密闭电石炉(矿热炉)冶炼生产工艺过程、反应过程、料层结构分析

电石炉（矿热炉）生产工艺原理、电极入炉深度分析与控制方法一、电极在炉内的三种情况：（1）电极与炉底太近，则电极周围的坩埚壳吃料口小，炉料不易进去，这样热效率就低了。

同时反应区的一氧化碳不易排出，易引出喷料带出热量。

所以我们在强调电极入炉的时候并不是指强行使电极深入，那样的结果是拔苗助长。

电石炉已经生产半年有余，操作工多次发生这样的错误。

（2）电极与炉底距离适当，炉料可以经过一定的预热熔融等过程，热量得到充分利用，可达到高炉温、高产的目的。

在这个时候我们又会犯错误，那就是高度的放松。

这样的炉况给我们一个“爽”的感觉，我们一般会犯以下几个错误：①随意加负荷或者为了节电随意降负荷。

②出炉痛快了不加节制出空为止。

③过分追求操作电阻烧坏炉墙。

（3）电极与炉底距离过大，硬壳延长到近于炉底，出炉时炉眼很难打开，同时料面与电极端的距离又短，炉料的预热不够，还有大量生料落入熔池，电极伸入炉内很浅，因而热损失大。

此时，我们要检查原料、出炉量，在很多时候需要将炉眼内生料带出甚至干烧。

如果发生这种情况说明炉子工况已经很坏。

从上面三种情况可以看出，电极控制在适当的位置是十分重要的。

平时操作时，若发现电极位置高了，就要设法让电极插下去。

又若发现电极位置过深了，也要设法把电极位置纠正。

当炉内的电石生成过多时，电石液位上升，其电石液体的沸腾必使电流波动，使电极位置难以稳定。

如果出炉时，把电石全部掏空，就会使炉温降低，此时电极钻得很深。

炉温低的电石炉，电极的波动频繁而剧烈，造成操作上的困难，有时往往下一炉出不来或三相不通。

此刻，电极的位置则比原来的还要高得多。

如果电极位置经常插得过深，出来的电石质量不好，我们可以适当增加一些配比，提高炉温，使电极保持适当的位置。

连续反应的电炉的料层结构大致分四个方面：1冷料和热料;2沾结料;3半成品；4液体电石。

当多加了石灰，出现出炉过多的现象以后，料层结构则被破坏了，炉温亦下降，因此，副石灰必须控制。

电石密闭炉生产探讨摘要：密闭炉是21世纪国家推广的环保型电石炉，它诞生于20世纪40年代末，是在开放式电石炉上盖上一个炉盖，利用抽气设备抽出炉内生产的一氧化碳炉气，并对炉气进行净化处理，可实现能源的综合利用。

因此，密闭炉操作尤为重要，是电石生产发展的关键所在。

基于此，本文重点分析了电石密闭炉生产。

关键词：电石；密闭炉；生产在当今的大规模生产中，电石密闭炉的生产和使用已成为如今工业生产中常见的生产工艺。

电石密闭炉的生产和应用能很好地适应现代全球化经济的发展，它的突出表现是最大限度地提高劳动生产率，保护环境，减少能源生产的消耗。

一、电石概述电石一般指碳化钙，碳化钙是一种无机物，化学式为CaC2，电石的主要成分，白色晶体，工业品为灰黑色块状物，断面为紫色或灰色。

遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量。

碳化钙是重要的基本化工原料，主要用于产生乙炔气；也用于有机合成、氧炔焊接等。

二、密闭电石炉密闭电石炉是在开放式电石炉上盖上一个炉盖，将炉内产生的一氧化碳炉气用抽气设备抽出，并加以回收处理，由于盖上炉盖，隔绝了空气，料面上不发生燃烧现象。

这样的炉子就叫密闭电石炉。

这种电石炉由于是在开放式电石炉、半密闭式电石炉上发展起来的，所以这种电石炉具有以下优点：1、由于一氧化碳气体全被抽出，炉面上不发生燃烧火焰，所以电炉功率得到发展。

50年代初世界上已出现35000～4000kVA大容量密闭式电石炉，目前已发展到75000～100000kVA，是电石工业的一大进步。

2、盖上炉盖在电炉周围无火焰和粉尘，改善了电炉操作工作的劳动条件，采用多料管布料，炉料自动下落，不用人工加料，降低了工人劳动强度，炉面设备不受高温影响而延长了使用寿命。

