电石生产工艺论文.doc
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1、摘要电石的生成方法有氧热法和电热发。一般多采用电热发,电石的原料是生石灰和碳素元素(焦炭、无烟煤和石油等),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,由电炉端的入口或管道将混合料加入电炉内。在密闭电炉中加热至2300摄氏度,一次下列反应生成电石:CaO+3CCaC2+CO,熔化了碳化钙。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。关键词:电
2、石 石灰 焦炭 电极目录1.绪论11. 1 电石的性质11.2. 电石的用途22. 电石生产主要设备32.1 电石炉的类型32.2 埃肯电石炉32.2.1埃肯电石炉简介32.2.2 电炉炉体42.2.3组合式把持器42.2.4电极压放程序72.2.5电路低压供电设备72.2.6炉盖82.2.7加料系统82.2.8水冷却系统92.2.9液压装置92.2.10电炉自控系统92.2.11碳材干燥103. 电石生产的原料113.1 焦炭113.2 石灰113.3 电极糊和电极123.3.1电极的特性123.3.2 电极糊123.3.3 制造电极糊的原料123.4 电极的烧结134.4.1电极糊烧结过程
3、134. 电石生产工艺中工序流程144.1 碳材干燥144.2 配料站工艺流程图144.2.1配料站物料流程图(见下页)144.2.2流程说明164.3 电石及破碎物料流程164.4 电石生产17总结21致谢22参考文献231.绪论1. 1 电石的性质电石是指工业碳化钙(CaC2),由碳素元素(焦炭,无烟煤,石油等)与生石灰在电石炉内加热到19002200时,使碳与钙发生化学反应生成的产物。反应按下列方程式反应。CaO+3CCaC2+CO-466千焦电石的外观纯的碳化钙几乎是无色透明结晶体,级纯的碳化钙是天蓝色大晶体,工业品碳化钙是由CaC2,CaO及其他杂质合成的一种灰褐色的结晶混合物。其密
4、度约为2300 kg/m3,熔点约为2300,能导电,碳化钙含量越高导电性能越好,电石的熔点于其中碳化钙含量关系图如图1-1。图1-1 电石熔点于其中的碳化钙含量的关系图工业电石是有机合成化学工业的基本原料,利用电石为原料可以合成一系列的有机化合物,为工业,农业,医药提供原料。工业电石的主要成份是碳化钙,其余为游离氧化钙、碳以及硅、镁、铁、铝的化合物及少量的磷化物、硫化物。工业用电石纯度约为70%-80%,杂质CaO约占24,碳、硅、 铁、磷化钙和硫化钙等约占6。其新创断面有光泽,外观随碳化钙的含量不同而呈灰色、棕色、紫色或黑色的固态物。含碳化钙较高的呈紫色1。电石属遇湿易燃物品,本身不燃。遇
5、水能迅速产生高度易燃的乙炔气,在空气中达到一定浓度时,可发生爆炸。原料中夹杂的磷化合物,在生产电石时变成磷化钙,当它与水作用时生成磷化氢而混合在乙炔气体中;原料中夹杂的硫化物也进入电石产品中,与水作用生成硫化氢,混于乙炔气中。1.2. 电石的用途(1) 电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化合物,例如:合成橡胶、人造 树脂、丙酮、烯酮、炭黑等;同时乙炔火焰广泛用于金属的焊接和切割。 (2)加热粉状电石与氮气时,反应生成氰氨化钙,即石灰氮,加热石灰氮与食盐反应生成的氰熔体用于采金及有色金属工业。 (3)电石本身可用于钢铁工业的脱硫剂。 碳化钙(CaC2)俗称电石。工业品呈灰色、黄褐色或黑色,含
