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电石生产培训资料 2008年11月,目 录,一 电石生产概况 二 国外电石生产情况 三 我国电石生产情况 四 电石的物理性质和化学性质 五 生产电石所用石灰石 六 电石生产中的主要原料 七 炭素干燥 八 电石炉的分类与结构 九 密闭炉先进技术,一 、电石生产概况,电石工业诞生于上世纪末叶。当时的电炉容量很小，只有100300千伏安，且是单相，馈电线路既长又笨重，采用间歇操作，生产技术处于萌芽时期。所生产的电石只用于点灯，随后才用于金属的切割与焊接。 本世纪初，生产石灰氮(氰氨化钙)的方法问世后，电石生产向前迈进了一步。以后，由于相继发明了自动烧结电极和半密闭电石炉，电炉容量得以扩大，电石乙炔合成有机产品工业的兴起，促使电石生产再向前进。三十年代中期，世界电石总产量为210万吨。此时用于生产石灰氮的电石越为105万吨，几乎占总产量的一半，用于有机合成只占15%左右。,随着有机合成工业的迅速发展，电石工业更加兴旺起来。第二次世界大战以后，挪威和联邦德国先后发明了埃肯（EleKm）型和德马格（Demag）型密闭炉，接着世界上许多国家均采用这两种型试设计密闭电石炉。六十年代初，世界上建成密闭炉28座。世界电石总产量达到1000万吨。用于有机合成工业的占70%，而用于石灰氮的则下降到10%左右，这一时期是世界电石产业的极盛时期。,今后乙炔的来源有二：一是由天然气制乙炔及石油裂解制乙烯时副产乙炔；二是电石制乙炔。因此电石乙炔的发展前途，只要取决于廉价的电石和高技术生产，以充分利用废物和热能，大大降低电石的成本。,二、国外电石生产情况,日本、美国、联邦德国和民主德国等都是世界上电石工业较发达的国家。这些国家在电石工业极盛时期的年生产量都超过100万吨，技术装备和技术经济指标处于世界领先地位。 1.日本电石生产情况 日本电石工业创始于1901年，当时只有一座容量50千瓦的小型电炉。最初生产的电石只用于点灯，以后用于金属的切割与焊接。1908年日本开始生产石灰氮，因而电石工业迅速发展。1812年日本电石年产量只有1000吨，而年就超过10万吨。、以电石乙炔为原料合成乙醛和醋酸之后，又为电石扩大了市场。1941年日本电石年产量达到36万吨。,第二次世界大战（1941年）爆发以后，1945年日本电石年产量下降到14万吨。此后，随着乙炔化学工业的发展，电石生产又得到迅速恢复，年产量每年增长510万吨。1950年日本年产电石48万吨，1956年为100万吨。1967年达到183万吨，占世界第一位。这也是日本电石工业史上的最高水平。其后，由于生产醋酸、醋酸乙烯和聚氯乙烯等的原料路线由乙炔转变到乙烯，使电石的产量迅速下降。1967年日本生产电石的公司有18家，共有21个工厂。电石需要量的迅速下降和成本上升，使一些电石工厂关闭和转产，到1976年日本生产电石的公司只有5家、6个工厂，产量也减少到56万吨，相当于1956年的生产水平。,日本所生产的电石主要用于有机合成工业，如乙醛、醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇缩醛，聚丙烯腈、丁醇、辛醇、三氯乙烯等。其次是用于生产石灰氮。自从有机合成工业的原料路线由乙炔转变到乙烯以后，用于生产有机合成工业产品的电石减少到最低程度，以电石乙炔为原料的有机合成工厂大都转产。其次，电石需要量减少得较多的是肥料生产。与1965年相比，1976年石灰氮减少到43%。与其它肥料相比，石灰氮价格较高，且呈深黑色，使用时有不利之点，曾一度出现农民当中产生不愿使用石灰氮的倾向。最近似乎又重新认识到它的优点。在日本电石的一个新用途是用于钢铁脱硫，随着钢铁产量的增长，这方面的需要量也大幅度的增长。由于每吨电石需要消耗3000多度电，所以电力涨价对电石成本有很大的影响。主要原料碳材和石灰石的涨价也有很大的影响，不可忽视。,日本的电石生产技术比较先进。日本电石工业株式会社渔津工场最早从国外引进一座容量为28300千瓦的德马格型密闭炉。