电石生产的节能减排.docx

热管余热锅炉在冶金电炉烟气余热回收中应用' p; b0 o, G0 ]4 j# {! a
      摘要：本文介绍在炼钢电炉烟气布袋除尘系统中，降低烟气温度来满足布袋除尘器的许用温度的一项技术。该技术采用热管做传热元件，并用水做降温介质，利用热管内工质相变吸收烟气的热量，并产生饱和蒸汽供用户使用。/ D9 U1 }7 R5 |
     关键词：热管蒸发器     电炉烟气    相变降温/ Y7 R: T/ I3 A4 ?
     1.前言1 P% Q7 j$ i/ w. O% k# }: H
     随着改革开放的深入进行我国国民经济迅猛发展，发展与环保问题的是我国经济发展的重中之重，冶金领域的环保治理与余热回收是其重要内容。冶金电炉烟气含尘粒度较小，其直径为40~300目，这一粒度的灰尘一般采用布袋除尘器收集灰尘。但是电炉尾气温度为500℃至800℃，这一温度超出了布袋除尘器的许用工作温度。如果不进行降温处理，布袋很快烧穿，无法运行。这样电炉烟气在进入除尘器的前的降温显得十分必要。因此开发了热管余热回收系统回收烟气余热，既可将高温烟气能量转化为高温高压蒸汽，满足日常生活和生产的需求，又可将烟气温度降至200℃左右（布袋许用温度），保证了布袋除尘器的可靠运行。本文通过新疆八一钢厂70t电炉余热回收系统的实例，介绍一种余热回收装置，它成功解决了电炉烟气温度高、灰尘多且细的技术难题。9 J+ M5 G2 O8 K5 T6 p
     2. 新疆八一钢厂70t电炉余热回收技术0 _8 c/ w! j3 G6 y8 T5 b) D. o0 v/ [  D
     该余热利用系统主要由热管蒸汽发生器、热管软水预热器和蒸汽聚集器、冲击波吹灰系统组成。热管蒸汽发生器、热管软水预热器主要采用高效传热元件-热管，较一般余热回收装置有许多明显优点。2 _# [' w. U, W9 i, I
     2.1工艺流程
5 }6 P- N" d8 ?, P+ G9 `5 i% s         根据70t电炉余热的工艺参数和使用要求，电炉余热回收装置流程见图1（软水流程）、图2（烟气流程）。工业自来水经水处理软化后进除氧器，再经加压水泵加压进入热管水预热器，经过预热后进入蒸汽聚集器，通过下降管和上升管与热管蒸汽发生器进行自然循环，除氧水吸收热量后，气化形成1.6 MPa的饱和蒸汽，进入蒸汽总管供用户使用。                                                 $ w0 w1 b) s' d& a6 \2 e( r+ j
     2.2工艺条件( j8 {3 i7 R/ b8 P
        （1）平均出钢量：70t/炉, M  o- [: v& f! I* O: F6 g- ^
        （2）最大烟气量：160000Nm3/h
9 ?8 u3 ^/ s+ G3 D$ ^( A        （3）烟气最高入口温度：800℃* ~$ f3 g) E2 W$ b/ ]8 Q1 V
        （4）烟气出口温度180 ℃) p: O) d" U& s* O
        （5）饱和蒸汽压力：1.25MPa( c' z- [3 g/ N: T) L9 G6 {
     (6) 回收热量：38500KW
" Q1 Q" U0 a! R" y! n3 @1 y" S     （7）最大蒸汽流量：16t/h
4 u3 k! t) ^  D$ i/ J3 d- o  q- j/ k     2.3热管余热回收系统结构$ K* Y; A: c; T! k- c( j% t7 D
     此热管余热回收系统主要由热管蒸发器、热管软水预热器、和蒸汽聚集器、冲击波吹灰系统组成。 烟气先经过蒸发器，后经过水预热器。
2 h5 P' A# v! T2 p$ Y! ?        换热设备（蒸发器和水预热器）之间有过渡段连接，过渡段上设有不锈钢膨胀节（以满足设备的热膨胀）和人孔（供设备安装和停炉检修时使用）以及冲击波吹灰器（吹灰用）。另外，每台蒸发器和每台水预热器上都设有吹扫管，可根据积灰的情况辅助吹灰。在蒸发器和水预热器底部设有灰斗，用于储灰和排灰。
/ i' `( V( K1 U3 Z       2．4系统工作原理
: W# z4 \( F$ B9 X5 X; H* D            （1）热管蒸发器是由若干根热管元件组合而成。其基本结构及工作原理如图2所示。热管的受热段置于热流体风道内，热风横掠热管受热段，热管元件的放热段插在汽一水系统内。由于热管的存在使得该汽一水系统的受热及循环完全和热源分离而独立存在于热流体的风道之外，汽一水系统不受热流体的直接冲刷。热流体的热量由热管传给水套管内的饱和水（饱和水由下降管输入），并使其汽化，所产蒸汽（汽、水混合物）经蒸汽上升管到达汽包，经汽水分离以后再经主汽阀输出。这样热管不断将热量输入水套管，通过外部汽一水管道的上升及下降完成基本的汽一水循环，达到将热烟气降温，并转化为蒸汽的目的。
( }# s: P5 O4 B5 k4 _' G' @     （2）热管水预热器（省煤器）也是由若干根特殊的热管元件组合而成，热管的受热段置于烟气风道内，热管受热，将热量传至夹套管中从除氧器进来的除氧水，加热到180℃以上，送至蒸汽聚集器。
) o* Y7 T$ p) V& F7 Q      2.5系统特点