6、碳化钙较高的呈紫色。其新创断面有光泽,在空气中吸收水分呈灰色或灰白色。能导电,纯度愈高,导电性愈好。在空气中能吸收水分。加水分解成乙炔和氢氧化钙。与氮气作用生成氰氨化钙2。 电石是有机合成化学工业的基本原料之一。是乙炔化工的重要原料。由电石制取的乙炔广泛应用于金属焊接和切割。 生产方法有氧热法和电热法。一般多采用电热法生产电石,即生石灰和含碳原料(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。生产流程如图所示。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2300左右,依下式反应生成电石:GaO+3CCaC2+CO4。
7、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。 2. 电石生产主要设备2.1 电石炉的类型 电石生产过程的主要设备是电石炉,包括开放式、半密闭和密闭电石炉。开放式耗能大,已逐渐被淘汰,现在实际生产使用的电石炉为半密闭电石炉和密闭电石炉。为充分利用炉气,节能降耗,发展方向是大型化、密闭化和自动化。10000kVA 小型电石炉1000025000kVA 中型电石炉
8、25000kVA 大型电石炉 2.2 埃肯电石炉2.2.1埃肯电石炉简介 八十年代引进的埃肯炉是属于环保节能型电石炉。相配套的工程有德国威玛斯特气烧石灰窑。电石炉包括炉气干法净化,中空电极等,全密闭技术。九零年投产以来,发现不少缺陷,因而乌海新建时做了部分修改,称之为改型埃肯炉。该炉电炉变压器容量为8500KVA*3=25500KVA,电炉平均功率为19000KW。设计电石产量为45000吨/年台。(本公司为9000KVA*3=27000KVA,年产50000吨/年台)2)改型埃肯炉主要做如下改型:(1)出炉烧穿器的修改借鉴了国内成熟的技术和德国德玛科公司烧穿器的特点,使之行进、操作灵活。(2
9、 出炉烟道加大加深,使之更有效的汇集出炉的烟气,改善了炉前操作环境。(3)炉盖观察孔改为通水结构,防止炉盖变形,增强炉盖密封性能。(4)原环形加料器驱动装置的离合器取消,改为电机直连。(5)炉气干法净化。现将改型后电石炉设施及流程简介如下:密闭电石炉技术性能炉型:密闭、固定圆柱式变压器容量 9MVA*3=27MVA变压器台数 3台单台变压器容量 9000KVA电极直径 1250MM电极电流密度 6.5A电极间距 3140mm炉体直径(内径) 7850mm炉体深度 2700mm炉顶料仓容积 6 m炉顶料仓数量 12个料管直径 325/305mm中10236/220环形加料机 8600mm出炉口
10、数 3个 路口烟道直径 DN550m2.2.2 电炉炉体(1)由炉壳、底座、保护罩、出炉口、陆地触电装置、炉地热电偶等组成,炉壳上部水冷的钢板为整体焊接结构,三个出炉口沿圆周互成120均布。底座扣在中间有风道的钢筋混泥土基础上,冷风经中间风道送入。沿底座劲向风,炉壳向上排除,以保护炉衬。 (2)炉衬是一个复合式衬里,炉壁用高铝砖,出炉口用钢玉砖,炉底用自焙炭砖砌筑。衬里与炉壳间隙处用优质耐火纤维衬,要求耐压而富有弹性,一吸收内衬的膨胀。在耐火纤维之内砌高铝砖。其砖的AI2O3含量要求65%。在耐火砖上载砌以炭砖,以减缝隙,在缝隙之中填充粗细缝糊.粗细缝糊的使用时根据条件的不同的部位采用不同糊料
