【正文】 爐料的配合可分為碳素材料的配合，石灰和碳素材料的配合兩種。因此，一般電石工廠在條件允許時，大多采用多種碳材，按下列比例配合： （ 1）焦炭 50%；石油焦 20%；無煙煤 30%。 電石生成反應(yīng)： CaO＋ 3C CaC2 + CO 氧化鈣 碳 碳化鈣 一氧化碳 分子量 56 3179。 36＝ 563公斤 純爐料配比＝ 563/875179。下列計算公式是我國電石生產(chǎn)者通過較長時間的生產(chǎn)實踐，積累起來的經(jīng)驗公式。 B+F CaO/CaC2179。 12=36 氧化鈣的分子量為 56 碳化鈣的分子量為 64 179。 B+F 56/64179。 上式的配比計算為碳素材料中無水份的配比，稱為干基配比。 100247。 179。 100= 179。其總的化學反應(yīng)方程式如下： CaO + 3C CaC2 + CO 氧化鈣 碳 碳 化鈣 一氧化碳 實際上生成電石的反應(yīng)過程是相當復雜的。爐料在爐面上預熱，以后逐漸按 B、 C、 D 的順序而生成電石。 Ca + CO CaO + C 鈣 一氧化碳 氧化鈣 碳 或者鈣蒸氣和含在原料中的氧生成氧化鈣，而進入石灰或焦炭的空隙中，進行相互擴散。 可能大部分碳化鈣的生成反應(yīng)是在此部分進行的。并且此層大部分是疏松狀態(tài)的。 D 是液體電石層。一部分鈣及一氧化碳 上升至反應(yīng)層 C，再和上面碳素起反應(yīng)。由于距電弧較遠，所以溫度較低，是一種半成品多孔性物質(zhì)和半熔融物質(zhì)。 F 是積渣層。因此，必須注意原料中的雜質(zhì)含量和電爐操作。最初的電石爐也是電弧爐，即是電極在料面上放電的生產(chǎn)方式。 第 27 頁 共 117 頁 為了研究爐內(nèi)爐料電阻分布的情況，現(xiàn)將文獻中的記載介紹一下。其電阻值為 2～ 5歐姆厘米。其電阻值為 ～ 。因為電極深入爐內(nèi)，一方面有導電性的半熔物，如氧化鈣和碳的熔融物（ CaO?C） 。 48．電石爐內(nèi)電弧的特性 電石爐送電后，碳素電極通過爐料產(chǎn)生強大的電流，使電極端頭間空氣起電離作用，并且離子化極為活躍。大部分電弧發(fā)生于電極的端頭。降低電弧強度的方法是：改變爐料使其難于發(fā)生電??；清理爐料料面；使電極與爐料接觸；加新的爐料；正常排出一氧化碳氣體；降低 操作電壓及提升電極等。 aa 是流經(jīng)反應(yīng)層和熔融層的電流回路， bb 是經(jīng)過反應(yīng)層而不通過熔融層的電流回路， cc 是經(jīng)過爐料相互擴散層的電流回路， dd是通過爐料預熱層的電流回路。通常我們習慣地把 dd流向的電流回路叫做支路電流。 通過實踐證明，電石爐內(nèi)存在一定數(shù)量的電阻，且電弧的“燃燒”具有一定的穩(wěn)定程度。通常也叫做熔池或坩堝。 如圖 29 所示。這個半球體與爐底 A、 B兩點相接，圓弧 A⌒ B就是熔池的壁。＋ C/2)= (1) D=C=DB/ (2) 若電極中心距 C 等于熔池直徑 D，則三個熔池之間形成了不太理想的“死角”。 )= (4) 由于三個熔池相互重疊，在爐膛中心形成過份集中的熱區(qū)。 = Dcos30176。而且從圖 32 中已經(jīng)找到比較合適的比值。所以還需要從實際使用功率求熔池半徑。 7000/ =88厘米 求得熔池半徑為 88厘米。 