7 C! t7 x6 h1 G8 q8 ^& {" V" F: x1 d0 U      2.5.1采用热管作为传热元件，具有极高的传热性能；气--液换热，一侧是具有一定流速的烟气另一侧是软水相变为蒸汽，换热时对流换热系数为40-60W/m2.℃。700-800℃的烟气经过热管蒸发器，温度降至180 ℃左右。同时产生1.6MPa的饱和蒸汽，供用户使用。9 D+ U( O- k; p' a
     2.5.2整个汽水系统的受热及循环完全和热流体隔离而独立存在于热流体烟道以外，这就使本系统有别于一般余热锅炉。7 p  y1 {/ d- X0 ]( t8 Y' \
      2.5.3设备中热管元件间相互独立，热流体与蒸汽发生区双重隔离互不影响，即使单根或数根热管损坏，也不影响系统正常运行，同时水、汽也不会由于热管破损而进入热流体。
% s: Y3 P3 s4 T       2.5.4设计时调节热管两端的传热面积可有效地调节和控制壁温，防止低温酸露点腐蚀。
. x- u+ w- V- ?9 m        2.5.5操作简单、维修方便、工作可靠，整个系统的热量输送过程不需要任何外界动力，故障率低，效率高。+ p: L3 |9 {- I# V( p8 p
     2.8换热器的积灰问题
4 ^8 v( M3 L9 q% y& Q0 h: f     电炉烟气含尘量是8-15g/m3，也就是说每小时500Kg左右的灰尘通过换热器。电炉烟尘粒度较小0-10μm的灰占灰尘总量的70%以上，该种灰有较强的吸附力，换热器的除灰是该换热器的设计的核心内容' z! J/ S2 V! }3 i
     2.6.1在换热器结构的设计上采用以下措施) b- E( a& b0 ~& F
     （1）换热管间距较其他工况设备增大。
3 U4 Y, c! \% D: K" R  h     （2）烟气在设备中流速设计一般为8米左右。) ?6 `  D8 }0 i
     （3）换热器的布置形式必须考虑便于除尘，换热器布置上采用立式。
* }; |; Y9 P7 R9 w$ q% k2 J     2.6.2采用冲击波吹灰系统
- [. _( M4 U' d/ h1 {     冲击波吹灰系统是我国引进前苏联军工技术，我国消化研制开发的在线吹灰产品。其工作原理是将空气和可燃气按一定比例混合，经高能点火后在冲击波发生器内形成可控强度的冲击波，冲击动能吹扫受热面的同时伴有高声强声波震荡和热清洗作用，以达到吹除积灰保证受热面清洁，提高传热效率，恢复锅炉出力的目的。
) k5 ~, y+ V! ?1 o, {5 M( ?     2.7 设备运行及使用寿命分析7 V" T5 M. C" z- r1 {# [7 P
     应用于该工段的换热设备在设计上需考虑三个方面的问题。一是高温烟气的换热问题；二是设备冲刷问题；三是热应力造成设备损坏问题；四是积灰问题。. H" S! D; C( y4 x# p' _" h
     热管换热器工作时烟气通过热管换热器的流速为8m/s，流速较低；烟气侧热管镍基钎焊有纵翅片，镍基合金厚度≥0.05mm，硬度HRC≥56。因此合理的解决烟气对设备的冲刷问题。
+ D" ]& v' X4 ?5 x     热管换热器的热管单支点焊接在联箱壁上，其热涨冷缩变形不受约束，避免了应力破坏。因此热管换热器不存在热应力造成设备损坏问题。# X3 n( _* b! Y; H3 t
     热管具有单管作业性能，有一根热管（即使部分热管）损坏不会造成换热的烟气和水混淆，对换热的影响也不大。因此可保证设备长周期稳定运行。% {0 |# |* [9 f+ z
      3.结论
. B/ L6 E& {  a     余热利用系统投入运行后，不仅确保了粉尘浓度符合环保要求，达到了利用高温烟气的热量产生蒸汽供VD真空炉生产和其他生活用汽使用的目标，而且采用烟气余热利用新技术后原VD真空炉使用进口柴油锅炉作为备用，每年节标煤1.8万吨
电石生产的节能减排
; a! i  ~) R! u 电石生产是高耗能、高污染的行业，目前中国是全世界最大的电石生产大国，在世界范围内节能减排的大气候下，中国电石行业节能减排的任务是非常艰巨的。电石生产的高耗能和高污染是电石行业长期困扰的问题，涉及的问题比较多，现就有关节能减排的几个主要问题进行探讨。( v( p7 u8 Q( Y8 L. _* }5 ~( N
主要探讨问题有：回收电石炉气并加以利用；粉料的利用；使用精料降低电耗等。其他生产操作上的问题本文不进行讨论。
- F$ v  l8 M$ |% \" [/ i$ K) f1．电石企业炉气的综合利用9 d- b8 z% A) K# l( U
1.1 电石炉气利用的前提条件：炉气的收集和净化。0 O) k/ m( c3 I+ t  z
1.1.1
: F7 w9 ?2 L& R建设密闭电石炉，将炉气全部收集。* i' ^# {; x$ v6 o: U; D
从电石生产热量分析可知，每吨电石副产炉气约400m3（Nm3）[热值约11723kJ/m3（2800kcal/Nm3）]，约相当于160kg标煤，电石生产副产炉气的利用具有很高的节能价值。若想利用炉气，首先要建设密闭电石炉，只有密闭电石炉才能将炉气全部回收，具有节能的明显优势。# B' Z! j( N- P% ]3 }3 X! i: t% W; y