以后，新日本窒素和电气化学等公司又相继引进四座密闭炉，其中一座为德马格型，三座为埃肯型，以新日本窒素公司引进的一座42000千瓦的密闭炉容量最大。后来三菱、化成等四家公司结合德马格型与埃肯型密闭炉的优点，经过改良设计，又建成日本改良型密闭炉4座。1967年日本电石工业极盛时期，全世界共有密闭电石炉28座，而日本就拥9座，占世界总数的32%。,80年代日本电气化学公司与大同制钢公司共同研制成功出料机，使电石的出料实现机械操作。过去出料是最需要人力的操作，而且是在高温下繁重的操作。机械化后，只需要一个人就能操作，而且操作室有冷气设备，操作条件有了很大的改善。 为了利用原料加工所产生的粉末，日本电石工业界还研究出空心电极的技术，使电石成本再度下降。,日本电石生产有着先进的各项技术经济指标。例如日本电石工业公司某厂1981年的主要技术经济指标为： 电石发气量 300升/公斤 电能单耗 3050度/吨 焦炭单耗 550公斤/吨 为了生产优质的电石，日本各企业对原料的质量要求较高。例如石灰石中的碳酸钙含量高达97%以上，石灰中的氧化钙含量在95%以上，焦炭的固定碳含量在90%以上，给电石产提供了优良的条件。,2.美国电石生产情况 美国是世界上第一个生产电石的国家。早在上世纪末叶，就建成了世界上第一座容量为300千伏安的电石炉。最初生产的电石也只用于点灯。随着有机合成工业的发展，美国电石工业也得到迅速的发展。1965年美国电石产量达到100万吨以上，与日本，联邦德国和民主德国同时居世界首位。 石油化学工业兴起以后，美国将有机合成工业的原料，由乙炔转到乙烯，且以石油化学工业为主流，致使电石的生产量明显下降。1975年电石产量曾下降到23.5万吨。美国不但拥有丰富的石油资源，而且也有丰富的水利资源。所以美国在发展石油化学工业的同时，对电石工业也稍有照顾。近年来美国的电石年产量又回升到34万吨。,美国生产电石的企业有联合碳化物公司、太平洋电石公司等4家。在美国虽然电石产量下降了，但生产技术还在不断改进。1976年联合碳化物公司公布了一项专利文献，从中可以看出，美国的电石生产者将电子计算机运用于生产过程，又为世界电石生产发展史写下了新的一页。 该专利指出，在一座容量为23500千瓦的密闭电石炉上，采取了空心电极和过程电子计算机技术，能够通过过程电子计算机寻求生产最佳值，可达到提高生产能力、提高电石质量和降低消耗的效果。,（1）通过过程电子计算机和控制配料，在短时间内能简单准确地确定各种不同质地原料的配比。 （2）从原料配备到成品包装经过几道工序，间隔时间较长，用计算机可及时地克服人为调节的误差，使电炉按工艺规定的方法操作。 （3）通过过程电子计算机控制空心电极加料，保证操作顺利进行。 （4）通过电子计算机监控所有冷却水的变化。 （5）通过电子计算机监视和预测电极糊软化烧结情况。 （6）通过电子计算机可以测量，控制电极工作长度，并保持电石炉在恒定功率运行。,通过电子计算机不但能控制上述生产过程，而且能报告运行过程中数据和操作情况，可以将这些生产过程中最佳值记录，贮存起采。现将自动控制生产与常规生产的经济效果比较如下：,3.德国电石生产情况 联邦德国也是世界上生产电石较早的国家之一。1960年的电石产量为110万吨，目前已下降到79万吨。电石的用途与日本相同，主要用于有机合成工业，制造石灰氮，金属的切割与焊接，以及钢铁脱硫等。 自从联邦德国德马格公司于1952年建成第一座容量为20000千伏安的密闭炉和另一座容量为42000千伏安的密闭炉以后，世界上许多国家均采用了联邦德国德马格公司和挪威埃肯公司设计的密闭电石炉。,在联邦德国一家大电石公司克纳普沙克一格雷斯基姆（Knapsack Griascheim）的一家电石厂中有两座德马格型密闭电石炉，其容量为47700千伏安。其中一座于1955年建成，另一座于1958年建成。按该公司的数据，采用自动加料，合理的抽气系统以及其他技术改进，可使电炉的维护管理费用降低20%，电能单耗降低20%，焦炭单耗降低8%，电极糊降低20%该公司在克纳普沙克还改建了两座有功功率为27000千瓦的半密闭炉和两座有功功率为22000千瓦的开放炉。