC提高到2100sC時(shí),反應(yīng)速度常數(shù)可提高51倍，可見(jiàn)爐溫的影響是巨大的，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了焦炭和石灰粒度對(duì)反應(yīng)速度的影響。因此應(yīng)減少明弧操作，以提高爐溫.獲得高