25000ta电石的工艺设计.doc

摘要 本设计的题目是25000t/a电石的工艺设计。电石是有机合成工业的重要基本原料，我国生产的电石主要用于生产聚氯乙烯（PVC）（约70%），其他用于生产醋酸乙烯、氯丁橡胶、聚乙烯醇（PVA）、石灰氮等产品。本设计所用的原料为白灰、兰碳和电极糊，兰碳经干燥后与白灰以一定的配比投入密闭电石炉中，白灰和兰碳依靠电极电弧热和炉料电阻热熔化反应而生成电石。电石生成后定时出炉，经冷却、破碎后作为成品包装。生成的一氧化碳全部从炉顶抽出。设计的内容包括确定工艺流程，对所选的流程进行物料衡算、设备选型和布置以及环保、消防、职业安全卫生等内容。同时，画出工艺流程图、设备平面布置图等。醋酸和农药等的原料。关键词白灰，兰碳，电石，电石炉，一氧化碳 ABSTRACTThe topic of the design is 25000t/a calcium carbide process design. Calcium carbide is an important raw material of organic synthesis industry. The production of calcium carbide in China mainly use for the production of polyvinyl chloride (PVC) (about 70%). The rest is used for the production of vinyl acetate, chloroprene rubber, polyvinyl alcohol (PVA), lime nitrogen and other products.White ash, coke and electrode paste are utilized as raw materials in this design. After drying, the coke is input into the full-enclosed calcium carbide furnace with a certain ratio of white ash. Calcium carbide generated from the reaction of white ash and cock heated by the electrode arc furnace heat and the thermal resistance. The calcium carbide is get out of the furnace timing. The products are packaging after cooled, broken.The tasks of this design include the identification of the process, the material balance, the layout and selection of the equipment and environmental protection, fire safety, occupational safety and health content. Meanwhile, draw the process flow diagrams, equipment.KEY WORDS White ash, coke, calcium carbide, calcium carbide furnace, carbon monoxide目 录第一章 综述11.1 电石的性质11.1.1 简述11.1.2 电石的物理性质11.1.3 电石的化学性质11.1.4 电石的用途21.2 电石的生产概况31.2.1 电石的发展31.2.2 国外的生产情况41.2.3我国电石行业的现状及发展4第二章 电石的生产方法及生产流程62.1 电石生产原理62.2 电石生产的方法62.2.1 氧热法62.2.2 电热法72.2.3 其他方法72.3 电石生产的工艺流程72.3.1 原料的预处理72.3.2 