据该公司断定，生产能力的提高以及容量为47000千伏安（有功功率为42000千瓦）的两座新型电石炉在生产中积累的经验，可作出如下结论：当煤，电价格处于稳定的条件下，今后电石仍是化学工业所用乙炔的最重要原料。,用优质原料联邦德国另一家大电石公司是西多伊特斯歇卡尔克斯蒂克斯托弗韦尔（Suddeutsche-Kalkstickstoffweke）公司，有一座容量42000千伏安的德马格型密闭电石炉。该炉最大功率为35000千瓦，最大生产能力为日产电石255吨，单位电耗2940度，电石质量304升/公斤。焦炭中的固定碳含量为9194%，石灰中的氧化钙含量为96%。 80年代. 联邦德国伍德（UHDE）公司为某厂建成世界上最大的电石炉，其主要参数如下： 容量 75000千伏安（三台单相变压器） 型式 密闭型 电极直径 1500毫米 一次电压 22万伏 二次电压 260280伏 二次电流 14.5万安 功率因数 80% 日产电石 435吨 净化后炉气 10320立方米/时 联邦德国为了降低电石成本，开辟粉末原料的利用。从美国引进了空心电极技术，加以发展，即将粉料投入电极中心管。伍德公司利用的粉料已占总炉料的25%。这样既合理利用原料，又降低电石成本。通过空心电极采用特定办法，还能在一分钟内测量出电极工作长度，误差50毫 ，每天测定一次。在其他条件密切配合下，也作到了与美国联合碳化物公司一样能利用过程电子计算机进行自动控制。德国的电石工业为什么能在当今石油化学工业发达时期，仍然没有明显的下降，主要原因是采用了比焦煤价廉，灰分少，反应性能良好的褐煤做原料，大大地降低了电石成本。,三、我国电石生产情况,我国在解放前几乎没有电石工业，只是在某些采矿场建有几度小型电石炉，容量为300千伏安左右，生产的电石主要用于点灯。与国外电石工业相比，相差约半个世纪。 解放后,1948年在吉林建成了第一座容量为1750千伏安的开放炉，年生产能力为3000吨。抗美援朝战争爆发后,1951年在吉林建成第二座电石炉，容量与第一座相同。两年后，为适应国家经济建设的需要，又将这两座电石炉由1750千伏安改成3000千伏安和6000千安。1956年河北省下花园建成一座容量为3000千伏安的电石炉，1957年又从苏联引进一座容40000千伏安的长方形三相半密闭炉，在吉林建成投产。这时候全国电石总产量接近10万吨。 1958年以电石乙炔为原料的有机合成工业在我国兴起以后，电石工业才在全国各地普遍开花，许多城市纷纷建设电石厂。1960年全国共建成容量为10000千伏安的三相圆形开放电石炉13座，全国年生产能力超过35万吨。 据1983年的不完全统计，,全国共有电石炉433座，其中 小型炉：389座，以座数计占89.8%；以容量计占49.9% 中型炉： 41座，以座数汁占9.47%；以容量计占41.38% 大型炉： 12座，以座数计占0.73%；以容量计占8.72% 。在这433座电石炉中只有一座容量为40000千伏安的大型半密闭炉是长方形的，电极按一直线排列，其余都是三相圆形炉，电极按等边三角形排列。这些电石炉中除了两座大型炉采用冷却筒冷却电石外，其余均采用电石锅自然通风冷却电石。,四 电石的物理性质和化学性质,一 简 述 1.电石，其化学名称叫做碳化钙。碳化钙的分子试是CaC2,分子量为64.10，它的结构式是 2.化学纯的碳化钙几乎是无色透明的晶体，不溶于任何溶媒中。在18时相对密度为2.22。化学纯的碳化钙只能在试验室中制取，用加热金属钙和纯碳使其直接化合的方法而制得。极纯的碳化钙结晶是天兰色的大晶体，其色泽和淬火钢的颜色一样。 3.通常我们所说的电石是指工业碳化钙而言。它是在电石炉中用焦炭和石灰而制得。电石中除含大部分碳化钙外，还含有少部分其它杂质。这些杂质都是原料中的杂质转移过来的。 反应方程式为: CaO+2C=CaC2+CO-11.13千卡 CaC2+H2O=Ca(OH)2+C2H2,二.电石的物理性质 1.电石的外观为各种颜色的块状体。其颜色随碳化钙的含量不同而不同，有灰色的、棕黄色的或黑色的。电石的新断面呈灰色，当CaC2含量较高时则呈紫色。若电石的新断面暴露在潮湿的空气中，则因吸收了空气中的水分而使断面失去光泽变成灰白色。 2.