7 M  s7 l# g  c4 ^& B, r& v; U电石炉气折标准煤量定量分析如下：
0 s9 H8 W/ p3 R1 m
电石
0 ?$ a, ~3 u! G5 ^5 A- U. W产+ Y8 W& a( h) Z; W! C4 x
量: b9 c0 c9 H$ [
万t/a
炉* H  a* ?0 B1 I1 ~0 v2 L  _9 V( g
气
9 l6 @. L7 W" d8 [$ }" ?量" g+ a/ U8 y, ~) G1 m* Y/ [
万Nm3/a
炉气热值折标煤- M+ [0 o, g4 ]! v) [3 z
t/a
备注
- X+ y0 `9 v6 C, c2 F/ f  F
4.5
1800
7200

9.0
3600
14400

1177
470800
1883200
06年全国产量

密闭电石炉技术，在国内无论是装备或生产管理已拥有成熟的经验。从六十年代至今，引进过日本、挪威等国家的多种密闭电石炉设计和制造技术。设计和制造均已国产化。25500KVA的密闭电石炉已拥有多台，把持器的形式已有多种，更大型的密闭电石炉也在筹划建设中。
8 R# ~/ o" J9 ~+ L1.1.2炉气净化技术7 p' g# E' u% a; R) `0 C
炉气净化本身不是节能的直接措施，而且要消耗掉一部分动力。由于密闭电石炉炉气含有大量的粉尘，含尘量约80~150g/m3（Nm3），不能远距离输送，为利用电石炉气，必须将炉气中的粉尘除去，将炉气进行净化，使炉气能够输送，进而加以利用。
0 G* M# X' h' n# a2 U) w5 W炉气净化的工艺方法可采用干法或湿法。, x/ `2 j3 u, B; T$ m. `
湿法净化技术成熟，但由于耗水量大，且净化后的污水中含有CN-造成二次污染，必须进行污水处理，故流程较长，其发展受到限制。1 d  k1 I  d: d3 N5 w8 W- ]
炉气干法净化，从八十年代至今，引进过日本、挪威等国家的技术。国内各工厂在使用过程中存在一些问题，分别进行了一些改造和完善，有的工厂改造后已取得良好的成效，已达到正常连续运行。
7 {/ X* b8 d, u3 c( \（湿法净化和干法净化的具体方法这里不做介绍）
" Y0 W+ e. R/ V# r0 B+ @1.2 电石炉气利用
6 A" z/ T6 Q) M* s1 s6 i净化回收后的炉气利用途径有多种。可作为企业内部的燃料使用，也可输出作为能源或碳一化学生产的原料。下面介绍几种主要炉气利用的方法：$ W+ m" h9 q5 b4 Q- @
1.2.1* |; d8 a  b1 }' |6 H5 `- x
气烧石灰窑。
3 t& M. t5 f3 q' s8 C
. n2 t* v9 T5 m$ A/ m在电石企业内，气烧石灰窑所需用的炉气与电石生产副产炉气量理论上基本平衡。炉气作为气烧石灰窑的燃料，既节能又消除了炉气的污染，而且气烧石灰质量均匀，反应活性好，可使电炉电耗下降。; A8 u1 }$ u3 x' r4 _% k$ R) X. K
气烧石灰窑是一项先进的技术，在电石企业内部，气烧石灰窑以电石生产副产炉气作为燃科是最合理的炉气利用措施。; R  h6 U' x* e
采用气烧窑时应选用热效率高的窑型。
6 ]+ D0 _( Y* j7 T6 e) Z) e现将几种气烧窑能耗参考指标介绍如下：: M/ z! \5 m( t6 f* {; D) L