电石的生产82.3.3 冷却、破碎、储存92.3.4 电石炉尾气的净化及利用92.4 电石生产流程简图102.5 电石炉炉气处理流程简图10第三章电石生产过程的工艺计算113.1 设计的依据113.1.1 设计的主要内容113.1.2 主要技术指标113.2 产品的物料衡算123.3 电石生产原料的需求量123.3.1 白灰123.3.2 兰碳133.3.3 电极糊133.4 干燥器的物料衡算133.5 电石炉中的物料衡算：143.5.1 主反应143.5.2 副反应143.5.3 反应的物料衡算143.5.4 电石炉物料流程图15第四章主要设备计算及选型164.1 变压器164.1.1 变压器类型的确定164.1.2 变压器容量的确定164.1.3 变压器二次电压的确定164.1.4 变压器的二次电流164.1.5 变压器的一次电流174.1.6 电石炉变压器的电气参数一览表：174.2 电石炉174.2.1 电极设备174.2.3 电石炉炉膛内径184.2.4 电石炉炉膛深度184.2.5 熔池半径的计算19表4-2 电石炉的几何参数194.3 干燥器设计及选型194.4 除尘设备设计及选型204.4.1 布袋除尘器204.4.2 旋风除尘器204.5 气体冷却214.6 其他设备一览表22第五章设备布置235.1 设备布置图的视图内容及表达方法235.2 设备布置原则235.2.1 满足生产工艺要求235.2.2 符合经济原则235.2.3 符合安全生产要求235.2.4 便于操作、安装和检修245.2.5 其他要求24第六章环境保护、消防、安全及职业卫生256.1 环境保护256.2 消防、安全及职业卫生256.2.1 电石炉工艺操作危险性分析266.2.2 安全对策27致 谢28参考文献29外 文 翻 译30附 录45第一章 综述1.1 电石的性质1.1.1 简述电石，其化学名称叫做碳化钙，分子式为CaC2，分子量为64.10。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是相对密度是2.22。化学纯的碳化钙只能在实验室中，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蓝色的大晶体，其色泽和淬火钢的颜色一样。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。电石除含大部分碳化钙外，还含有少部分其他杂质。这些杂质都是原料中的杂质转移过来的 1 。1.1.2 电石的物理性质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。电石能导电，其导电性与电石的纯度有关，碳化钙含量越高，导电性越好。电石的熔点随电石中碳化钙的含量改变而改变，纯碳化钙的熔点为2300，工业产品电石中碳化钙的含量一般在80%左右，其熔点常在2000左右1。1.1.3 电石的化学性质11.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 + H2 Ca + C2H2这时所生成的金属钙在2275开始升华。2.粉状电石与氮气在加热条件下反应生成氰氨化钙CaC2 + N2 CaCN2 + C3.将氨通入粉状的电石，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和氰化铵NH4CN。CaC2 + 4NH3 CaCN2 + NH4CN + 4H24.碳化钙被水解时生成乙炔。它不仅能被液态的或汽态的水分解，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脱水机的道理。在水过剩的条件下，也就是把碳化钙浸于水中时，反应依下式进行：CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2如果滴加的水来分解碳化钙，也就是碳化钙过剩时，则除上式反应外还发生如下反应：CaC2 + Ca(OH)2 2CaO + C2H2这个反应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，也像水分解它一样。