电石生产工艺操作规程

1 电石生产工艺操作规程讲解电石生产工艺操作规程讲解 主讲人 赵永 培训时间 2006 年 3 月 18 日和 8 月 15 日 一 目的 一 目的 为了电石生产过程的控制 在受控状态下生产和满足本公司电石生产的工 艺要求 制订电石生产工艺操作规程 二 适用范围 二 适用范围 此生产工艺操作规程适用于宁夏兴平精细化工股份有限公司生产过程中原 料 配比 运料 投料 冶炼 出炉 化验分析 冷却 包装 出厂等范围 三 工艺流程图 见附件三 工艺流程图 见附件 四 过程控制 四 过程控制 4 14 1 原料原料 4 1 14 1 1 兰碳兰碳 兰碳是在矿热炉冶炼中主要的原料之一 而且还是化学反应中的导 电体 导热体 因此它的组成的粒度的大小 直接影响电炉的操作 生产电石 用兰炭应符合下列要求 固定炭 81 灰份 8 挥发份 8 水份 14 粒度 18 28mm 粒度的 合格率要求在 85 以上 4 1 24 1 2 无烟煤无烟煤 电石生产中适用软质半软质 要求固定碳含量高 灰份小 无烟煤的比电阻大 所 以在兰碳中用 15 30 的无烟煤比较适合电石生产 无烟煤的质量要求 固定碳 85 挥发份 10 灰份 8 水份 5 4 1 34 1 3 白灰白灰 白灰是电石生石的主要原料之一 属易分解 应严防潮湿或雨水的浸泡 有条 件应当罐装贮藏 时间为夏季 1 2 天 冬季 2 4 天为宜 电石生产中的氧化钙应符合下列要求 氧化钙 90 氧化镁 1 6 生过烧 10 2 粒度要求 45 100mm 粒度的合格率要求在 90 以上 4 24 2 原材料的验收及控制原材料的验收及控制 4 2 14 2 1 验收验收 进厂原料必须经质检员外观验收合格 外观要求 粒度要求 水份含 量的初步检验合格后 指定卸位置 注明产地 厂家标示 若新换产地厂家的原 料必须先经过化验分析合格后 方可卸车 对固定客户的原料经过外观验收后 可以先卸车后化验 及时掌握质量动态变化 接近控制指标时 质检员应向原 材料供应部门发出 蓝色警告 并以书面形式下达 确保进入原料合格率 98 以上 杜绝不合格原料进厂 4 2 24 2 2 破碎 筛分 破碎 筛分 鉴于目前市场供应的原料粒度较大不符合电炉冶炼的粒度要求 本厂采用 挤压式破碎方式振动式筛分方式对原料进行二次加工 白灰的破碎粒度要求 45 55mm 符合工艺生产的要求 白灰 兰碳粉沫的 筛分要求 因白灰 兰碳粉沫的筛分会影响炉料的透气性 容易造成棚料 塌 料 直接影响生产 所以要尽量采用 2 5mm 孔径的筛网将白灰 兰碳中的粉沫 筛分 有利了正常的生产 所有的兰碳经过筛分烘干 白灰经过破碎和筛分方 可使用 4 2 34 2 3 烘干烘干 兰碳烘干要求及过程 干燥的过程实质是被除去水份 从固定物料中转移 到气箱中 必须使干烘物料表面上的蒸气压超过炉介质蒸发过程 达到烘干的 目的 兰碳潮湿水份超标 会直接影响电极炉及电质的质量 烘干后的兰碳水 份要求达到 5 五 电极糊五 电极糊 5 15 1 电极糊的控制项目有固定碳 挥发份 灰份水份等 一般只要求分析挥发份 灰份和水份三项就可以把四项全部计算出来 根据不同的季节变化挥发份必须控 制在一定的范围内 自 4 月 10 月挥发份应控制在 11 11 5 10 月 4 月挥发 份应控制在 10 5 11 5 25 2 挥发份太高时 