西德维曼斯台% U; K7 H+ t* j" N4 @* Y" h
尔公司双筒窑
西德维曼斯台
' D/ R# Y$ ?/ g8 ^/ `/ U尔公司双斜窑
日本金刚石公
/ Q2 o& \1 F& Y4 [0 l- U, G) [. Y司中心喷咀窑
意大利费尔卡克斯公司方型双梁窑
热耗J/kg石灰! r4 F0 s$ M; g4 s( l
（kcal/kg石灰）
360000~3777000
; b3 O# u* S: [" F（860~950）
393600~4145000
) ^1 {, v* f% I; H5 m* p6 N（940~990）
4187000~5024000
. d* }4 f' A! z" C( x) m; f（1000~1200）
3893000* V% ~# Q0 u. P% Y! H& H$ D
（930）
气烧石灰窑，在国内已引进过西德、意大利等国家的双套筒窑、方型双梁窑等多种形式的技术。设计和制造均已国产化。使用情况良好。
, i9 \- Z4 q3 N1.2.28 ~4 N/ v" b+ }0 R8 F/ S0 u% l
余热锅炉
% x4 {+ U+ d2 i" U余热锅炉是一项密闭电石炉炉气不经过除尘而直接利用的技术。从七十年代杭州电化厂等工厂开发成功至今，已取得许多经验。余热锅炉的形式也在不断改进和完善，技术已比较成熟。
+ o& S" C" E! [5 h, o# P6 b密闭电石炉余热锅炉产生蒸汽量经验数据如下：国内某厂1吨电石产生约2吨蒸汽（0.8Mp）。
5 K% x) G$ `+ b2 r( k' b密闭电石炉余热锅炉还有良好的环境效益，同时将炉气中氰离子进行了焚烧。( R! N2 W0 W5 ?" @" z1 \
1.2.31 |: K' T4 g5 p0 D) }& E% G
利用炉气作燃料干燥炭材。
9 y5 f8 e/ D) v7 ~+ T3 r& ]1.2.4( b! J+ F6 T9 i0 j
炉气输出作为专用燃料，例如吉林电石厂曾利用电石炉气送化肥厂作专用燃料。5 p! u' v, j) r% @: n1 b0 Y# y
1.2.5
$ J: ?: a  A+ o% T# B炉气输出掺入城市煤气作燃料，例如吴凇电石厂曾利用电石炉气输出掺入城市煤气使用。
. B) c# v6 m) p8 S% E1.2.6利用炉气作原料的碳一化学研究
: I7 K' q# D5 t6 e例如吴凇电石厂曾开发成功利用电石炉气制造光气。
$ z  [0 Q9 m) s例如吉林电石厂也曾研究开发利用电石炉气制造草酸，但没有实现工业化。
$ R; v1 ~0 a0 U+ [' }2 电石企业粉料的综合利用：空心电极技术。
% n' X2 q" b" M' d9 t) {! u6 f& {  L: b& x0 u6 l
空心电极是一项利用粉料的先进技术。
+ ?2 ]" D" F; a/ M在石灰，炭材加工，运输和贮存过程中，会产生10~15％左右的石灰粉、焦粉，无烟煤粉等粉料，若将粉料弃掉则浪费了能源，增加了成本，污染了环境，而采用空心电极技术可将这部分粉料作为生产电石的原料消耗掉，并使电极糊的消耗下降，是一项很好的节能措施。既降低了电石单位产品全焦耗，节省了电极糊，又利于电炉的调节。因此空心电极技术是一项很好的节能措施。
. x7 A- G6 [" r: \+ z
' y. I$ H) A$ a! R$ R0 C采用空心电极后节约能源折标准煤量定量分析如下：; ~8 H; H4 b! ^% v( E8 Z: a
电石产量（万t/a）
4.5
9.0
1177
备3 |! p- h2 h! R, c% Y& I
注
节/ \  c5 M( S+ G( V  N; x( n1 L+ A6 y
约
* @5 g( b. ~, |' _9 ]3 e实
3 I! T7 k3 b# _* X  n) Z- v物