有足量的水蒸气存在时生成氢氧化钙。蒸汽的温度超过200时则生成氧化钙。在赤热的高温下，除生成乙炔外，同时还生成少量的氢和碳。在这种情况下，除碳化钙的加水分解反应外，还发生所生成的乙炔的分解。5.当浓硫酸作用于碳化钙时，生成丁烯醛和树脂。用相对密度为1.75的硫酸长时间作用于碳酸钙时，生成含硫化合物。1.1.4 电石的用途11.电石与水反应生成的乙炔是现代合成塑料、橡胶、纤维、医药、农药、染料、树脂和溶剂等许多有机产品的基础原料。2.在加热粉状电石与氮气时，反应生成氰氨化钙，即石灰氮，是一种优良的碱性肥料，也是生产氰化物的原料。加热氰氨化钙与食盐，反应生成氰熔体，用于采金及有色金属工业，也用于特种钢的淬火。用氰氨化钙生产的双氰胺、三氯氰胺、硫脲和胍等，可用于医药、印染和塑料工业。3.电石本身还可以直接用作钢铁工业的脱硫剂，生产优质钢。用电石制成的炉砖，可以用作炼钢炉的炉衬。粉状电石可用作分析化学的试剂（主要用于水分含量的分析）和建筑工程的测湿剂。另外，电石用途还有其独特之处。如电石乙炔的纯度较高，乙炔-氧焰的性能较优，这些都是石油化工生产的乙烯、丙烯代替不了的。尤其是近年来电石本身找到了许多新的用途，例如用电石处理橡胶树、菠萝树和凤梨树等，可以增加产量。这说明电石还有许多用处，有待我们去研究、发掘。1.2 电石的生产概况1.2.1 电石的发展电石工业诞生于十九世纪末。当时的电石容量很小，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1。二十世纪初，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。而随着有机工业的迅速发展，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式设计建设密闭炉。七十年代，美国成功研制了空心电极和全自动化操纵电炉的新技术，同时，德国也建成了巨型密闭电石炉，为电石工业的发展做出了很大的贡献1。发达国家电石生产技术先进,但产量日趋减少。目前,美国、日本、德国均为世界上电石生产技术较为发达的国家,其中德国拥有世界上最大的电石炉,日产电石近500t。计算机自控技术、空心电极技术、密闭生产技术等先进的电石生产技术为降低电石生产成本提供了很大的空间。由于电石法生产乙炔的生产成本相对较高,且存在高能耗、重污染的缺点,发达国家电石生产日益萎缩。而发展中国家依靠引进技术和原有技术,生产能力持续扩大:以中国为代表的发展中国家依靠廉价的煤炭、水力和劳动力资源,正实施低技术扩大生产。从最初的间歇式生产到目前的自动化操作密闭电石炉的生产技术,世界电石的总量也因发展中国家的生产能力的扩大而基本保持不变2。1.2.2 国外的生产情况美国是最早生产电石的国家, 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。最初生产的电石只用于点灯。随着有机合成的发展，美国的电石工业也得到迅速的发展。1965年，美国电石产量达100万吨以上，与日本、德国同居世界首位。到20 世纪70 年代已成熟运用空心电极和计算机过程控制技术, 能保证电石炉在恒定功率运行, 电石电耗到3034kWh /t, 发气量也稳定在优级品3。日本在20世纪50年代末已使用密闭电石炉,至70 年代已研制成功机械出料机, 日本在研制成空心电极技术后, 电石成本大幅下降, 80年代初期电石电耗已降至3050 kWh/t 以下3。德国也是电石生产技术较为发达国家, 拥有世界最大的电石炉, 容量为75 000 kVA, 日产电石为435吨, 净化后炉气为1万m3 /h, 运用空心电极技术, 可利用粉料占总炉料的1 /4 以上, 可大幅降低电耗, 电石电耗已降至2940 kWh /t, 质量稳定, 最大生产厂可年产电石60万吨以上3。除上述三个国家大量生产电石外，英国、法国、意大利、加拿大和挪威等国也生产电石，而且拥有大功率密闭电石炉。埃肯型密闭电石炉就是挪威发明的，而且还是世界上第一个发明密闭电石炉的国家。