熔池半徑與電極中心距離的關(guān)系 表 6 變壓器容量 （千伏安） 實際使用功率 （千瓦） 熔池半徑（ r1） （厘米） 熔 池半徑（ r2） （厘米） 電極中心距離 （厘米） 8000 16500 40000 7000 14600 28000 88 128 178 95 135 175 165 235 305 注：① r1系由使用功率求得。此時補救的辦法是將郵爐間隔時間延長一些，在熔池內(nèi)多積存一些熔融電石，用熔融電石的高溫使其互相溝通。 最初的開放爐容易很小，大約在 100～ 300 千伏安左右，是單相間歇工電石爐（圖 33）。把裝有爐槽的小車送到電極恰好深入爐內(nèi)之位置。電石煉好后，將電極提起，運走小車，使其冷卻，在騰出位置處裝上同樣的小車重復操作。爐子上面懸掛兩個可移動的電極，由兩個電極間所發(fā)生的電弧放出熱量，操作時電極逐漸升高，在爐內(nèi)由下而上生成電石。間歇爐和組式爐的結(jié)構(gòu)都是單相，其容量不超過 1000 千伏安。電石在鍋子中冷卻，而電石爐可繼續(xù)操作。隨著工業(yè)的發(fā)展，電石爐不斷得到改進。今列舉一臺中等容量的開放型電石第 31 頁 共 117 頁 爐的工藝流程，使讀者對開放爐得到進一步的了解（圖 36）。電石生成后，定時出爐，放至電石鍋（ 11）中，由電動牽引車將載運電石鍋的小車（ 12）拖到冷卻室。所以要想增大電石爐的容量并回收一氧化碳氣體，加以綜合利用，就需要制取一氧化碳氣體。這在電石工業(yè)發(fā)展史上可稱第二個階段。這樣的電爐只能安裝一個出料口，所以對出爐技術(shù)要求較高。石灰和焦炭經(jīng)過自動秤（ 4）稱量配好爐料后 ，再經(jīng)過鏈斗輸送機（ 7）送至爐料料倉（ 8），然后定時用搖擺加料器（ 9）將爐料加入電爐（ 10）內(nèi)。電極的升降 是用油壓升降機（ 14）帶動。 電石爐出爐口是用燒穿裝置（ 19）燒穿的。最后用皮帶輸送機（ 22）送往包裝工段或乙炔發(fā)生站。這樣的爐子就叫做密閉爐。 （ 2）蓋上爐蓋以后，可用各種儀表來操縱電石爐，不但使電石生產(chǎn)工藝流程更趨合理，而且機械化和程序控制程度較高。 （。 （ 4）爐蓋上裝有料管，爐料自動下落，用不著人工加料。這種爐子有以下幾個優(yōu)點： （ 1）由于一氧化碳氣體全部被抽出，爐面上不發(fā)生燃燒火焰，所以電 爐功率可以得到發(fā)展。 密閉爐就是在開放爐上蓋上一個爐蓋，將爐內(nèi)產(chǎn)生的一氧化碳氣體用抽出設(shè)備抽出。 出爐時，熔融電石從眼流出來，經(jīng)過流料槽（爐嘴）進入冷卻筒（ 18），在這里進行冷卻和破碎。爐料經(jīng)電熱加熱而生成電石。 35000 伏高壓電經(jīng)過電石爐變壓器（ 11）變成低壓后，經(jīng)過水冷式銅管母線（ 12）、軟銅線、導電銅第 32 頁 共 117 頁 管和導電板導 入電極（ 13）。 將石灰自料罐（ 10）運至破碎機（ 2）進行破碎，破碎后之石灰經(jīng)提升機和固定篩篩分之后，進入貯斗（ 3）。由于吸氣罩和爐氣洗滌設(shè)備環(huán)繞電爐，對爐面上和爐下的操作都不方便。由于能抽出一部分爐氣，減少了爐央上的燃燒熱量，所以電爐的容量可增加到 40000 千伏安，實際操作時，平均功率能達到 30000 千瓦左右。然后再根據(jù)需要進行裝桶或用其他運輸工具送出。 35000伏（或 10000伏）高壓電經(jīng)過電爐變壓器（ 6）變成低壓后，經(jīng)過短網(wǎng)（ 7），軟銅線（ 8），導電銅管和導電板（顎板）導入電極（ 9）。在電石工業(yè)發(fā)展史上才結(jié)束了第一個發(fā)展階段。在開始建造時，曾發(fā)生過許多困難，工人操作時很緊張。