" Q+ y4 z! k$ I# M" ^$ U; _（t/a）
耗焦粉
) @3 T3 n' l5 h+ u  Z% `! G1 M
2547
5094
666182
以电石焦耗566kg计
9 b. I4 F9 ^7 ^9 |空心电极耗粉料10%估算/ j. q$ H2 X0 f8 F" t  K0 b
3 @2 ?9 Q1 H4 y' a4 ], x3 @, r
耗灰粉" Y; t3 F  [0 Q- C
4208
8415
1100495
以电石灰耗935kg计
& D) V5 }# Q6 O- ]& C+ U空心电极耗粉料10%估算
+ Y. ^! Q. B: L- Y( q
节约电极糊
3 O8 N1 J, r$ @& C2 n9 @, D' u% U
675
1350
176550
采用空心电极前电极糊耗35kg/t电石，采用空心电极后电极糊耗20kg/t电石计
" d" a+ C/ S2 [  Q* e : [5 k/ J# e* V$ u, D% ?
实
$ @8 l. n# R' O- W8 g5 ]0 F物
  s; A. Q8 G  X' P+ d折' k. \$ b6 O# q& G) i5 K9 ?
标
- k: o$ C. X) o准9 g) H; _* X1 t6 A0 B8 K; r& }
煤
( ?, {9 ^% p0 Y3 l1 M（t/a）
焦粉折标煤
* f- F% P) j1 m' m
2473
4946
646827
1kg焦粉折0.971kg标准煤  F* i' P- t6 P( k
灰粉折标煤
1 y, d& B: z, A2 A3 b! L
571
1142
149348
3977460J/kg3 C$ Z6 ?' L: S
以石灰热耗（950kcal/kg）估算' g3 \1 i6 @* v, j: I
电极糊折标煤
  V# a+ n) P- O9 Y  U- P% p
578
1157
151300
1kg电极糊折0.857kg标准煤
* i$ |7 d& }& }
折标煤总计
3 Q9 E4 \. _  }  @0 V
3622
7245
947485
, g" Z5 r- p8 p: P6 P% i1 i% {* H

) d8 D9 F# u  O  p% Y: v' l3 @空心电极技术，从八十年代至今，引进过日本、西德、挪威等国家的技术。国内工厂在使用过程中又予以改造和完善，设计和制造均已国产化。4 r* ~2 s% u. i; w
3 采用精料，以减少杂质副反应耗电损失。3 `5 p' f) `: J5 U
3.1
+ V8 m  L/ O1 D: w& n% {) r( [; D电石生产中杂质副反应耗电损失
$ T, _) R, m& b" y
/ [, [( B" q: w( @. O选用精料，可以减少杂质的副反应的耗电损失。5 k9 v& R: r2 a: z3 W
关于电石生产的耗电定量分析，由于原料、设备，操作等方面的差异，国内外密闭电石炉热平衡数据不尽相同，现参考取日本金刚石公司提供热平衡数据如下：
$ P* q6 @* {2 N
1.37辐射及传导损失  V7 c: F9 x9 X- q' F8 {
: A  B. D' r2 Y

3.57冷却水损失& M$ N, c6 H5 n: \
4 q, ?8 G8 d' }$ z( x3 T

3.6CO显热
  R5 P4 X% J. O! E4 u+ `! |3 p4 c: h7 Q  ~. p

4.12杂质副反应* o: N# l6 x7 j3 Q6 S6 H
; z5 H5 |+ K( H. Z' x- C$ x

4.46电气损失
7 C) W3 {0 @& d+ e, V
# n! A3 o: s" G" j( ?1 r

100输入电能5 T# {* C7 S4 m! L$ V3 N! @6 d
. x1 {' j# ~; \& ?