会造成下列不良后果 3 A 不易烧结 强度差 容易造成电极软断 B 收缩性大 强度也差 又可能发生硬断 C 氧化快 电极糊消耗快 D 容易分层烧结成异形 下放电极危险 5 35 3 如果挥发份过低时 会造成下列不良后果 A 过早烧结 强度差 容易硬 断 B 粘性不够 强度差 容易硬断 6 6 配料 配料 石灰和碳素原料构成电炉料 炉料的配比掌握正确与否 对于电炉操作有 很大的影响 通常炉料配比是以 100 公斤石灰为基础 然后再配加一定数量的碳素原料 6 16 1 炉料配比的计算方式 电石生成的反应为 CaO 3C CaC2 C0 CaO 分子量为 56 C 3 12 CO 64 纯度 100 按照上式计算得出 理论上制得一吨电石需要消耗纯氧化钙 875 公斤 纯碳 素 C 563 公斤 计算方法 1000 公斤电石所需纯氧化钙 1000 64 56 875 公斤 1000 公斤的电石所需纯碳素 氧化钙 1000 64 36 563 公斤 纯炉料的配比为 563 875 100 64 3 生产纯电石炉料配比是 100 公斤 需要纯石灰 100 公斤 纯碳 64 3 公斤 在 2 个由计算炉料的配比方法 必须考虑原料中杂质含量 以及在生产过程中物料 的损失 数量等因素 计算公式 炉料配比 X 3C CaC2 100 C B F CaO CaC2 100 A B D E 将碳的原子量和氧化钙 碳化钙的分子量代入上式则得到 X 36 64 100 C B F 56 3 C B F 4 56 64 100 A B D E 87 5 A B D E 式中 A 石灰中所含氧化钙 CaO B 电石的成价 CaC2 C 碳素原料中所含的固定碳 F C D 电石中游离氧化钙的含量见表 E 投炉石灰损失量 F 投炉碳素原料原料的损失量 据测定损炉白灰损失量 E 为 7 碳素原料的损失量业 F 4 上式的配比计算为碳素原料中无水份的配比称为干基配比 炉料配比式 湿 干基配比 1 水份 发气量 L KgCaC2 游离氧化钙 280L Kg75 2316 300L Kg 80 612 310L Kg81 3610 320L Kg83 998 270L Kg72 5418 6 26 2 配误差要求配误差要求 A 人工运料电子计量允许误差 0 5Kg B 自动上料系统电子传感允许误差 1 0Kg 6 36 3 运料分自动上料和人工上料两种方法 原料上料皮带为 1 皮带 大 角皮 带为 2 皮带 三层皮带为 3 皮带 1 炉 3 炉电极为 4 皮带 1 炉 1 电极皮带为 5 皮带 兰炭配料称为 1 路配料称对应北侧变频器 白灰配料称作为 2 路配料称 对应南侧皮带称 6 46 4 运行次序运行次序 5 皮带 4 皮带 3 皮带 2 皮带 依次开机试 转在试转过程中进行 5 巡视检查 调整 在无刮皮带及严重绝编情况下方可以开启配料皮带称 进行炉面 上料 7 7 炉面操作炉面操作 7 17 1 投料方法分为 一次投料法 分次投料法 多次投料法 连续投料法 本厂 采用多次投料法进行生产 多次投料方法使哪里出现明孤 就在哪里少量投料保持料面一定的高度 投料不分炉次 不分出炉不出炉 只要有明弧就投料 按规定的时间定时出炉 不出现明弧时可以不投料 这种方法属间断投料 这种方法不充许明孤操作 7 1 17 1 1 闭孤操作闭孤操作 电石生产是在电石炉内的电能转换热能 