还可用各种仪表来操作电炉，不但使电石生产工艺流程更趋合理，而且机械化程度较高。

如压放电极采用油压控制；电极升降采用计算机控制；配料系统采用电视监控、空心电极等。

3、电炉炉气(CO)，由于抽出并净化处理，经除尘、降温、净化的CO作为燃料和有机合成工业的基本原料。

电石炉的生产工艺及其关键设备分析摘要：电石俗称卡石。

电石的分子式为CaC2，分子量为64.10。

其工业产品为灰色、黄色、棕色或黑色固体，其中紫色最为丰富。

一般来说，电石是指在电炉中以2，000℃加热的热和生焦形成的工业电石。

除了大多数电解质外，电石还含有少量其他杂质。

关键词：化工设计；电石炉；工艺流程；生产设备；前言近年来，我国电石生产技术的使用稳步提高。

从国外发展的角度来看，木炭生产主要使用封闭式窑，大大提高了生产力，减少了能源消耗。

但是，大多数电炉仍然开着。

开放式电炉作为我国使用的传统设备是不可避免的但是，鉴于当前的经济发展，传统的电石炉在市场上没有竞争力，因此生产密闭电石炉是当前的趋势。

一、电石炉生产原理1.碳化钙的反应机理电石是用耐热电弧炉中的热炭制成的。

作为工业生产的一部分，煤是由石灰石和碳材料的混合产生的，有两种方式；第一种方式:氧化钙和碳首先在高温下反应；CaO+C=Ca+CO (1)钙蒸汽同固态碳又发生如下反应∶Ca+2C=CaC2 (2)反应是一种二元系统，其中有两种气体，即气体状态下的Ca和CO。

反应状态不仅取决于温度，而且取决于气体中钙和一氧化碳之间的任何压力值。

只有在钙蒸气压力高、一氧化碳压力低的情况下，才能在低温条件下形成氯化钙。

第二种方法:随着材料下降，温度会升高。

钙和氧化钙在达到适合其成分的温度时，迅速熔化成氯化钙和高热氧化钙。

当氯化钙含量约为20%，温度约为2，000 c时，会发生以下反应:CaO+3C=CaC2+CO (3)伴随着振动现象，反应迅速发生，熔解物质中的CaC2成分迅速增加，电炉电极下端形成反应区。

在该区域，最终反应与原料成比例，氯化钙扩散到窑底并释放出来。

电极所需的热量在整个反应阶段产生，电极产生的电弧和电流由炉内材料产生的电阻提供。

2.关于电石炉电气理论矿热炉的基本电气原理类似于灯泡。

电力通过电阻式介质传输。

根据第一焦耳定律，电能可以转化为热能，但电炉的电阻不是欧姆。

原料分析石灰石的工艺指标生石灰的工艺指标焦炭的工艺指标灰分每增加1％电耗增加50～60度/吨；水分每增加1％电耗增加12度/吨；挥发分每增加1％电耗增加2.3～3.5度/吨；生烧率每增加1％电耗增加10度/吨。

1.理论配比：电石生成反应式CaO+3C==CaC2＋CO56 36 64X=36÷64×100×B÷C+F/56÷64×100×B÷A+D+E式中：A――石灰中所含的氧化钙（CaO％）；B――电石成分（CaC2％）；C――碳素原料中所含的固定碳（C％）；D――电石中游离氧化钙的含量；E――投炉石灰损失量（kg）；F――投炉碳素原料的损失量（kg）。

X――炉料干基配比炉料湿基配比为：X（湿）＝X/（1－水份）根据理论配比，计算出碳材固定碳每降低1%，每吨电石大约多消耗10公斤碳素。

2.生产中，在进行电石生成反应的同时，进行着如下副反应：CaC2=Ca+2C-60.7kJCaCO3＝CaO＋CO2-178kJCO2＋C＝2CO-164kJH2O＋C＝CO＋H2-166kJCa(OH)2=CaO+H2O-109kJCa2SiO4=2CaO＋SiO2-121kJSiO2＋2C＝Si＋2CO-574kJFe2O3+3C=2Fe+3CO-452kJAl2O3+3C=2Al+3CO-1218kJMgO＋C＝Mg＋CO-486kJ上述反应大部分是原料中带进的杂质所引起的。