其后又研究出構(gòu)造上更完善的連續(xù)式單相爐（圖 35）。也有的組式爐電極固定不動。間歇式電爐操作困難，因為爐底作為一相電極，而當爐內(nèi)充滿已生成的電石時，對電流的流動造成很大的阻力。當電極和爐底間 通過電流時形成電弧，發(fā)出熱量冶煉電石。槽底部是爐底（ 1），作為下部電極，通常由一個碳素電極或電極糊搗固而成。 開放爐就是在電石爐上沒有蓋上爐蓋，爐內(nèi)排出來的一氧化碳氣體在料央上燃燒，產(chǎn)生的火焰隨同粉塵一起向外四散。 第 30 頁 共 117 頁 從熔池半徑的計算可以使我們理解一個問題，就是在正常生產(chǎn)中，電爐負荷越滿載運行，爐內(nèi)越暢通。 從上列數(shù)據(jù)可以看出，用兩種不同的方法求得的熔池半徑略有不同，但相差較小。 現(xiàn)舉一個例子說明一下。 這個數(shù)值可以說在設(shè)計時已充分考慮。這樣的熔池是比較理想的。所以說熔池半徑太大對電爐操作也是十分不 利的， 圖 32表示三個熔池的圓周交于一點，即爐膛圓心。在正常生產(chǎn) 時，這個熔池半徑嫌小了一些。 圖 30 表示熔池的圓周相接觸。電極端頭至爐底的距離（ L）就是這個球體的半徑。根據(jù)資料記載和多年來清爐經(jīng)驗分析。根據(jù)剖析，在電石爐中釋放在電弧中的電能約占 40%左右，釋放在爐料（包括半熔融物）中的電能大致與此相同，而在熔融體中釋放的電能約為總能量的 20%。這是很難用量的關(guān)系來區(qū)別的。也就是說電流自電極尖端通第 28 頁 共 117 頁 過電弧區(qū)，反應(yīng)層，熔 融區(qū)到爐底，再流向另一個電極。由于爐料電阻的大小、電弧電壓的高低和電弧電流的強弱在不斷地變化，所以電流的分布也是在不停地變化。 在電石爐操作時，可以從電氣設(shè)備的振動聲以及電弧在電極尖端燃燒所發(fā)出的聲音來判斷 其變化情況。 由于電爐所用原料質(zhì)量的不同， 電弧電壓、電弧電流睡電弧長度各有不同。所以在操作中要盡量將爐面爐料的電阻增大。其電阻值為 3～ 7歐姆厘米 。其電阻值為 1～ 3歐姆厘米。 A 為爐預熱層，其電阻值為 5～ 10 歐姆厘米。這 種電石爐就叫做電阻電弧爐或閉弧電弧爐。 電石生產(chǎn)是在電石爐內(nèi)以電能轉(zhuǎn)換成熱能，然后再用熱能直接加熱物料而產(chǎn)生化學反應(yīng)的過程。此層常因電爐運轉(zhuǎn)時間較久后，爐內(nèi)雜質(zhì)如硅鐵、碳化硅等等積累起 來而形成的。同時也逐漸下沉而又重新生成一層新的。若當電石質(zhì)量 稍差時，延長一些時間再出爐，以提高爐溫，將電石中碳化鈣提濃一下，這樣可使電石質(zhì)量提高的做法，是符合上述規(guī)律的。由于電弧放散出較高的熱量，易熔的石灰和此混合物逐漸熔融而成流動狀態(tài)，逐漸向下沉降，至熔融層底部，同時又在高溫狀態(tài)再進行一次熔煉。所以各部位的碳化鈣的克分子數(shù)有很大的差別。因此，才能保持爐內(nèi)一定的溫度，另一方面，因為此單位體積的發(fā)熱量非常大，若其 發(fā)熱量在此部位不能全部被吸收掉，就等于產(chǎn)生了很大的溫度梯度，這樣就增加了反應(yīng)速度。是生石灰和固體碳材及半成品的半熔融物質(zhì)，以疏松狀態(tài)存在，其中充滿了鈣蒸氣及一氧化碳，在此部分由于被其上部的氧化鈣和碳（ CaO?C） 的相互擴散層，即透氣性不好的硬殼所覆蓋，且在其內(nèi)部氣體壓力的傳遞極為迅速，在此部分進行著一系列的反應(yīng)。