然后再用热能直接加热物料而产生 的化学反应 闭孤操作选用多次投料法 要做好以下几项工作 A 要选择合适的电气参数 使电极适当插入炉内的深度 B 想办法增加炉料的比电阻 减少炉料中的粉沫 增加炉料的投气性 电石炉即使闭孤电孤炉 按其工艺生产特性 应该进行闭孤操作 孤光不能外 露 料层结构应形式一个完整的体系 炉料能有秩序的一次沉 有条不紊的进行反 映 要始终保持稳定而完整的料层结构 孤光不外露 炉面辐射热损失少 保持高 炉温 提高热效率 从而增加产量 提高质量 降低电耗 使电极按正常程序焙烧 做到焙烧量与消耗时达到平衡 7 1 27 1 2 料层结构图料层结构图 7 1 2 1 图 电 级 6 料层料层 A A 在皮层发生炉料被逸出的气体 预热及碳素原料所含苞欲放的水份 蒸发 蒸发镁与硅等金属蒸气大部凝结成氧化物 在此层的下部分常常生成硬壳 深度不易过大 取决于炉料的导热性 炉层炉层 B B 相互扩散层 此层的炉料含有少量的碳化钙半熔滴物 再此层中氧 化钙与碳相互扩散 反应层反应层 C C 是生石灰和固体碳素原料及半成品的半溶 物质 以疏 状态存在 其中充满了钙蒸气 氧化碳 在此部分由于被其上部的氧化钙和碳的相互扩散 层 即透气性不好硬壳所覆盖 且在其内部气体压力的传递即迅速 在此部分不进 行的一系列反应 CaO C CaO C 扩散 CaO C 扩散 Ca 气态 CO Ca 气态 2C CaC2 其中尤以 CaC C 扩散 Ca 蒸气 CO 的反映和 Ca 蒸气 2C CaC 的 反映为主 熔融层熔融层 D D 在此层电石熔融成液体 因此 质量比上面的反应层有所均匀 在 此熔融层的反应可分为 MCaC2 nCaC2 nCaO 由于电孤放散出较高的热量 易熔散石灰和比混合物 逐渐熔融而形成流 动状态 逐渐向下沉降 至熔融层底部 同时又在高温状态再一次熔炼 MCaC2 nCaO m 1 CaC2 n 2 CaO 3Ca 2CO 将其中的电石混合体再提纯一次 硬壳层硬壳层 E E 由于距电孤较远 所以温度较低 是一种半成品多孔性物质和半 熔融物质 此层在电炉负荷增大时 缩小一些 而当电炉负荷小时 则扩大一些 同 时也逐渐下沉而重新生成一层新的 其速度较慢 尤其是圆形电炉中心三角区 其 硬壳的生成 对生产操作关系很大 往往因为塌料而将电石生料通道堵塞 使三相 不流通 积渣层积渣层 F F 在熔融层的底部 炉内杂质如硅铁 碳化硅等积累起来而形成 7 必须注意原料中的杂质的电炉操作 注意电极深入炉内的情况 尽可能是杂质的 电石一起排出 不至于沉积炉底 延长电炉寿命 7 1 37 1 3 熔池熔池 电孤作用区 就是电婤发生的高温 所能做用到的区域 通常丟叫做熔池或 堆埚 为了便于说清问题 将电极下面的电孤作用区勫休做熔池 其直径以刀表 示 三个电极下面的熔池是相连的 把这个连接起来的熔池叫做理想的炉膛内径 用 DB 表示 三个熔池的圆周相切 在軙种情况下 电极中心距 C 等于熔池直径 D 而电 极中心距 D 和理想炉膛内径 DB 与熔池直径之铴的关系由下式求得 DB 2 H C 2 2 C C 2 2 16C2COS30 度 D C DB 2 16 若电极中心距 C 等于熔池直径 D 则三个熔池之间形成了不太理想的 死角 热 量不够集中 容易造成三个熔池不相通 在正常生产时 这个熔池直径稍小了一些 由于三个熔池相互重叠 