发生这些副反应时，不但要消耗碳材和电能，而且有碍电石生成的反应过程，对生产是十分有害的。

3. 原料中杂质的影响原料中的杂质主要包括氧化镁、氧化硅、氧化铁、氧化铝等。

当炉料在电炉内反应生成碳化钙的同时，各种杂质也进行反应：SiO 2+2C=Si+2CO-574kJFe 2O 3+3C=2Fe+3CO-452kJAl 2O 3+3C=2Al+3CO-1218kJMgO ＋C ＝Mg ＋CO-486kJ上述反应不仅消耗电能和碳材，而且影响操作，破坏炉底，特别是氧化镁在熔融区迅速还原成金属镁，而使熔融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量逸出时，其中一部分镁与一氧化碳立即起反应，生成氧化镁：Mg ＋CO ＝MgO ＋C ＋489kJ此时，由于反应放出强热形成高温，局部硬壳遭到破坏，使带有杂质（Si 、Fe 、Al 、Mg ）的液态电石侵蚀了炉底。

目录1、市场分析 (1)2、全封闭电石炉的工艺 (3)3、电石炉生产设备 (4)4、节电器在电石企业的应用 (5)5、自动控制节能系统 (5)6、效益分析 (5)7、结论 (6)8、整合计划进度表 (7)一、市场分析1．1、就目前国内外市场由于通货膨胀导致全球化经济危机，一场没有硝烟的经济战争正在兴起，我国面临着前所为有的危机与挑战，在这种全球化经济运行的情况下，也出现多种途径的发展机会。

欧盟高层会议所提出的观点是“整合创新”促进全球经济的振兴，根据我国处于发展中国家的经济情况，应结合我国实实际经济情况，利用国外的综合先进技术策略、个性研发策略、战略合作策略、政府主导策略、模块技术策略、连锁经营策略。

实现促进带动节能行业的稳步发展，形成经济管理推崇的“蓝海战略”。

1．2、国内节电市场的现状，由于国内各行业有30%左右的企业停产、减产、或关闭等实际情况，对现有的节能厂家都面临着同样的实际问题，单靠厂家各自独立的节能产品难以让终端企业接受，在这种全球化经济萎缩的情况，EMC节能形成了巨大的市场潜力，也是政府投资拉动内需最有效的切入点，做为我公司是节电行业的促进者，要抓住这次机会整合新技术达到主动开创新行业市场，确保公司在节电行业的地位，同时我公司可以获得短期、中期、长期的经济效益。

1．3、经过半年多对电石企业行业的了解，我国的电石企业有85%左右的是70年代的内燃式12500KVA以下的小炉型，每出一吨电石单耗电能为36000-38000度的用电，产品合格率在85-93%左右，操作需要有丰富实践经验的人员来控制，人为的因素较多。

而全封闭的电石炉每出一吨电石单耗电能为≤32000度的用电，与原有的内燃式炉子相比较节能率在11.1-15%左右，（不含余热回收，安装节电设备）就目前电石行业的全封闭的电石炉节电设备的应用，主要是采用高压功率补偿、低压风机变频、余热回收、自动化控制等手段，高压功率补偿、自动化控制系统电石炉厂家已采用。

25500——30000KV A电石炉生产工艺规程一、产品说明1、名称:学名碳化钙,俗名电石。

其中含碳化钙约65-85%，其余为杂质。

2、分子式：CaC23、分子量：64.1 C4、结构式：Ｃa5、基本理化性质 C5.1外观：化学纯的碳化钙几乎为无色透明的晶体，极纯的碳化钙结晶为天蓝色大晶体，其色泽颇似淬火钢。

工业碳化钙为不规则块状体，其色泽与纯度有关，有灰色的、棕黄色的、黑色的，碳化钙含量较高时呈紫色，其新断面呈灰色，若暴露在潮湿的空气中则呈灰白色。

5.2相对密度：电石的相对密度决定于碳化钙的含量、电石的纯度越高，相对密度越小。

5.3溶解度：电石不溶于任何溶剂。

5.4溶点：电石的熔点随电石中CaC2含量而改变。

纯CaC2熔点为2300℃，电石中CaC2含量一般在80%左右，其熔点在2300℃左右，CaC2含量为69%时，熔点最低为1750℃，影响电石熔点的因素取决于杂质的量和性质。