电石的相对密度决定于CaC2的含量，随着CaC2含量的减少，电石的相对密度则增加。也就是说电石的纯度越高，相对密度越小。 3.电石的熔点随电石中碳化钙含量改变而改变，纯碳化钙的熔点为2300，工业产品电石中碳化钙含量一般在80%左右，其熔点常在2000左右。碳化钙的含量69%的混合物的熔点最低，即1750。碳化钙的含量继续减少时，熔点反而升高，后来又降到1800，此温度相当于含碳化钙的35.6%的混合物。在此二个最底熔点（17501800）之间有一个最大值1980，它相当于含碳化钙52.5%的混合物。随碳化钙含量的继续减少（即底于35.6%）混合物的熔点又升高。 4.电石能导电。其导电性与电石纯度有关，碳化钙含量越高，导电性能越好；反之，碳化钙含量越低，导电性越差。当碳化钙含量下降到7065%之间时，其导电性能达到最低值。若碳化钙含量继续下降，则其导电性能又复上升。 与温度也有关系，温度愈高，导电性则愈好。,三.电石的化学性质 1.在没有任何水分的条件下，将电石在氢气流中加热至2200以上时，就有相当量的乙炔发生 CaC2+H2Ca+C2H2 这时所生成的金属钙在2275开始升华 2.干燥的氧气在高温下能氧化碳化钙而生成碳酸钙。 3.粉状电石与氮气在加热条件下反应而生成氰氨化钙 CaC2+N2CaCN2+C 4.氯只有在加热时才和碳化钙反应。干燥的氯在250时和碳化钙反应，这时物质剧烈发热而生成氯化钙和碳。溴对碳化钙的作用则更加猛烈。 5.硫的蒸汽和碳化钙反应生成硫化钙CaS和二硫化碳CS2。此反应在500时进行得很剧烈；这时，除了硫化钙以外还生成碳和少量的CS2。在250时则生成大量的CS2。 6.将氨通入粉状电石，在500到600时氨就分解成氮和氢。在650时则开始进行副反应而生成氰氨化钙CaCN2和氰化胺NH4CN. CaC2+4NH3CaCN2+NH4CN+4H2 7.磷和碳化钙反应生成Cz3P2;而砷和碳化钙反应则生成Ca3As2.在这两种情况下均产生石墨状的碳.硅和硼就是在白热时也不与碳化钙发生反应.硼酸酐能与碳化钙反应生成硼化钙. 8.干燥的氯化氢在低温事不与碳化钙反应,而加热到赤热时就进行反应而析出碳, 氢和乙炔.,9.乙醇和碳化钙反应生成醇化. 10.纳,镁和锡在赤热时也不与碳化钙反应.铁在赤热时与碳化钙反应而生成铁钙合金.在赤热温度下碳化钙与碱金属的氟化物互相作用而生成碱金属的碳化物. 11.碳化钙能还原铅、锡、锌、铁、锰、镍、钻、铬、钼、及钒的氧化物,而得到的主要产物是钙的合金.氧化铝可被碳化钙还原成金属铝.但长时间加热时还是可以生成碳化铝. 12.当碳化钙与重金属盐类的水溶液作用时,就生成这些金属的碳化物.例如: 2CaC2+2CuCl2+2H2O=Cu(OH)2+2Czl2+C2H2 用稀醋酸处理上述生成物时可沉淀析出相当量的碳化铜.用同样方法,可由汞、铁、镍、钻及锰的氯化物制得这些金属的碳化物. 13.硝酸银与碳化钙被水分解时生成乙炔.它不仅能被液态的或气态的水所分解,而且也能被物理的或化学的结合水所分解.这就是碳化钙能被用作强烈的脱水剂的道理. 碳化钙被水分解的反应可用下表示: CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 只有在水过剩的条件下,也就是将碳化钙浸于水中时,反应才依上试进行. 如果用滴加的水来分解碳化钙,也就是碳化钙过剩时,则除上述反应外还发生如下反应: CaC2+Ca(OH)2=2CaO+C2H2 这个反应式也足以说明碳化钙是一种强脱水剂. 用饱和水蒸气分解碳化钙时,也像用水分解它一样.有足量水蒸气存在时生成氢氯化钙.蒸汽的温度超过200时则生成氧化钙.在赤热的高温下,除了碳化钙的加水分解反应之外,还发生所生成的乙炔的分解. 由乙炔出发,能合成的物质太多.,五 生产电石所用石灰石,我国石灰石矿蕴藏量十分丰富，分布很广，质量各异。据不完全统计，最好的石灰石碳酸钙含量在97%以上，最坏的在9194%。根据石灰石质量的不同，各有不同的用途。碳酸钙含量在94%以上的石灰石用于生产电石，低于94%的则用于生产水泥。 