【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，這個(gè)夾心實(shí)際是碳酸鈣。在電石爐內(nèi)這部分碳酸鈣要進(jìn)一步分解成石灰，然后與碳反應(yīng)生成電石，分解碳酸鈣需要熱量，這個(gè)熱量要由電能來(lái)提供，這就增加了電耗。此外，還要影響爐料配比，打亂了電爐的正常生產(chǎn)秩序。 按碳酸鈣分解反應(yīng)式： CaCO3=CaO+CO2－ ，每公斤碳酸鈣分解后，生成 CO2，這些生成的 CO2中約有 75%左右還會(huì)跟碳作用生成CO： CO2＋ C＝ 2CO－ 3919kJ/kgCO2，需要耗熱為 3919 ＝ ，根據(jù)熱量衡算，最終生成的 CO2和 CO隨爐氣逸出時(shí)帶走熱量為 210kJ。則每公斤碳酸鈣在電石爐內(nèi)分解所耗熱折電為約 ，耗焦為 。如果按電石石灰耗 900kg/t計(jì)算，石灰中生燒增加 1%，則影響電石電耗 900 1% ＝ kWh/t，影響焦耗約 900 1% ＝ 。 過(guò)燒石灰堅(jiān)硬致密，比重大，反應(yīng)接觸面減小，活性差，影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。 粉化石灰的影響 石灰在生產(chǎn)和貯存的過(guò)程中，吸入空氣和碳材中的水份而產(chǎn)生一部分氫氧化鈣，氫氧化鈣 在電爐內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)： Ca(OH)2=CaO+H2O－ 109kJ H2O+C=CO+H2－ 166kJ 在電石生產(chǎn)過(guò)程中，粉化石灰不但要多消耗電能和炭素原料，而且還要影響電石操作。爐料中的粉末含量較多時(shí)，容易使電極附近料層結(jié)成硬殼，產(chǎn)生棚料現(xiàn)象。棚料有兩種害處：一是降低爐料自由下落的速度，減少投料量，使電石爐減產(chǎn)；二是阻礙爐氣自由排出，增大爐內(nèi)壓力，最后發(fā)生噴料和塌料等現(xiàn)象，影響電石爐正常操作。 按照氫氧化鈣在爐內(nèi)反應(yīng)式進(jìn)行衡算，每公斤石灰風(fēng)化后投爐反應(yīng)，將需要消耗熱量 ，折電為 ，需耗焦炭 。如按電石石灰耗900kg/t計(jì)算，石灰風(fēng)化 1%，則影響電石電耗 900 1% ＝ kWh/t，影響焦耗約 900 1% ＝ 。 原料粒度的影響 石灰粒度過(guò)大，接觸面積小，反應(yīng)速度慢；粒度過(guò)小，爐料透氣性不好，影響爐氣的排出，不僅影響操作，而且有礙于反應(yīng)往生成電石的方向進(jìn)行。 碳材粒度的不同，其電阻相差很大。一般是粒度越小，電阻越大，在電爐上操作時(shí)，電極易深入爐內(nèi)，對(duì)電爐操作有利。但粒度過(guò)小，則透氣性差，容易使?fàn)t料結(jié)塊，電爐操作反而不 利。 )pc(b本結(jié) ra＝ρρ?? 接本結(jié) ρ＝ρρ ? 根據(jù)層堆粒狀焦炭電阻測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，粒狀焦炭的名義結(jié)構(gòu)電阻為粒狀焦炭的本征電阻與接觸電阻之和，可以近似地用下列公式表示： 式中： r－焦粒的當(dāng)量直徑， cm； p－層堆粒狀焦炭所承受的負(fù)荷， MPa； a、 b、 c－與焦粒幾何形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 這樣，影響粒狀焦炭結(jié)構(gòu)電阻的諸多因素就可以分別由焦炭的本征電阻和接觸電阻所表現(xiàn)出來(lái)。焦炭的本征電阻與溫度的變化密切相關(guān)，溫度越高，其本征電阻越小。而粒徑的大小、幾何形狀、粒度分布和焦層上壓力的變化，則會(huì)改變堆層 粒狀焦炭的接觸電阻。如果認(rèn)為焦炭幾何形狀、粒度分布及焦層上壓力固定不變，僅考察焦炭粒度變化對(duì)接觸電阻的影響，則焦炭粒徑越大，其接觸電阻越小。 