如图2所示：CaC2含量(%)图2 电石熔点与其中CaC2含量的关系5.5导电性：其导电性与电石纯度有关，CaC2含量越高，导电性能越好，当CaC2含量下降到70-65%之间时，其导电性能达到最低值，通常比电阻约120000欧姆／厘米3。

CaC2含量为94%时，通常比电阻为450欧姆／厘米3。

电石的导电性能与温度也有关系，温度越高，导电性则越好。

5.6化学性质：电石的化学性质很活泼，能与多种气体、液体发生反应。

⑴电石遇水分解成乙炔和氢氧化钙CaC2＋2H2O=C2H2+Ca(OH)2+126.96(kJ)该反应是在水过剩的情况下进行的。

⑵当CaC2过剩时，则除上述反应外还有如下反应：CaC2＋Ca(OH)2＝2CaO+ C2H2CaC2是一种强脱水剂，用饱和水蒸气分解CaC2时，也象用水分解它时一样。

电石在空气中能吸收环境水份而逐渐分解，放出乙炔气。

⑶粉状电石与氮气在加热条件下反应而生成氰氨化钙(石灰氮) CaC2＋N2→CaCN2＋C⑷氨、氯、氯化氢、硫等在赤热或高温情况下能与电石反应。

40.5MVA密闭电石炉物料配比和负荷平衡优化原则及方法电石作为基本化工原料，在化学工业中起着非常重要的作用。

XXX化工有限公司建设有8台40.5MVA全密闭电石炉，经过一系列优化，目前单台日产稳定在230～250t，电炉电耗(折标发气量300L/kg)达到≤3100kWh，综合能耗≤1t标准煤。

电石炉生产的总体原则是:“一满、二高、三平衡、四稳定”。

即:满负荷，高配比、高炉温，物料进出平衡、负荷与产量平衡、配比与质量平衡，电流电压比稳定、电极长度稳定、料面稳定、负荷稳定。

从“三平衡”的角度，运用配比这个最核心的工具来探寻电石炉的生产优化原则。

1 物料进出平衡在密闭电石炉内发生以下主化学反应:CaO+3C=CaC₂+CO↑-465.7kJ。

石灰和炭材混和，进入密闭电石炉，在电弧热的作用下，于2000℃左右生成电石，形成一个6层的料层结构，如图1所示。

图1 密闭电石炉内的料层结构维持好料层结构对稳定电石炉生产非常关键，而做好物料进出平衡，是维持好料层结构稳定的基础，其中顺畅出炉，建立起出炉量标杆，是最关键的因素。

电石炉的额定出炉量，即电石产能，与装备配置有关。

通常40.5MVA的密闭电石炉，设计产能为7.5万t/a、9.5t/h。

如出炉量偏低，则生成的电石积存在电石炉内，热平衡被打破，电极位置因电阻变小电流变大而被迫上抬，料面温度升高，同时易翻电石，损坏设备，只能降低生产负荷。

如出炉量过高，则料层结构发生破坏，出现空区，导致塌料，同样损坏设备。

同时因塌料改变料层结构，会使炉内反应状况恶化，生产平衡受到破坏。

较好的办法是，建立起出炉量标杆，始终围绕着标杆量进行出炉，对40.5MVA密闭电石炉，配备自动出炉机以后，以10±1t/h为合适。

要想出炉量合适，则必须有合适的配比。

较好的办法是，先采用较低的配比使出炉顺畅，给电极入炉和提高负荷创造条件，然后以电极长度和压放周期能够匹配作为标准回调配比，找到电石炉的最佳运行区间。

密闭电石炉生产工艺模板1沾化县富源电化有限公司第一章密闭电石炉生产工艺( 25500KV A)一、原料加工及输送流程1、原料焦炭25500KV A密闭电石炉对焦炭的需求:①颗粒度为10---25mm②固定碳≥84%③灰分<13.5%④挥发分≤1.5%⑤水分≤1.0%25500KV A密闭电石炉对兰炭的需求:①颗粒度为13---25mm②固定碳≥83%③灰分<12%④挥发分<10%⑤水分≤1.0%因外购的碳材水分较高、颗粒大小不一致, 兰炭水分≤10%、焦炭水分≤10%。