在熔池中心孢成过分集中的热区 这样会降电极 之间的电阻 增大了支路电流 电极不容易入炉内 反而不利于电石生产 所以说 熔池太大于电炉操作也是十分不利的 当三 熔池的圆周交于炉堂中心 促使电极之间互相流通 热能比较集中 这样的熔池是比较理想的 熔池直径 D 与电极与电极同心圆直径 DC 相等 这就是说 我们设计电石炉 时 如果把能计算出来的电极同心直径正好等于熔池直径 那就是很理想的 同时 还要考虑到实际炉膛内径应比理想的炉膛内径稍大一些 以减轻炉膛壁 体受到 的热蚀 7 1 47 1 4 电石炉的电气参数电石炉的电气参数 电石炉的电气参数包括电炉变压器的容量 二次电压 二次电流和电压比 以及这些参数的可调范围 见表 7 1 3 1 至 7 1 3 7 当变压器 8 8 电极电极 8 连续式自烧电极即是电炉的主要组成部分 又是电炉的心脏 它起着导电和 传热的作用 是由电极糊和电壳组成的 电极铁壳是由 2 5mm 厚的钢板卷制而成 其中 有铁齿 以增加电极的强度和导电性 电极铁壳装在电极把持器内 然后将 攵胡糊添加到铁壳内 8 18 1 电极的要求电极的要求 A 能耐高温 同时热膨胀的系数要求 B 具有比较小的电阻系数 可以降低电能的损耗 C 具有较小的气孔率 可以使加热状态的电极氧化縓慢 D 具有较高的机械强度 才不致因机械与电气负荷的影响 使电极硬断 E 必须经受住炉料的棚塌轻微的侧击 8 1 18 1 1 电极的熔烧电极的熔烧 电极糊在由极壳内烧结 A 电极本身热量传导 电极端头由于产生电孤 温度可达到 3500 摄氏度 热 量由下向上传导 故电极糊由上向下 逐渐降落时 受热越来越高 逐渐烧结 B 电流通过电极糊本身所产生的电阻热 C 炉膛火焰热的传导与辐射 8 1 28 1 2 电极糊的烧结分为三个阶段电极糊的烧结分为三个阶段 A 软化阶段 此时固体电极糊软化 电阻增大强度降低 使电极糊变为液体 状态 在此阶段温度 25 摄氏度上升 120 摄氏度 250 摄氏度 大约在导电板 500mm 处 B 挥发阶段 此时电极糊充分熔化 沿着壳内截面流动充填空隙 并使质量 均匀 同时开始明显地挥发而逐渐粘稠 电阻不断降低 挥发急剧而呈糊状 在此 阶段 温度由 120 200 摄氏度上升至 650 750 摄氏度 大致在半环部位 C 烧结阶段 此时少量挥发物继续挥发 并开始进一步烧结 导电体大大增 加 成为坚硬整体 完全烧结高度为导电鄂板下部 200 400mm 处 此阶段的温度由 650 750 摄氏度上升至 900 1000 摄氏度 8 1 38 1 3 质量的判断质量的判断 9 电极培烧质量的好坏 主要根据肉眼的观察 判断电极能熔是否正常 如发现 下放来的电极表面呈灰白色或暗而不红 则熔烧良好 如发现则太干 如发 或冒 烟甚多 则太软 放完电极 10 20 分钟之内 特别是电极烧结跟不上消耗时 必须 注意电极发展程度 有无漏油 冒烟或电极本身刺火现象 则需降低电炉负荷或停 电处理 如导电鄂板内出同刺火现象 则须拧紧拉杆螺丝 为了保持电极一定的长度 电极糊在烧结中必须掌握烧结速度和消耗速度的 平衡 为了使电极烧结质量良好 必须满足以下要求 1 符合质量标准又合乎块度 要求电极糊一般将整体电极糊砸成三段 填完 时要保持一定的高度 2 电极制作与焊接必须符合要求 导电鄂板的冷却条件以电极的接触必须 良好 