石灰石普遍地存在于大自然界的矿物中，由碳酸钙所组成，其中包含氧化钙56%及二氧化碳44%。 在自然界所遇见的石灰石除了碳酸钙以外，还含有许多杂质。石灰石中所含的杂质主要的是二氧化硅、氧化镁、氧化铁、氧化铝，硫和磷。石灰石的比重决定于它的成份和气孔率，约为2.6% - 2.8 % (完整而坚硬的石灰石).石灰石不吸收水份且耐寒冷。在纯水中几乎不溶解， 对石灰石的要求，除化学组成外，外观和粒度也是很重要的。一般要求表面柔软、颜色均一，杂纹较少，粒度在60150毫米范围内。我国采掘石灰石方法大多为手工采掘或半机械化采掘，可以挑选合格的粒度，也可以拣出废石。某些采用机械化采掘的大矿场，没有完善的粒度分级设备，粒度的差距较大，废石也不挑出来，对石灰生产有一定的影响。,通常制造电石用石灰石多采用碳含酸钙!96%以上的石灰石。如果我们操作时非常注意 的话，则100份石灰石可以烧得56份氧化钙。烧制后生石灰的杂质增加了。例如石灰 石中含1的杂质带到生石灰中则为1.8。 在配合原料中含碳素较多的情况下，氧化硅能被还原为金属硅，与炉内的气体一同放出来。生石灰与碳素原料中几乎都含有氧化铁，当使用这种原料时，氧化硅与铁化合生成硅铁沉淀于炉底。在这种情况下多消耗电能。因此制造电石所采用的石灰石中氧化硅的含量不能超过1%。 氧化镁也是有害的杂质，因为有它在场时电炉内生成耐高热的矿渣，在这种情况下得到的电石也是耐高热的，不容易由炉内流出来。氧化镁在炉内也要被还原，增加了电能和电极的消耗。因此石灰石中氧化镁的含量不应该超过1%。 石灰石中含有氧化铝也能生成耐高温的电石，影响电炉不小。氧化镁与氧化铝之总共含量不能超过2%。 有些石灰石含有大量泥土，如泥灰岩或白云石，因其中含有大量氧化镁的原故，故不适于作为制造电石之原料。磷是石灰石中最有害的杂质，它在电炉中生成磷化钙。此物随电石加水分解而放出磷化氢，是一种剧毒的气体，混于乙炔中有引起自燃之危险。所以制造电石用的石灰石对其含磷量之要求非常严格。按照乙炔之规格含磷化氢不能超过0.06% 。所以制造电石所用之石灰石含磷（P）量不能超过0.008%。,若石灰石中含有石膏，则制得之电石含有硫化钙杂质。此物当电石加水分解时放出硫化氢气体，混于所得到的乙炔中。当乙炔燃烧时硫化氢气体变为二氧化硫气体，对于金属有腐蚀作用，且有害于工人的身体健康。乙炔中含有之硫化氢气体不能超过0.15%。所以石灰石中硫之含量不能超过0.1%。 制造电石所采用的石灰石其成份如下： CaCO397-98% MgO1%以下 SiO21%以下 Fe2O3+AI2O31%以下 P0.008%以下 S0.1%以下 除了石灰石的化学成份外，物理性状也很重要，其中最重要的一个条件就是结晶体构造要紧密。因此可保证制得之生石灰含细末之百分率最低。石灰石的颜色也很重要，有白色、黑色、浅灰色、深灰色及棕红色等种。颜色最好要一致，杂色和花纹都是较次的石灰石。无论甚么颜色，表面都应该是柔软而无光泽的。 煅烧石灰石时对于它的块状也要特别注意。通常在井式石灰煅烧窑中多采用80-150毫米大小的石灰石。所以在投入石灰窑以前都必须加以破碎和挑选。小块石灰石（也叫做碎石）可用于土木工程或建筑道路。 石灰石可以用敞车运输，在石灰煅烧窖附近露天场地上放置保存。为了电石生产工作顺利地进行，应该采用质量均匀的石灰石。在建筑新电石企业以前，要慎重而周密地考察和勘探石灰右矿之质量及其储藏量。所以选择石灰石质量非常重要。,六 电石生产中的主要原料,(1) 石灰 我国电石工厂大多数自己生产石灰，一般采用竖式混烧窑。煅烧石灰石用的燃料，以焦炭为主，其次是白煤（无烟煤），也有采用烟煤的，这是极少数。最大的竖式混烧石灰窑直径5米，高27米，日产石灰250吨，这种石灰窑适用于大型电石炉。中等容量的电石炉宜采用3米，高20米的竖式混烧窑，日产石灰100吨。小型电石炉宜采用直径2米，高12米的竖式混烧窑，日产石灰25吨。 除了竖式混烧石灰窑外，还有采用气烧石灰窑的。我国已经建成的气烧石灰窑有多座。一是正压操作的气烧石灰窑，这种型式的气烧窑不能采用小块石灰石，窑下密封要求甚严，气烧石灰窑还可以利用电石炉气做燃料，可以降低电石成本，这是今后电石工业发展的方向。 