2 T* d  L7 @8 i! i ) u2 g' ^: L( q# [+ u
7 I: t; N& U8 [& \$ F3 g- ~
- ^" g9 R7 l7 A2 |& E" J

( Y" B- w0 A5 e3 @( s
# f2 W, z; R8 q 8 m( I. q( y' d3 I) p* x
" q0 Q  z% X6 }3 |! c  h

9 c$ [, c* L8 h# C$ _6 l, n
( C1 a0 [( [+ f/ h9 ~. H 8 C2 [: o) c$ L/ \+ C' _+ h
( ~: x$ ?5 a2 v8 F+ {
  v7 P9 U9 H1 _

) H& A/ `1 `" k4 G) N# e3 h
25.96出炉热能
5 |: b2 Z% U1 n' U5 t' Z! e
/ _+ C0 y  P% T+ H: e) \* [# M

$ `! w! d, ]& u; [. _3 e7 C/ ^6 E
56.9生成CaC2有效热
" a; {- w+ c' @' p2 D/ a
& Z( h( l( w) U  a4 F
" f  X0 @" c) g0 h2 V, a- A( t

) A% b! i, a- @, q5 I' I. [
3 n, k4 [) U# A2 ^
% y+ Y( A) q7 x" |1 u注：以输入电能为100作基准。
! m4 @. U4 @& c9 [/ C0 o% Y8 R& ^从上表可知，杂质副反应耗电占电石生产输入电能的4.12％，其杂质耗电量折标准煤举例如下（电石单位产品电炉电耗以3300度/吨计）。
4 ?, X, T. w5 H$ t7 W
电炉产量) V. `- v8 m. M3 F: j8 @* l
（万t/a）
杂质副反应耗电, g% W4 a. O* t8 g; n- Y6 t  a
（kWh/ a）
耗电折算标准煤（t/a）
备
7 i$ Z* Q4 k2 z* ?: l6 r7 ~& v+ i! P/ R" x, Q+ V% z$ m
注
4.5
3 g8 P- O  _4 w9.0
1177
6118200- u& D8 v6 G( l: F
12236400
1600249200
752; W9 B8 v0 t8 E3 \- _7 m
1504
196690
以杂质副反应耗电占
/ a$ O" g- e3 t- I( r输入电能4.12%估算
1kWh折0.1229kg标准煤
从上表可知，杂质副反应耗电从宏观看也很可观。因此，电石生产应采用精料，最大限度地降低杂质副反应耗电。
  w4 o" ?" k! a( Q7 d" B3.2 2 j( T4 X; S& n- v! W
严格控制石灰石原料质量，保证石灰质量。
6 N6 }; A, O, Y; A$ F5 P# H, T国内电石用石灰石矿工业指标一般要求为：
( a$ m4 P. Y4 H7 ?' V( ^- K8 pCaCO3≥96％. K! o: J: {. n+ ], |& ~( q
MgO≤1％" q6 |6 d, [9 u0 w/ _
SiO2≤l％
: A1 f4 H3 a3 n8 @R2O3≤l％
1 G5 H9 |; W* w- ]" w/ U4 ?S≤0.2％
4 Q# x# ^  b, A% @P≤0.06％5 v/ ], q2 }+ u/ j7 ?7 B
从国外资料可知，西德、日本等国家密闭电石炉用石灰石CaCO3含量在98％以上，含泥量在0.2%以下。
* {( T' k1 s( K* i4 A% n密闭电石炉用石灰石除应符合电石用石灰石一般要求外，有条件的地方，宜选择CaCO3≥97%，MgO≤0.6％的优质石灰石，石灰石中夹带的泥沙应采取清理措施，以保证生产出优质石灰。
- T, k2 a! F/ p2 P生产实践证明，石灰石中杂质增加，或石灰生烧量增加，均使电炉电耗增加，且对电炉带来其它不利影响。因此，要控制石灰石中杂质含量和石灰生烧量等。8 H# X) S: |0 k% b+ n8 l" f
3.2.1石灰石中杂质的影响
4 M4 y. I0 M1 D) N石灰石中的杂质对电耗焦耗都有直接影响，而且对熔炼操作极为不利。因为在反应中金属氧化物还原时要消耗热量，浪费焦炭和电能。' B: Q" u* v3 P5 a7 A9 F# I9 b
关于石灰石中的杂质对电耗影响收集到的参考经验数据差异较大。而杂质的还原率，还和电石质量有关，电石质量越高，还原率也就越大。据物料平衡，它们的还原率MgO是80~100%，SiO2是40~60%，Fe2O3是30~50%，AL2O3是5~10%
9 W. e" [( f  e' Z( _4 M9 e3.2.2石灰生烧量的影响" B: T% u/ D- Y; m
+ ~  [8 W$ H- E0 h4 f/ n( D