3 尽量避免缩短电炉停电次数和时间 4 注意电极烧结质量并及时调整电极的 部条件 注意电极软硬 控制风口 风量 8 1 48 1 4 电极烧结调节方法电极烧结调节方法 A 调节风量大小和送风时间长短 采用风扣送风 B 控制下放电极的间隔时间与长度 电极下放的长度与消耗长度相平衡 C 放电极时 负荷的降低与增加 8 1 58 1 5 电极事故的外置电极事故的外置 A 电极软断的原因 B 电极糊所含挥发物过多 C 电极壳铁板太薄或太厚 D 电极铁壳倶作不良或焊接谨量欠佳 引起破裂 就会导致漏糊或硬断 E 下放电极时没有降低电炉负荷或降低太少 放电极后负荷增大得太快 也 会引起软断 F 下放电极太频繁 间隔时间太短或下放电极后 电极过长而引起软断 10 G 电极糊加入不久时 加糊时粗枝大叶 在片上住而架空 也可能引起软断 六六 处理电极软断的方法处理电极软断的方法 A 发现电极软断 应立即停电 操作人员太集中 由主要操作人员处理 迅速 将电极降下 深入炉内 设法不使电极糊外流 并迅速松开电极使其和断头糊交接 把 电极附近的电极糊撬开放掉 然合送电 从低负荷熔烧 软断的那一相电极不降提 升 负荷可根据电极熔烧情况而增加 大约 6 8 小时可能烧好 B 如果断头接不上 电极糊已干涸 无流动的可能 此时将电极放出一些 低 负荷熔烧方法同前 C 如果电极头接不上 电极糊很稀 还可能大量流出右电极糊流出太多 近于 沉淀 此时应再焊接一节有序的铁壳与新炉开炉时采用的电极头相似 加入新电 极糊 仍按前法熔烧 但应特别注意电极送风量和导电鄂板的冷却小量 七 电极软断的预防 七 电极软断的预防 A 电极送风量和导电鄂板的冷却水量要合理控制 要求操作人员认真做好 巡视检查 及晨的调节风量和水量确保电极的熔烧正常进行 B 松放电极晨要高度警惕 升负荷要胆大心细 注意观察电极糊的变化 若发现电极恶化 应迅速降低电极负荷 必要时停电进行处理 C 应及时的检查电极糊的质量 不使用不合格的电极糊 D 严格检查电极铁壳的焊结质量 一定要符合技术条件规定的质量要求 E 要严格执行电极管理制度 按规定下放电极 认真控制间隔时间 按时填加电极糊 保持规定的高度和电极工作长度 八 电极硬断的原因 八 电极硬断的原因 A 电极糊所含的灰份过高 平时保管不妥 夹带较多的杂质 电极糊所含 的挥发份较少 过早烧结或粘结性差 引起电极硬断 B 停电次数多 停停开开 在停电时没有及时采取必要的措施 会造成电 极开裂和烧结分层 C 电极壳内落入灰尘较多 特别是长时间停电后 电极铁壳内会积存一层 灰 送电后不加清理 会造成电极烧结分层 而引起电极硬断 11 D 停电时间长 电极工作段没有注入炉料内 而受到严重的氧化 也会造 成电极硬断 E 电极过长 拉力过大 对电极本身是个负担 如操作粗心 也会引起硬 断 电极电流密度太大 也会发生电极干裂或硬断 九 电极硬断的预防 九 电极硬断的预防 A 严格掌握电极工作长度 不允许过长 B 严格检查电极糊的质量 其所含的灰份不能超过规定值 C 正常生产时 不允许灰尘落入电极壳内 尤其是检修时 一定要把电极 壳内的灰尘清除干净 D 认真检查电极的送风量的导电鄂板内的冷却水量 E 加强设备维护 提高检修质量 减少计划外停电 F 停电后 特别是在冬季 要立即用热料将电极四周培土 以达到保温和 防氧化的目的 送电后 负荷不要提升过快 十 