我国大型石灰窑从原石进厂到石灰出窑，全部采用了机械化操作，特别是在投料与出灰操作上，采用了电气自控原件，并配合工业电视做到了自动化操作。但在工艺条件控制方面没有完全实现全自动化控制，这是急待改进的，否则只能起到局部的作用。 生产电石用的石灰，要求活性要好， 密闭电石炉石灰质量要求： CaO 92% MgO 1% SiO2 15% AI2O3 2% S 15% P 0.008% 粒度 845mm 生过烧 6% 粉料 2%（8mm 石灰粉）,（2）碳素原料 1.焦炭 我国电石生产所用的碳素原料大多数采用冶金焦炭。多数都是向钢铁公司或焦化厂购买冶金焦炭，一般是混合块焦，有的工厂采用钢铁厂的下脚料（碎焦），少数工厂采用土法生产的焦炭。 作为生产电石用的焦炭，灰分含量要少，固定碳要高。实际上我国电石工业所采用的焦炭，固定碳偏低，灰分偏高。通常混合块焦的灰分含量为1416%，固定碳含量在8284%；土焦的灰分含量为1719%，固定碳含量为7882%；土焦的灰分含量为2026%，固定碳含量为7278%。一般说来，焦炭质量都偏低，今后有待提高。 密闭电石炉焦碳质量要求 C（固定碳）84% 灰份 14% 挥发份 2% S 0.8% P 0.04% 水分 1%（入炉含水率） 粒度 525mm 粉料 3%（5mm 焦炭粉）,2.无烟煤 我国电石工厂大多数采用冶金焦炭为原料，但也有少数工厂就地取材，采用无烟煤为原料。这些工厂使用的无烟煤质量不太理想，固定碳含量不高，粒度偏小，且混有大量粉末，使操作条件恶化，炉面温度高，有时出现喷料现象。不过这些工厂的生产工人在操作中采取了一些措施，克服了不少困难，开放炉使用这种原料生产电石，各项技术经济指标还不算坏。今后应选择固定碳含量在84%的无烟煤与焦炭混合使用，对电石生产更为有利。因为无烟煤的比电阻较大，可以弥补焦炭比电阻小的缺陷，与焦炭混合使用，会得到更良好的经济效益。 密闭电石炉用优质无烟煤质量要求 C（固定碳）82% 灰份15% 挥发份 4% S 0.8% P 0.04% 水分 1%（入炉含水率） 粒度 1030mm 粉料 2%（10mm 煤粉）,3.石油焦 石油焦的优点是含灰分极少，比电阻较大，对电石生产较为有利。但因其含有挥发分，如完全采用石油焦则在电石炉的料层表面，会发生结块现象，使物料不易沉入炉膛熔池内。所以只能将石油焦掺入焦炭中使用。有些工厂生产上已经采用了部分石油焦（ 20%左右）生产成绩较好。但因我国生产的石油焦大多采用延迟法，碎末太多，机械强度差，使用起来也有一定的困难，目前还没有普遍推广。如能供应含粉末少的块状石油焦，与焦炭混合使用，则对电石生产是十分有利的。,(3).电极糊 连续式自动烧结电极（简称自烧电极）是由电极糊和铁壳组成的。电极铁壳是用厚12.5毫米的钢板卷制而成的，其中装有铁拉筋（铁翅），以增加电极的强度和导电性。电极铁壳装在电极夹持器内，然后将电极糊装填铁壳内（密闭炉用电极糊粒径100mm）。这种电极在电石炉内工作时是要不断消耗的，所以需要继续不断地下放电极，以资补充。当电极下放到导电颚板下部时，经过1000左右的高温焙烧，使电极糊碳化而成电极。因为电极铁壳可以在电炉不停电的情况下继续焊接，电极糊不断地向铁壳内加入，而且又是在电石炉内烧结而成的，所以叫做连续式自动烧结电极。 连续式自烧电极既是电炉中的重要组成部分，又是电炉的心脏，它起着导电和传热的作用。因此，对电极糊应有一定的技术条件和使用要求。 电极糊中灰份含量要求越低越好，但限于原料来源，一般要求开放糊不高于10%，密闭糊不高于5%，灰份过高，会使强度差，电阻大、电耗高、相应电极消耗量也高。因此，灰份也是电极糊的重要指标之一。,电极糊国家标准,七 炭素干燥,焦炭中所含水分一般在1015%，密闭炉和半密闭炉要求焦炭中的水分含量不超过1%，所以必须进行干燥。开放炉大多数没有采用干燥设备，只有少数开放炉为了改进操作，采用了简单的干燥设备。 目前我国采用的焦炭干燥方法有两种类型；一种是卧式回转干燥筒，用煤气或烟煤燃烧所产生的火烟加热物料，干燥筒的入口温度控制在600800，这种干燥筒的缺点是操作温度高，设备易变形，由于焦炭在筒内旋转，产生的粉末较多，直径2米的干燥筒，每小时生产能力为15吨。