这些国家生产技术也很先进，只是在生产规模上不如上述三国3。1.2.3 我国电石行业的现状及发展我国电石工业经过60多年的发展，已经成为重要的基础化工原料产业。近年来，在下游需求不断增长的带动下，国内电石产能快速扩张4。在我国，电石主要用于生产电石法聚氯乙烯（PVC），PVC消耗的电石量约占电石表观消费量的75%以上；其次用于生产金属切割用的乙炔类产品，该领域对于电石的需求量约占电石总消费量的10%左右；其余用于生产氯丁橡胶、聚乙烯醇（PVA）、石灰氮及其衍生物等产品。因此，国内电石市场的走向主要取决于下游PVC行业的发展态势5。“富煤、缺油、少气”是我国资源、能源现状，发展新型煤化工，特别是随着我国煤气化技术的发展，充分利用劣质煤炭发展煤化工，有利于资源的综合利用和替代石油。我国石油资源匮乏，按现在的开采速度，我国现有的原油资源将在十几年后消失殆尽。为满足日益增长的成品油及其他石化产品的需求，我国每年都要从国外进口大量原油。我国发展以石油为原料的石化产业链受到资源供应的制约，产业安全难以得到全面保障。我国煤炭资源储量丰富，煤炭供应可以完全立足于国内。电石法PVC符合我国“富煤少油”的资源结构。我国石油资源短缺，乙烯产量相对较少。PVC产量仅占总产量的四分之一左右。电石法生产PVC在一定程度上缓解了我国石油资源短缺的矛盾5。多年来，通过行业工作者的不懈努力，电石生产技术不断改进，安全生产水平不断提高，能耗、物耗持续下降，污染排放量也得到有效控制。电石设备制造企业已经完全掌握大型密闭式电石生产装置的设计、制造和施工。特别是这近几年来，能耗低、污染排放量少的大型密闭式电石炉在行业内得以迅速推广，促使电石行业整体水平不断提高5。为实现资源、能源的综合利用，贯彻循环经济理念，在煤炭资源丰富的地区建设“煤热电化工（烧碱、电石、聚氯乙烯、水泥）一体化项目。这是电石、电石法聚氯乙烯规避风险、可持续发展，实现双赢的必由之路5。未来几年内，石化产业和相关产业经过调整和振兴，下游行业对聚氯乙烯的需求量仍将保持增长，聚氯乙烯行业将保持良好的发展势头。预计到2011年，我国PVC产能将有可能达到2200万吨/年左右，其中电石法产能将由2008年的1200万吨增长到1800万吨，若开工率按80%90%计算，则电石法PVC产量将达到1440万1620万吨。按照生产1吨PVC需要消耗1.5吨电石计算，则总共需要消耗电石2160万2430万吨4。因此国内电石行业仍存在一定的发展空间，产能的合理扩张将有利于满足下游行业不断增长的需求，从而保障国民经济的平稳增长。第二章 电石的生产方法及生产流程2.1 电石生产原理电石的生产过程是规格合格的生石灰和碳素按规定的配比经加料器送入电石炉炉面，原料在电石炉内18002200的高温下反应生成电石。其化学反应方程式如下：CaO + 3C CaC2 + CO由上化学方程式可知:(l)电石是由石灰和碳化合反应而成的；(2)在化合反应的时候，在每生成一个分子电石，需要一个分子的氧化钙和三个碳原子，同时还有一个一氧化碳分子生成；(3)此化合反应为吸热反应,为完成此反应，必须供给大量的热量；(4)此化学反应为可逆反应，根据平衡原理，增加反应物的浓度和将生成物源源不断地取出，有利于反应的进行6。2.2 电石生产的方法2.2.1 氧热法 在二十世纪六十年代，德国、美国、荷兰和朝鲜就进行氧热法生产电石的实验，认为该方法与电炉法相比可降低成本50%。氧热法工艺是以生石灰和煤为原料，在25003000的高温下生成电石，炉内产生的炉气在上升的过程中与下降的原料进行热交换，充分利用了反应热，节约了电石生产过程中的耗电量。该方法的优点是电耗低、炉气量大、纯度高、对煤质要求不太严格（但煤耗量高）。这种方法既获得电石有产生大量的炉气，每生产一吨的电石可获得炉气26002800立方米，相当于密闭电石炉每吨电石产炉气400立方米的七倍，该法考虑了炉气的综合利用，使氧热法生产电石在经济上更合理，但炉气在合成化工方面尚未实践，特别是炉气的净化和有毒的气体的去除尚需进一步研究7。2.2.2 电热法电石工业诞生于19 世纪末，迄今工业生产仍沿用电热法工艺。