十 出炉操作 出炉操作 10 110 1 出炉时间控制出炉时间控制 生产时间应控制在 60 分钟 90 分钟之间为宜 出炉时间应控制在 30 分钟 以内 10 210 2 出炉操作出炉操作 10 2 110 2 1 当圆钢捅入炉内 感觉炉内很疏松 圆钢上粘有较厚的电石时 说明炉温 高 电石质量高 炉内畅通 10 2 210 2 2 如炉内疏松 而圆钢粘电石较薄 说明电石质量不太高 但炉内还是畅通 10 2 310 2 3 如炉内坚硬 甚至夹住圆钢 圆钢上粘的电石较薄或夹杂生料 说明炉温 低 炉内不畅通 有塌料现象 10 2 410 2 4 圆钢捅不到深处 说明炉内产生隔墙 这种隔墙可能是生料杂电石凝结 在炉底或其他杂质凝结在炉底 正确掌握出炉间隔时间和流出时间 是为了保持电石质量 保持炉温 还要考 虑好操作 所以计划好时间 加以控制 12 十一 分析 化验 十一 分析 化验 11 111 1 炉前化验炉前化验 取样 根据行业执行标准 出炉时要求进行隔锅取样 使用专用的样杆 由 化验员监控出炉工取样 每次取 2 4 锅 11 211 2 破碎破碎 破碎的粒径要求 5mm 8mm 掺和均匀 其技术指标符合下列要求 指 标 项 目 优级品一级品合格品 发气量 20 101 3KPa CL Kg 305 295 285 乙炔中磷化氢的体积分数 1 0 060 080 08 乙炔中硫化氢的体积分数 1 0 100 100 10 粒度 5mm 8mm 的质量分数 1 858585 筛下物 2 5mm 以下 的质量分数 555 11 311 3 试验方法试验方法 发气量的测定发气量的测定 碳化钙与水反应生成乙炔气体 根据气体计算量器测出生成气体的体积 计 算碳化钙的发气量 CaC2 2H2O C2H2 Ca OH 2 127 KJ 11 411 4 测定手续测定手续 电石发气量是在 电石发气量测定器 中进行的 外筒内装有一定量的饱和食 盐水 并用乙炔饱和发气之前调好零点 称取粒度为 3 7mm 的电石试样 50 克 准 确至 0 1 克 装于底杯中 迅速将其投入乙炔发气瓶中 将胶塞塞紧 然后从具 有刻度的高位瓶中径 6 9mm 胶管准确注水 10 30 摄氏度 自来水 0 5 升 进行发 气 待电石完全分解 平衡其压力读取标尺数值 升 公斤 记取气罩内温度及大气 压力 图 10 1 3 1 11 511 5 电石发气量的计算电石发气量的计算 发气量 G 按式 1 计算 G a h P P1 273 20 a h P P1 2 892 1 25 13 107 3 273 T 273 T 式中 C 碳化钙的标准发气量 L Kg A 气体计量器校正值 L Kg mm P 大气压力 KPa 大气压力表中读取 P1 按表中查出 T 摄氏度时饱和食盐水的蒸气压力 KPa T 测量罩内温度摄氏度 允许误差 两次平行测定结果的算术平均值为测定结果两次平行测定结果为之差 不大于 4L Kg 校正后的气体计量器校正值 a L Kg mm 11 611 6 不同温度下饱和食盐水蒸气压力不同温度下饱和食盐水蒸气压力 T 摄氏 度 P1 KPaT 摄氏 度 P1 KPaT 摄氏 度 P1 KPaT 摄氏 度 P1 KPa 00 45390 867181 653272 693 10 480100 920191 653282 853 20 52011