另一种是立式固定干燥器，用煤气或烟煤燃烧所产生的火烟，混入大量的二次空气，使烟气温度控制在200300之间，几乎是用大量的暖风干燥焦炭，所以设备使用寿命较长，焦炭自上而下，不经过旋转，产生的粉末较少。高10米的立式焦炭干燥器，每小时生产能力为15吨。以上两种设备都能将焦炭中的水分从15%降到1%以下，合乎生产电石的要求。 除了以上两种类型的焦炭干燥器以外，某些工厂在开放炉上因地制宜地搞了一些简易设备。有的采用炉面烟气的废热，有的采用电石锅的废热。由于热源的不同，有的采用圆柱型干燥器，有的采用隧道式干燥器。这些设备能将焦炭中所含的水分由15%降到5%左右。,八 电石炉的分类与结构,一、电热装置的分类 电弧炉即是用电弧发生的热来进行加热的装置。这种电炉主要用于熔炼黑色金属，有色金属、各种铁合金以及制造电石和黄磷等。 (一)根据加热方法的不同进行分类: （1）间接电弧炉。或称间接加热炉，即电弧是在电极和被加热物体间保持一定距离而燃烧。这种电炉的加热，几乎完全依靠电弧的辐射热来实现。这种电炉大多数用于熔炼有色金属。（一般是金属）之间形成的。这种电炉的加热是依靠电弧的辐射和电流通过被加热物体而生成的热来实现的。它主要用于熔炼钢及可锻铸铁。 （2）闭弧式电弧炉。其电弧在电极周围的固态炉料层下面燃烧，因此电流可以平行于电弧而通过炉料。所以，这些电炉是电弧炉与直接加热的电阻炉的联合，也叫做电阻电弧炉。但按其本身的构造，这种电炉更近于电弧炉，而距电阻炉较远。它主要用于熔炼铁合金、制造电石、黄磷和其他产品。 （3）直接电弧炉。或称直接加热炉。在这种电炉内，电弧是在电极和被加热物体（一般是金属）之间形成的。这种电炉的加热是依靠电弧的辐射和电流通过被加热物体而生成的热来实现的。它主要用于熔炼钢及可锻铸铁。,(二) 以容量分类,(三),以炉盖型式分类; (1)开放式电石炉 开放炉工艺流程示意图。符合电石炉要求的石灰和焦炭分别运至贮斗（1），用自动称重秤（2）按规定配比进行配料，炉料由皮带输送机或吊车运至电石炉上料仓（3）内，经投料管（4）向电石炉（5）内投料。 贮斗；2-自动秤；3-料仓；4-料管；5-电炉；6-电炉变压器；7-短网；8-软铜线；9-电极；10-卷扬机； 11-电石锅； 12-小车； 13-大吊车； 14-冷却平台； 15-颚式破碎机；16-斗式提升机；17-电石贮斗 经过电极电弧热和炉料电阻热使炉料反应生成电石。电石生成后，定时出炉，放至电石锅中，由电动牵引车将载运电石锅的小车拖到冷却室，经过冷却后，用大吊车将电石块吊至冷却平台冷却 , 冷却8-16小时左右，然后再用吊车将电石块吊至颚式破碎机进行破碎，破碎后的电石块经过斗式提升机送至电石贮斗,进行装桶或用其它运输工具送出。,(2)半密闭炉： 我国只有一座从国外引进的40000千伏安大型半密闭电石炉，已经生产二十多年了，由于电极排列得不等距，各相功率相差悬殊，再加上电极间料层中放置吸气罩，使料层结构不稳固。炉面尚有燃烧的火焰，难于实现投料自动化。各项技术经济指标比较落后。这种型式的电炉是开放炉发展到密闭炉的过渡型，但以是目前使用最多的电石炉.下图所示为20000千伏安三相半密闭炉工艺流程示意图。将石灰白料罐运至破碎机进行破碎，破碎后的石灰经提升机和固定筛筛分之后，进入贮斗。合格的焦炭则装入贮斗中。石灰和焦炭经过自动秤称量配好炉料后，再经链斗输送机送至炉料贮斗，然后定时用摇摆加料器将炉料投入电炉内，。110千伏高压电经过电炉变压器变成低压后，经过水冷才铜管母线，软铜线，导电铜管和导电颚板导入电极。因为这种母线可承受较大的电流密度，故可节约大量铜材。电极的升降用油压升降机带动。压力的来源由油压装置供给。炉料经电热加热而生成电石。炉内三相电极间放置吸气罩，用以抽出炉内反应生成的二氧化碳气体和粉尘，并经过炉气净化设备加以净化排空。电石炉出炉口用烧穿装置烧穿。烧穿装置的电源用电石炉变压器的一相或专用的烧穿变压器供电。出炉时，熔融电石从炉眼流出来，经过流料槽（炉嘴）进入冷却筒，在这里进行冷却和破碎。由冷却筒尾卸出来的电石块（80毫米以下）用提升机，送入贮斗贮存。最后用皮带输送机送往包装或乙炔发生站。