對(duì)于不等徑焦炭的粒度分布的影響，通常焦炭的密堆程度越大，則其接觸電阻越小。 碳素原料粒度與電阻的關(guān)系見(jiàn)表 : 單一粒度 粒度 (mm) 0～ 3 3～ 10 10～ 15 15～ 20 20～ 25 電阻 (Ω) 18 10 5 混合粒度 粒度 (mm) 0～ 3 3～ 10 10～ 15 15～ 20 20～ 25 電阻 (Ω) ％ 10 70 15 5 ％ 25 63 10 2 ％ 5 40 35 15 5 碳素原料粉末的影響 碳素原料粉末對(duì)電石生產(chǎn)有很大影響； 粉末多了以后，爐料透氣性不好，電石生成過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w不能順利排出，減慢了電石生成反應(yīng)的速度。 爐料透氣性不好，使?fàn)t壓增大，容易發(fā)生噴料和塌料現(xiàn)象。結(jié)果使大量生料下落到熔池，使電極周圍和熔池區(qū)域料層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，爐料不是有序地連續(xù)發(fā)生變化，逐步沉降下去，而是突然有大量生料漏入熔池，造成 電極上升，對(duì)爐溫和電石爐內(nèi)的反應(yīng)的連續(xù)性產(chǎn)生很壞的影響，產(chǎn)品質(zhì)量易降低。同時(shí)易造成人身傷害。 粉末多的時(shí)候，許多粉末被爐氣帶走，爐料的配比就不準(zhǔn)了。粉末在料層中容易結(jié)成硬殼，電極附近產(chǎn)生支路電流，造成電極上升。 爐料配比的影響 石灰和碳素原料構(gòu)成電爐爐料。爐料配比正確與否，對(duì)電石爐操作有很大影響。 通常高配比爐料生產(chǎn)電石，可以得到發(fā)氣量高的產(chǎn)品，但爐料比電阻小，操作比較困難；低配比爐料生產(chǎn)電石，爐料比電阻較大，電極易深入爐內(nèi)，電爐比較好操作，但生產(chǎn)出的電石發(fā)氣量相對(duì)較低。 爐料中焦炭配比有如下近似關(guān)系： ρ＝ 193000 式中：ρ－混合爐料的比電阻， Ωmm2/m； X－每百公斤石灰配用的焦炭的公斤量； 可以看出， X 越大則ρ越??；反之， X 越小則ρ越大。如果爐料配比為90%，爐料的比電阻為 mm2/m；而爐料配比為 70%時(shí)，爐料比電阻為mm2/m?？梢钥闯鲭S著爐料配比的下降，其比電阻則明顯上升。 理論配比： 電石生成反應(yīng)式 CaO+3C==CaC2＋ CO 56 36 64 100％ 100％ 100％ 按照上式計(jì)算，理論上制得一噸純電石需要消耗純氧化鈣和純碳： kg8 7 556641 0 0 0kg1 0 0 0 ＝＝純電石所需的純氧化鈣 ? kg56336641000kg1000 ＝純電石所需的純碳＝ ? ＝純爐料配比＝ ? 上式說(shuō)明生產(chǎn)純電石的爐料配比是純石灰 100kg需要純碳 。實(shí)際上工業(yè)電石爐不可能采用純?cè)?，也不可能生產(chǎn)純電石。因此，在生產(chǎn)中通常以下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算爐料配比： )EDBA1 0 0C a CC a O/()FBC1 0 0C a C3CX 22 ????????? ?。剑? 式中： A――石灰中所含的氧化鈣（ CaO％）； B――電石成分（ CaC2％） ； C――碳素原料中所含的固定碳（ C％）； D――電石中游離氧化鈣的含量（見(jiàn)表 8）； E――投爐石灰損失量（ kg）； F――投爐碳素原料的損失量（ kg）。 X――爐料干基配比 爐料濕基配比為： X（濕）＝ X/（ 1－水份） 碳材組份的影響 電石生產(chǎn)通常使用的大宗碳素原料有蘭炭焦；無(wú)煙煤、石油焦三種。就反應(yīng)活性來(lái)說(shuō)，石油焦最好，蘭炭次之，無(wú)煙煤最差；比電阻是石油最大，無(wú)煙煤次之，蘭炭最小。綜合各種因素，配合使用蘭炭和石油焦生產(chǎn)電石效果好。