电热法生产电石工艺因生产工艺较简单，技术较成熟而被广泛应用。该工艺是生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。主要生产过程是：原料加工；配料；通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000左右，依下式反应生成电石：CaO+3CCaC2+CO。熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出：在开放炉中，一氧化碳在料面上燃烧，产生的火焰随同粉尘起向外四散；在半密闭炉中，一氧化碳的一部分被安置于炉上的吸气罩抽出，剩余的部分仍在料面燃烧；在密闭炉中，全部一氧化碳被抽出8。2.2.3 其他方法电石的生产方法还有以燃代焦法、等离子弧催化法和其他一些用粉煤、重油和天然气等廉价燃料作热源的电石生产方法，但这些方法技术不成熟，在工业上很少应用7。2.3 电石生产的工艺流程2.3.1 原料的预处理2.3.1.1 原料的要求1 生产电石所用的石灰应符合下列要求：全CaO 92%MgO 1.6%生烧 5%过烧 20000 540生产电石所用的焦炭应符合下列要求：固定碳 84%灰分 15%挥发份 1.5%水分 3% （开放炉） 1% （密闭炉）粒度： 电炉容量（KVA） 粒度（mm） 20000 3202.3.1.2 原料贮运电石生产主要原料焦炭、石灰、电极糊均由汽车运入厂区，经计量后贮存。焦炭采用露天堆场和焦碳棚贮存，石灰采用地下料仓贮存，电极糊贮存在电极糊厂房内。2.3.1.3 碳材的干燥合格粒度焦炭由胶带输送机分别送入湿焦炭仓，再由电机振动给料机把焦炭送入回转干燥机进行烘干。经过烘干后的物料由胶带输送机斗式提升机送往配料站，储存备用。2.3.2 电石的生产合格粒度的石灰、焦炭由仓口分别经配料站块料仓下的振动给料机又经称重斗，按合适的重量配比，由振动给料机经长胶带式输送机送至电石生产厂房，经带式输送机分别送到电石炉的环形加料机进入炉料贮斗。电炉炉料共有12个贮仓，贮仓中的混合物料经过向下延伸的料管及炉盖上的进料口靠重力连续进入炉中；装在电极糊盛斗内的破碎好的电极糊（100mm以下），经单轨吊从地面提升到各电极筒顶部倒入电极筒内。石灰和焦炭从环形料仓下部投料管投到电石炉内。电流由变压器，经断网、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19002200而生成电石和一氧化碳。生成的电石自炉口流料槽流出。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，投料管的上头与熔池上层的疏松的料面接触。当炉料下沉时，继续补充炉料。共有16根投料管，其中3根专供投调和外之用，必要是用以调整电石炉。电石炉的使用功率由电极升降和电压级数的切换来调整。调换电压在有载情况下进行。2电极的升降用自动升降机带动。冶炼好的电石，每隔一小时左右从炉口出炉一次，熔融电石经炉嘴流出来流入冷却筒内。2.3. 冷却、破碎、储存自电石炉炉嘴将熔融的电石放出来，沿着具有冷却管的流料槽（炉嘴）流入冷却筒内。筒内装有导叶，可以抄起电石而将其摔碎。从筒尾通入氮气，以减少电石发气量的损失，并可安全生产。筒外淋洒冷却水使其冷却。经冷却破碎后的电石粒度在80毫米以下，自冷却筒筒尾卸出，再经斗式提升机进入中间贮斗。在由此经漏斗而落入自动秤。称量后的电石沿变向加料筒进入贮斗内贮存。根据乙炔发生站的需要，将电石卸至皮带输送机上，送往乙炔发生站。当乙炔发生站不用料时，用皮带发生站送往包装工序进行包装。2.3.4 电石炉尾气的净化及利用密闭电石炉炉气净化一般有干法炉气净化、湿法炉气净化和炉气直燃发电净化三种方案，根据所设计的电石产量、能源条件及环境保护等方面的综合分析，选择干法炉气净化方案。该方案的工艺为：电石炉的高温含CO 的烟气经管道进入冷却系统降温后,进入袋式除尘器过滤除尘后经风机排入气柜,气柜的CO气体可以再利用。