,(3),密闭炉： 我国在90年代初共有13座密闭炉，有7座是从国外引进的，其中容量为35000千伏安，三相圆型密闭炉。该炉共有三个出料口，炉体可以旋转，采用电石锅冷却电石。另一座容量为,40000伏安（设计容量为38000千瓦）的密闭炉，是参考国外资料，结合我国实际情况而设计的三相圆型炉。该炉只有一个出料口，用冷却筒冷却电石。其余11座密闭炉都是我国自己设计的三相圆形，容量为500025000千伏安。前两座大型密闭炉采用喷雾洗气机清洗炉气，后11座密闭炉有的采用文丘里管清洗炉气。近年在密闭炉炉气处理采用干法净工艺。 下图35000千伏安三相圆形密闭炉工艺流程示意图。,由原料加工处理工序送来的合格的焦炭和生石灰分别贮存于原料贮斗内。每个贮斗下面均有一台自动秤，每两台自动秤连成一组，一个称石灰，另一个称焦炭。每秤的倒空由电气控制，使其同时倒料，而每台秤的倒空次数由冲击计数继电器计数。石灰和焦炭用自动秤按规定比例称量后，经链斗输送机将炉料送至皮带输送机，再运到环斗加料机向环形料仓加料。从环形料仓下部的投料管把炉料投到电石炉内。电流由电炉变压器，经短网。集电环、软铜带和导电颚板导入电极。炉料在电石炉内靠电弧热、电阻热和一氧化碳带出的显热，加热到1900-2200而成电石和一氧化碳。电石由出炉口流出。在正常生产时，炉料经常充满投料管，并在料仓内维持在低工作料面以上。投料管直接插入炉盖内，投料管的端头与熔池上层的疏松料面接触。当炉料下沉时，继续补充炉料。共有16根投料管，其中3根专供投调和料（石灰或焦炭）之用，必要时用以调整电石炉。电石炉使用功率由电极的升降和电压级数的切换来调整。切换电压在有载情况下进行。,电极的升降用油压升降机带动。压力由油压装置供给。 . 全密闭电石炉中含有大量的CO、氢气、甲烷等可燃气体，还含有相当数量的焦炭，这些物质如完全燃烧将产生相当大的热量；另外炉气温度很高，含有的物理显热也不少。以30000KVA全密闭电石炉为例，实际上可利用热量为高达700万Kcal/h，相当于每台炉每年节约9000吨标准煤。如果炉气中的一氧化碳去做甲醇、二甲醚，经济效益则更加可观。,2.1 炉气的基本参数 2.1 炉气量：约375Nm3/t电石； 温度： 正常600-800， （瞬时）1000 热值： 1100012000KJ/Nm3， 全密闭电石炉炉气一般成分分布情况如下： CO-6895%； N2-13%； H2-13%； CO2-25%； H2O-1%； CH4-24%； 焦油，氰化物等； 粉尘含量： 20200 g/ Nm3 粉尘的主要成分,烟尘粒径分布,2.2 炉气的特点 全密闭电石炉炉气是最复杂的工业炉窑气体之一，主要的问题是工况恶劣且极不稳定。炉气量、温度都存在波动；炉气内含有焦油，它在一定温度下凝结，粘结在净化的系统的设备当中，导致装置损坏失效。炉气中含尘量大，粉尘不易捕集，具有粘、轻、细不易扑集的特点。 干法,但是，这些密闭炉生产电石的各项技术经济指标，都赶不正开放炉二十多年来所创造的成绩。其主要原因是：原料质量较差，具体表现在纯度低，杂质多，粉末多，活性不好，这样的原料会导致料面烧结，透气性不好，产生红料层和熔洞，结果出现炉盖温度偏高，进而导致炉盖和电极零部件的烧损，停炉次数增多，设备利用率低，其次是电极糊质量还不是高标准的，电极消耗量较大，电极焙烧速度跟不上消耗速度，再加上电极压放系统故障多，导致电极折断事故多，第三是操作不正常，炉压不稳定，负荷波动大，第四是电极不能深入料层内，生产效果较差。这些都是密闭炉当前需要解决的问题。,九,密闭炉的优势与先进技术; 1.大型密闭电石炉的优点 建设大容量的密闭电石炉与建设总容量相同的几台中、小容量的电石炉相比，有如下优点： 1）大型电石炉相对占地少； 2）大型电石炉与中小型电石炉对各生产岗位需要人员数量基本相同，故其相对劳动定员少； 3）大型电石炉更易于高水平自动化控制； 4）大型电石炉具有易于综合环境治理等优点； 5）大型电石炉相对投资较少； 6）反应生成的CO气体经除尘净化后，便于集中作为气体燃料及有机合成工业的原料，使能源得到综合利用； 7）密闭电石炉电化学反应在密闭的炉盖下进