在电石炉内，生烧石灰中的碳酸钙要进一步分解生成石灰，再与焦炭反应生成电石。分解碳酸钙要耗电，增加了电石的电耗。同时生烧石灰中有二氧化碳成分计入，生烧率过高，要影响到炉料的配比，打乱电石炉的正常生产秩序。
; _2 I4 p# U; b关于石灰生烧对电耗影响收集到的参考数据是，石灰生烧量每增加1%，当石灰投炉量为900公斤/吨电石时，将使每吨电石增加电耗8.5度，并多用焦炭1公斤。
& W) Y$ s5 n4 h9 A" W4 B! U* x石灰生烧量：气烧窑≤4％，混烧窑≤6（8）％，并应尽量提高石灰活性。
2 m" w% u  K0 l0 S3.2.3石灰吸水的影响3 O3 x6 |# H7 g0 j; h+ }, e
在生产和贮运石灰过程中，因接触空气而生成一部分氢氧化钙，另外，碳材中的水分对石灰的风化也有影响。石灰吸水也是注意的重要问题。除了粉化石灰严重影响生产操作外，消石灰在电石炉内反应的过程中要消耗电能和焦炭。) r- W# T+ g: ?$ Q
# R1 ?& Z. F( I
——26千卡
% }9 v9 \: C% t: D- `0 z$ S4 w% B- ~
——39.6千卡2 i: H4 B* `* x6 i+ @* f
石灰吸水情况是很容易发生的。收集到的可参考的经验数据如下：在干燥仓库中存放四昼夜后，其含水量几乎增加3倍；在普通仓库中存放19昼夜后，其含水量几乎增加12倍，可达到10%。因此石灰出窑后预防吸潮很重要。. w/ \/ |; d5 g  v
3.3优选焦炭6 r7 c" t0 m. T" i! l
冶金焦是生产电石的主要碳素材料，固定碳应≥84％，灰分≤15％。
9 c6 J% t. q5 S9 D1 u# ?+ R' d4 ?* a) p  ~
国外电石生产用焦炭固定碳高，约在90％以上。鉴于国内实际情况，期望使用固定碳高的焦炭。- X2 [" V! ~. D
入电石炉的焦炭必须经过干燥，使水分≤1%。3 z' f! g* ~$ s; k; y7 ?5 `
生产实践证明，焦炭中灰分增加或水分增加，均使电炉电耗增加，因此，要控制焦炭中灰分含量和水分含量。
2 H- r: \9 p* s8 S3.3.1焦炭中的灰分对电耗的影响. y" m1 `6 L/ x
据西德资料介绍，炭素中的灰分每增加1%，每吨电石就要多耗电57~60度。
9 t- h5 |1 A0 i% @. B% `日本也有资料说对发气量为300升/公斤的电石有如下关系：3 h$ r9 I; X8 r) \4 Z
灰分含量（%）+ {- f; }. G- o# N& a- C9 h( w
7
9
10
焦炭耗用量（公斤/吨）1 L5 `1 L( E4 q, Q! E. K2 L+ y
540
551
546
电耗（度/吨）
: e5 T4 F. T! W. j% z& n5 w+ I
3200
3280
3360
分析表中数据粗略推算，炭素中的灰分每增加1%，每吨电石就要多耗电40~80度。如取平均值，也是在60度左右。
# X; E$ ^( ^( J6 A- s+ R- Y0 B- j因此，力求使用灰分少的焦炭是十分必要的。一般要求含C≥84%。
# s! S9 p1 l1 E( t" m3.3.2焦炭中的水分对电耗的影响
, c6 j( L* g9 o, V9 Q& X国内某电石厂曾有过测定结果：焦炭中的水分每公斤要耗电2度，投炉量一般是625公斤，那么，每增加1%的水分，每吨电石将增加电耗12.5度，生产实耗是10~15度，同时增加焦炭消耗2.6公斤/吨。+ H0 ^7 A0 V5 V. ]( o% x* y0 d
国内另一有机化工厂曾做过十天以上专门性的对比试验，结果表明：当焦炭水分由9.4%减少到5.6%时，电耗下降48度/吨；粗略推算，每增加1%的水分，每吨电石将增加电耗12.6度。同时电石的产量增加35公斤；电石发气量提高1.9升/公斤。
6 X9 q/ d* [2 I9 G: k3 q以上两厂测定结果非常相近。. h: d) u& x. m3 Z8 n
因此使用干燥过的焦炭是十分必要的，通常要求应控制水分在1%以下。
, Y8 q- Z0 L& y3.4严格入炉原料粒度' _; K6 V5 D6 X' \$ x" h
炉料粒度在适宜的尺寸范围内，可提高产量和降低电耗。# x* N' @7 d1 K* `
炉料粒度对电石生产也是很重要的。粒度过大，接触面积小，反应较慢；粒度过小，炉料透气性不好，影响电石炉的操作。各种碳材在粒度不同时其电阻相差很大。一般是粒度越小，电阻越大。电极易于深入炉内，对电石炉操作有利。但粒度过小，则透气差，容易使炉料结块，反而不利。因此要合理选择炉料粒度。2 H& E3 ]3 Y" S/ M, \% o1 D
石灰粒度要和电石炉容量大小及焦炭粒度大小配合起来确定。  C: t9 w9 X$ r/ q: R- P; n, @