该方案的技术特点是: 保持炉气原有燃料成份,加以净化后具有高经济价值；采用滤袋除尘器净化炉气,可对各种成份的超细粉尘达到99.9 %以上的除尘效率,保证粉尘排放90%,MgO2%,SiO21.5%,过烧及杂质84%，挥发份3%,灰分8%,水分5%,粒度318mm;电极糊：每吨电石耗电极糊0.045吨，规格：固定碳75%，挥发份142%，灰分10%，软化点100110，粒度200mm以下。3.1.2.3 产品方案可生产产品优级、一级品占80%，二、三级品各占10%。1.3.2.4 生产日期一年生产330天1.3.2.5 水电气供应方式国内资源价格便宜，可因地制宜，选取当地最廉价、方便的能源供应方式，外部供应。3.2 产品的物料衡算年产25000吨电石，本设计假设生产裕度1.05，则年产量为。假设在冷却、破碎及包装工序中，电石的损失量为0.5%，则从电石炉中出来的电石量为：产量分配如下表3-2 产品指标及产量分配指标名称指标优级品一级品二级品三级品发气量 L/kg 320300290270产品占总产量的百分率 %40401010产品量 t/a11052.631611052.63162763.15792763.1579电石中CaC2的含量 % 83.9878.7376.1070.85电石中CaC2的含量：3.3 电石生产原料的需求量3.3.1 白灰白灰： 白灰中的含量：白灰中的含量：白灰中的含量：3.3.2 兰碳兰碳：兰碳中碳含量：兰碳中水分含量：兰碳中挥发分含量：3.3.3 电极糊电极糊：电极糊中碳含量：电极糊中挥发份含量：3.4 干燥器的物料衡算兰碳经干燥后，含水量为1%,湿料干燥物料衡算式如下： 式中 、分别为进干燥器的湿物料和除干燥器的干燥产品量，=t/a 、分别为进出干燥器的含水质量分数，=5%，=1%干燥兰碳t/aH2O 5%兰碳15909.0909 t/aH2O 1% 159.0909 t/a图3-1 干燥器物料流程图3.5 电石炉中的物料衡算：3.5.1 主反应56 36 64 28生成电石消耗的C： 生成电石消耗的： 副产气体的量： 3.5.2 副反应40 12 28 60 24 5618 12 2 28副反应消耗的C量：副反应生成CO量：反应生成的量：3.5.3 反应的物料衡算反应C的总消耗量： 反应生成CO总量： 反应共消耗的兰碳： 反应消耗的白灰量： 电石炉总收入物料量：生成产物及反应生成气体量：粉尘及其他副反应反应生成气体消耗量：3.5.4 电石炉物料流程图电石炉白灰26250 t/a兰碳15909.0909 t/a炉气15770.9329 t/a电石27631.579 t/a电极糊1243.4210 t/a图3-2 电石炉物料流程图第四章 主要设备计算及选型4.1 变压器在电石的生产中，为了获得优异的生产成绩，除了选用精良的原料，信得过的设备和精心操作外，采用性能良好的电炉变压器也是一项很重要的因素。4.1.1 变压器类型的确定变压器的类型有三相和单相两种。可以采用三相变压器一台或三台单相变压器，多采用一台三相电路变压器。4.1.2 变压器容量的确定变压器的容量的计算使用电石生产主管部门制定的一个通用的计算公式1：式中 电石炉生产能力，吨/年（标准电石） 变压器的额定容量，千伏安 平均系数，即电炉年生产能力与变压器额定容量之比，密闭炉为1.6则可得变压器的容量 4.1.3 变压器二次电压的确定1 式中 变压器二次电压，伏 变压器的电压系数，查得额定容量为15625千伏安的值为6.186 变压器额定容量，千伏安则变压器的二次电压为 4.1.4 变压器的二次电流1 把数据带入得 4.1.5 变压器的一次电流1 式中 , 则 4.1.6 电石炉变压器的电气参数一览表：表4-1变压器的电气参数变压器容量（kVA）（kV）（A）（V）（kA）1727035284.916161.9384.44.2 电石炉 电石炉的类型有开放炉、半密闭炉和密闭炉，现在大部分为密闭炉。4.2.1 电极设备电极设备是电石炉重要设备之一。它既能把强大的电流导入电极端头，在炉内进行电弧燃烧而把电能变换成热能；又能延续电极和电极的烧结速度，使电极连续不断地进行工作。