但是在 蘭炭中摻加石油焦的缺 點(diǎn)也是比較明顯的，石油焦本身強(qiáng)度較差，經(jīng)過(guò)破碎后粒度較小，大多為粉末，投入爐內(nèi)有較多量進(jìn)入到除塵系統(tǒng)造成浪費(fèi)。同時(shí)由于石油焦含有較高的揮發(fā)份，在爐內(nèi)電極周圍，易與石灰等形成半混融的硬塊，電阻較小，造成支路電流過(guò)大，需要頻繁地排除這些硬塊，否則會(huì)影響電石爐的正常生產(chǎn)。 一些新型的炭素材料，如蘭炭、氣焦等，無(wú)論是其反應(yīng)活性，還是其比電阻都比較適于電石的生產(chǎn)，而被電石生產(chǎn)行業(yè)廣泛應(yīng)用。但是蘭炭和氣焦在組份上有時(shí)不太穩(wěn)定，也會(huì)對(duì)電石生產(chǎn)造成一定的影響。 操作功率提高時(shí)，如 爐料電阻大，能使電極深入，則電耗將會(huì)明顯降低。一方面由于功率因數(shù)提高，另一方面最主要的由于每小時(shí)冷卻水帶出熱、爐體及料面熱損失卻不明顯增加，因而產(chǎn)量提高，因此分配到每噸電石的單位電耗則相應(yīng)降低。據(jù)資料，對(duì) 30000kVA的電石爐，操作功率提高 500kw，單位電石冷卻水可少耗熱折電 、料面輻射熱損失減少折電 9 kwh、爐體熱損失減少折電 kwh。故功率提高 500 kW，合計(jì)降低電石電耗為 kwh，在實(shí)際生產(chǎn)中電石電耗下降約 50 kwh/t左右。 耗的影響 在電石生產(chǎn)中，電爐的運(yùn)轉(zhuǎn)率越高，相對(duì)地?zé)釗p失就越少。提高電爐運(yùn)轉(zhuǎn)率，就必須減少停電次數(shù)，縮短停電時(shí)間。每當(dāng)電爐停電時(shí)，尤其是長(zhǎng)時(shí)間停電，致使?fàn)t溫大幅度下降，再啟動(dòng)爐子時(shí)，就容易使各部件因接觸不良而起弧刺火，燒損設(shè)備。并往往因此造成惡性循環(huán)，損失大量的熱能。停電時(shí)，因?yàn)闋t溫下降，反應(yīng)停止，沒(méi)有產(chǎn)量，而爐體、料面及冷卻水卻照樣有熱損失，雖然比平時(shí)少，但還是有消耗，而送電時(shí)這部分熱損失造成的溫度降低，還是要靠電能升回來(lái)。所以還是造成了電能的浪費(fèi)。這部分電能可以按經(jīng)驗(yàn)公式估算： t/(24t) 式中： t－停電時(shí)間， h。 按此計(jì)算，如停電 4小時(shí)，造成當(dāng)時(shí)電石單位電耗上升 kwh/t；如停電8小時(shí)，則造成當(dāng)時(shí)電石單位電耗上升 212 kwh/t。 停電時(shí)間越長(zhǎng)熱損失就越大，當(dāng)停電時(shí)間超過(guò) 24小時(shí)以上時(shí)，由于爐溫大幅度下降，電能消耗更多。在長(zhǎng)時(shí)間停爐后重新啟動(dòng)爐子時(shí)，還容易引發(fā)電極事故以及出爐困難等問(wèn)題。 所生產(chǎn)的電石發(fā)氣量對(duì)電石生產(chǎn)的電消耗也有較大的影響。電石發(fā)氣量高，其熔點(diǎn)高，需要的爐內(nèi)溫度必然就高，所以其熱損失也大，相應(yīng)的電耗就越高。據(jù)有關(guān)廠所作 的專門的生產(chǎn)試驗(yàn)及數(shù)理統(tǒng)計(jì)，電石發(fā)氣量每提高 10L/kg，大約每噸電石要多消耗電 。 電石爐的有功功率 P＝ 3 UICOSυ 式中： P―有功功率 kW； U―電爐變壓器二次電壓 V； I―二次電流 A； COSφ ―功率因數(shù) φcosU3 PI? 當(dāng) P＝ 19500kW， U=180V條件時(shí) COSφ =， I＝ 19500/ 180 ＝ 83493A COSφ =， I＝ 19500/ 180 ＝ 71977A 即在同樣的功率下運(yùn)行，功率因數(shù)越低，需要的電極電流越大。 按有功功率損失Δ P損 ＝ I2R損 計(jì)算， ΔP損 1/ΔP損 2＝（ I1/I2） 2＝（ 83493/71977） 2＝ 當(dāng)電石爐輸入功率為 19500kw，功率因數(shù)為