  c& u5 s& ]! \. Q生产实践可供参考经验数据是：& l9 c. X8 \# P3 X2 ~* M. O
电石炉容量KVA
焦炭粒度（毫米）
石灰粒度（毫米）
20000以上
5~20
8~40
10000~20000
3~18
5~35
5000~10000
3~15
5~30
石灰和焦炭粒度合格率规定，是为了保证炉料的透气性和反应的均匀性。
9 n/ u5 k# J1 @1 d6 i入电石炉石灰和焦炭粒度合格率应≥90％，应无可见杂质。
( P" u) p; D# |+ V% n3.5改善碳素材料结构
2 Y& V; G( k  X; B' C* E
. {  p4 `4 u; y4 S& P" S碳素材料一般以焦炭为主。0 B$ ]: _0 ?- Z. \/ C9 S
9 Q+ q& x6 s7 L8 Z" ]
无烟煤电阻大，对调节炉内电阻作用较大，而且价格低，又可降低成本。表面上看，无烟煤固定碳含量低，但因其挥发分高。在生产电石过程中，待其挥发分跑掉后，剩余部分固定碳相应升高，成为很好的碳素材料。生产实践也证明，在炭材中掺入一定量的优质无烟煤是适宜的。9 ]. V3 y8 g, H5 Y) X, s) o
石油焦固定碳含量高，灰粉低，电阻大，反应活性好。对调节炉内电阻有明显的作用，有利于提高电石质量和降低电耗，有条件的地方可在炭材中掺入一定量的石油焦。炉料里掺石油焦，不但可提高电石产量和质量、降低电耗，而且由于炉料总电阻增加，总灰分减少，反应性好，电极稳定深埋，对加速恢复炉温也很有利。国内某厂曾在10000KVA开放炉中试验用过，收集到的经验数据如下：在焦炭中掺用25%油焦时，比未掺油焦的，电耗低84~92度/吨，发气量提高1~8升/公斤，产量增加60公斤时，减少焦耗25公斤/吨电石。
4 W; `* U( A/ h5 ^* L; x# U3 s在有条件的地方，在碳素材料中可掺入一定的优质无烟煤或石油焦，使碳素材料结构更加合理，以增大炉内电阻降低电耗。
, Q1 V" P& D' M0 ~: k根据生产实践证明，混合使用碳素材料比较好。其组成比例如下：/ `1 j7 w& Q& i& o8 k2 L
焦炭 2 ?4 q( f8 Z$ W
50%# C8 E$ ^" a8 }" E) I( M0 }+ w) I
无烟煤
) @) v' _' `8 \  a30%* i! ^& N7 E% ]1 a' S& r$ `
石油焦
, Q! @$ ^  l: ]' J8 ?- R20%
7 ~8 a$ A, m4 ~" o5 r总之，对碳素材料的要求是：固定碳含量高，比电阻大，活性高，灰分、挥发分和水分含量要低，粒度适宜