4.2.1.1 电极直径在电石炉几何参数中，电极直径是首要的，其他的参数都是它的函数，电极直径计算公式1如下： 式中 电极直径（厘米） 变压器最大二次额定电流（安）电极电流密度（安/厘米2）查表得电极电流密度为7.7（安/厘米2），由此可得 4.2.2.2 电极同心圆直径 电石炉电极同心圆直径也是一个重要的几何参数。合理的同心圆直径是闭弧生产、优质高产低能耗条件。其计算公式1如下： 式中 电极同心圆直径（厘米） 电极同心圆系数，国内通过大量生产实践表明，该系数值为2.7。电极同心圆直径 4.2.3 电石炉炉膛内径炉膛内径太小，则炉墙易损，炉膛内径太大，则会增加电炉工段的建筑面积，也会 迫使短网长度增加，增大电耗，降低电效率。根据生产经验，炉膛内径计算公式1为： 式中 炉膛内径（厘米） 炉膛内径系数（2.25） 电极同心圆直径（厘米）代入数据计算得 4.2.4 电石炉炉膛深度炉膛深度太浅，炉料层太薄，表面散热损失大，不但会降低电石产量，且电极离炉底太近，电弧燃烧过于集中，易损坏炉底，也会迫使电极上升，较难闭弧生产。炉膛太深，不仅会减少电石反应区的电能密度，降低电石质量，且会使出炉困难。根据生产实践经验，炉膛深度可由下式1求得： 式中 炉膛深度（厘米） 炉膛深度系数（2.3）由上式代入数据可得 4.2.5 熔池半径的计算 根据长期操作电炉的经验，得出计算电石炉内熔池半径的经验公式1如下： 式中 熔池半径（厘米） 电炉最佳运行有功功率（千瓦） 熔池单位面积上的单位强度（千瓦/厘米2）查表得=16221.33 kW，=0.086 cm2，则有 4.2.6 电石炉几何参数一览表表4-2 电石炉的几何参数变压器容量（kVA）电极直径（cm）电极同心圆直径（cm）炉膛内径（cm）炉膛深度（cm）熔池半径（cm）17270102275.4620234.6141.54.3 干燥器设计及选型碳材的干燥一般使用回转干燥器。回转干燥器是用于固体物料干燥的连续式常压单体设备，主要由稍作倾斜而转动的长圆筒所构成。湿物料与干燥介质在筒内接触，而达到干燥的目的。回转干燥器采用直接传热方式，干燥介质采用电炉炉气。湿兰碳经加料器投入回转干燥器中，炉气在燃烧炉内燃烧后将火焰喷入干燥筒内，是焦炭加热脱去水分。碳材干燥后经筒尾卸出，经提升机送入贮斗贮存。废气则经除尘后经排烟机排入大气中。回转干燥器采用并流直接加热，物料在转筒内停留一小时，物料体积与转筒体积之比约为0.2，兰碳的密度约为1.18g/cm3并流直接,则可计算出装同的体积则选择型号为ZT1060的干燥器，主要参数及特性如下10表4-3 干燥器的主要参数型号筒体直径 m筒体长度 m电机功率 kW安装斜度转速限r.min-1外形尺寸机器质量 tZT10601643-56.736.54.4 除尘设备设计及选型电石厂常用的除尘器有旋风除尘器、布袋除尘器和静电除尘器。根据工艺流程的要求，本设计选用布袋除尘器和旋风除尘器。4.4.1 布袋除尘器布袋除尘器具有净化效率高、工作稳定、操作简单、管理方便，可回收细粉尘的优点，所以很早就用于工业除尘。 从密闭炉中生产一吨的电石，约副产400立方米的气体，由此可知，每小时约产生的气体量为：故选择MC-24120-型脉冲除尘器，该型号的除尘器为上揭盖脉冲袋式除尘器，具有净化效率高，处理气体能力大等特点。其技术性能如下表11：表4-4 布袋除尘器的主要参数型号气速m/min处理气量m3/h除尘效率%外形尺寸过滤面积m2质量kgMC-242-42160-430099185404.4.2 旋风除尘器旋风除尘器应用最广泛，其特点是结构简单，除尘效率高，操作简易，价格低廉，被广泛用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门。XLT/A型旋风除尘器是一种最常用的型号，其结构特点是具有向下倾斜的螺旋切线型气体入口，顶板为螺旋型的导向板，导向板的角度为15。由于气体从切向进入，又有导向板的作用，可消除进入气体向上流动而形成的小漩涡气流，减少动力消耗，提高除尘效率。根据本设计的需要，选择该型号的除尘器。其技术性能如下表11： 表4-5 旋风除尘器的主要参数型号筒径mm组合形式处理气量m3/h总高度mm质量kgXLT/A-4.5 Y型450单筒1500