因此进炉之前对碳材进行筛分和烘干, 水分降至为小于等于1%、颗粒控制在10—25mm。

碳材加工和输送流程:2FQR-4流化床热风炉运行参数炉膛工作温度: 800-1000℃尾气温度: 20-180℃热效率: 95%燃尽率: 99%所需燃料电煤热值为: 4000-5500kcal/KG经电化厂生产统计, 每天满负荷烘干焦炭为260吨左右, 用煤约16吨左右, 如1台热风炉满负荷运行则每年用热值为4000-35500kcal/KG电煤5840吨。

格栅式转筒干燥机主要技术参数型号规格: GSZTJ2600× 0筒体内径: 2.6m筒体长度: 20m筒体体积: 106m3筒体转速: 3r/min筒体倾斜度: 3—5%最高进气温度: ≤800℃进料粒度: ≤30mm进料含湿量: 12-25%出料含湿量: ≤1%产量: 23-30T/h2、原料石灰25500KV A密闭电石炉对生石灰的需求:①GaO ≥90%② MaO ≤ 1.8%③SiO2≤1.1%④生过烧≤６%⑤颗粒度10---50mm电石原料氧化钙是煅烧石灰石生产的, 外购的石灰石经过筛分4后输送到混烧石灰窑中进行煅烧, 炉温控制在１１５０℃左右, 煅烧温度过高或出炉时间过长会产生过烧现象, 影响石灰在电石炉中的反应速度, 煅烧温度过低或出炉时间较短会出现生烧现象, 生烧部分进入电石炉中分解成氧化钙后参加反应导致电耗增加。

密闭电石炉工艺及设备概述一．产品 (4)1.1 简介 (4)1.2电石的化学性质 (4)1.3工业电石的组成 (4)1.4 电石的质量标准 (5)二．原料要求 (5)2.1 生石灰 (5)2.2 外购生石灰 (6)2.3 冶金焦 (6)2.4 兰炭 (6)2.5 电极糊 (7)三．反应原理 (7)3.1反应机理 (7)3.2关于电石－石灰的相平衡 (9)四．炉料配比计算 (12)五．密闭电石炉装置选择及参数计算 (13)5.1 电炉装置合理选型 (13)5.1.1国家行业标准 (13)5.1.2 目前国内炉型 (13)5.2 电气和几何参数的计算 (14)5.2.1 电石炉变压器 (14)5.2.2 二次电压计算 (14)5.2.3 二次电流计算 (14)5.2.4 电极直径 (15)5.2.5电极圆心圆 (15)5.2.6 电石炉炉体内径 (15)5..2.7炉膛深度 (15)六物料平衡计算 (16)6.1 设定工况 (16)6.1.1 操作情况 (16)6.1.2 物料分析 (16)6.2物料平衡计算 (16)6.2.1碳的平衡 (16)6.2.2 CaO的平衡 (16)6.2.3碳酸钙的分解 (17)6.2.4 水分的蒸发和分解 (17)6.2.5挥发分的分解 (17)6.2.6 氧化物的还原反应 (17)七．热平衡计算 (17)7.1 总收入 (17)7.2 总支出 (17)九．炉内电能 (19)十．密闭电石炉结构 (20)10.1炉体 (20)10.1.1炉壳 (21)10.1.2 炉衬： (21)10.2炉盖 (22)10.3电炉水冷系统 (23)10.4组合式电极柱 (24)10.5电石炉变压器 (26)10.6短网 (27)10.7加料系统 (28)10.8电极糊吊装系统 (29)10.9 电极壳 (29)10.10 液压系统 (30)10.11 炉底冷却 (30)10.12烧穿系统 (31)10.13出炉设施 (31)10.14 出炉除尘 (32)10.15 炉气干法净化 (32)10.16粗、净气烟囱及厂房排烟 (32)10.16 炉顶除尘系统 (33)一．产品1.1 简介化学名：碳化钙工业名：电石（英文名：Calcium carbide）分子式：CaC2分子量：64.101.2电石的化学性质电石的化学性质很活泼，在适当温度下能与许多的气体、液体发生化学反应。