是爐料和含有少量碳化鈣的半熔融物，在此層中氧化鈣和碳相互擴散。 現(xiàn)將其爐內(nèi)反應(yīng)狀況示意于圖 26 中。 100 （ 2） 第 25 頁 共 117 頁 () 上式告訴我們當焦炭水份含量為 1%時，應(yīng)該使用的實際配比是生石灰∶焦炭＝ 100∶ 。 100 （ 2） 179。 +4 56/64179。 爐料配比 ＝ 干基配比 （ 1－水份） 舉例計算：現(xiàn)在我們需要生產(chǎn) 305升 /公斤發(fā)氣量的電石，求爐料配比是多少？ 從書末附表中可查到： 305 升 /公斤的電石即含 CaC2為 %。 A179。 100247。 A179。 100247。實際上，工業(yè)電石爐不可能采用純原料，也不能生產(chǎn)純電石。 計算方法： 1000公斤純電石所需要的純氧化鈣＝ 1000/64179。 爐料的配合也就是將石灰與碳材按一定比例混合好，準備送往電石爐。在此配合時，應(yīng)考慮到 功率發(fā)氣量的高低，電極消 耗量，碳材的來源和經(jīng)濟性，以及適合電極操作之比電阻等因素。 （ 4）增加配比。 粉狀燃料雖然有以上所說的缺點，但并不是說完全不能用，只要采取適當?shù)拇胧?，粉煤也能代替塊焦煅燒石灰。因為粉狀燃料與石灰石塊混合投入窯內(nèi)，極易產(chǎn)生物料離析現(xiàn)象。這種噴嘴可用好幾年。 周邊噴嘴的位置是可調(diào)的，但一經(jīng)找到了最合適的位置之后，就不需要再調(diào)節(jié)了。爐氣（ CO）開始在噴嘴出口燃燒溫度較低，而和二次空氣相遇后燃燒升到最高溫度。大都采用混燒石灰窯的窯氣作稀釋氣。 操作氣燒石灰窯最關(guān)鍵的問題，是如何掌握好窯內(nèi)溫度，尤其是采用電石爐爐氣作燃料的氣 燒石灰窯。從窯頂出來的廢氣經(jīng)煙囪排至大氣中?？諝鈩t由鼓風機（ 1）出來后分成兩路。 圖 242 表示正壓物氣燒石灰窯的工藝流程。從窯頂出來的廢氣經(jīng) 過文氏管（ 14）和旋風除塵器（ 15）除去粉塵后，用排風機（ 16）抽出送至大氣中。空氣則由鼓風機（ 11）出來后分成兩路。石灰石自貯斗（ 1）經(jīng)加料機（ 2）加入自動秤（ 3），稱量之后，經(jīng)吊斗提升機（ 4）提升到窯頂。正壓操作的氣燒石灰窯只能用來煅燒較大粒度的石灰石。 處理辦法：增加窯料配比，及時地投料和出灰。生燒石灰數(shù)量增多。 處理辦法：減少卸灰量，適當增加風量，更換粒度較小的燃料。 處理辦法：更換大塊燃料，略增窯料配比，增加卸灰量，減少送風量。氧氣含量高了，說明送風量過大。二氧化碳含量過低，就會出現(xiàn)大量生燒石灰。 3為什么要控制窯氣的成份 石灰石在窯內(nèi)燃燒區(qū)分解后，產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體，與燃料燃燒所產(chǎn)生的氣體一道從窯頂排出。例如直徑 5米的窯，日產(chǎn)量為，窯的截面積為 米 2，則 單位面積產(chǎn)量＝ =＝ /米 2178。 3怎樣計算石灰窯的單位容積產(chǎn)量 石 灰窯的單位容積產(chǎn)量就是指窯內(nèi)每立方米有效容積每晝夜生產(chǎn)的石灰量。例如 5 米直徑扔石灰窯， 全高為 27 米，有效高度為 23 米，則有效容積＝ D2179。 （ 8）在正常情況下，配焦比控制在石灰石 :焦炭＝ 1000:70～ 90，投石比控制在石灰石 :石灰＝ ～:1。 （ 4）每小時分析一次窯氣成份，詳細觀察窯內(nèi)變化情況。 3怎樣操作石