11、 (3)出炉口处用钢玉砖砌筑,出炉口上部以周围部位仍用高铝砖。炉底采用自焙烧炭砖。三个炉底热电偶分别位于三根电极下部测定炉底温度。在自焙烧炭砖中装设三组炉底底线,沿周围120均布。外接变压器出线端。供烧穿炉眼用6。2.2.3组合式把持器 电极升降采用液压吊缸、缸低与平台、活塞杆与电极吊挂框之间由球头接头连接。避免别劲。设电极辅助吊挂装置。供检修吊挂电极用。 电极压放装置见下图2-2主要有液压压放装置和辅助夹持器组成,压放装置用于支承电极和压放电极。辅助夹持器用于安装和检修液压装置时支承电极。 每更电极有六组压放装置,每组压放装置均有一个压放缸和一个压紧缸组成。六组压放装置围绕一根电极安装在电
12、极上部压放平台上见下图2-1。通常六组压放装置的夹紧缸弹簧力牢固地夹住电极壳上部的六条筋片。压放平台的二端与二个升降油与活塞杆端部铰接。 1-夹体装置 2-调整螺栓 3-盘状弹簧 4-电极 5-筋板6-夹紧片 7-夹紧液压缸图2-2 电极压放自动夹 1-电极压放装置 2-电极升降装置 3-发放平台 4-把持阁 5-电级壳 6-短网支架 7-铜母线 8-连接套 9-水冷保护套 10-电极图2-1 组合电极柱2.2.4电极压放程序 当需要压放电极时,升降油缸停留在某一位置部动,电极在压放装置的作用下给炉内经行炉内压放每次仅给压放量20mm。其压放程序如下:A、 第一组压放装置的夹紧缸打开,压放缸上
13、升20mm,夹紧缸夹住电极外筋片。B、 第二组压放装置中夫人夹紧缸打开,压放缸上升20mmC、 第三组以及各组重复以上过程,直到第六组压放装置全部动作完毕,在新的位置上做好压放准备。D、 按下压放按钮,六组压放装置同时动作。将电机压放20mm,全部电机压放程序完成。2.2.5电路低压供电设备 电路工作时所需的大电流是通过二次母线和电极上的导购电筒管以及电柱下部的接触元件传给电极的。接触元件二块铜接触通过四组蝶形弹簧连接而成,二块接触块在弹簧力的作用下给电极筋片以一定的夹紧力。这个夹紧力除了有利于大电流过外,它对电极提供一部分悬挂力,接触元件是靠水冷系统冷却的。冷却水通过导电铜管进入接触元件一端
14、再从另一端经导电铜管流出。组合把持器是埃肯公司开发并在铁合金电炉首次采用。且运行良好,现在推广在电石炉上,其特点是改变了传统的锥行环压紧导电板的结构,由于导电元件与电极外翘连接,其接触面大大小于导电板与电极的接触面,而且导电方式也有所改变,改善了自焙电极的焙烧的条件,焙烧温度在上移,增加了电极度,事故减少。而且避免了导电板与电极间因接触不良烧坏板的故障。组合电极柱的组成及要求:(1)组合式把持器(均为一相电极)铜管 65/40 12根内部冷却水铜管 1套底部换 6块吊挂元件 12个电极壳 1组铜缆线连接套 12根非磁性水冷却保护套 6块接触元件 12组接触元件弹簧及螺栓 12组 (2)电极压
15、放装置压放油缸 6件夹紧油缸 6件遥控液压装置 6套在现场的手动及自动压放操作盘 1面电极加热元件 12+6+6kw加热元件风机 N=1253NM/h风压30mm水柱(3)点极升降装置吊挂是液压缸及附件 2套升降高度 1500mm/min提升能力 20吨*2把持器吊挂辅助设备 1套 为了保护接触元件及其内部的弹簧,导电铜管与接触元件之间的银焊点免受高温损坏,在接触元件外部有六块不锈钢弧形板组成圆形水冷保护套。在接触元件的地步有六块铜质弧形段组成圆筒形底环。底环商铺设气封垫和耐火纤维毡壳避免炉内高温露脐从底部环和电极之间的间隙处窜入电极内部损坏接触元件等零部件。2.2.6炉盖 炉盖采用全密闭分体
16、式水冷结构,共有六组边缘水冷段和一块中心块组成,各连接处用螺栓连接并用耐高温材料绝缘密封,炉盖下沿与之间采用砂子密封,炉盖上沿电极入口处装有水冷密封套,该水冷密封套对电极其密封剂导向作用。炉盖设防爆孔、观察孔、检修孔、电极孔、加料孔、炉气排出孔等。炉盖组装后通水试压,压力为0.46MPa30分钟不得惨漏。2.2.7加料系统(1)环形加料机 它的作用是把上料皮带机送来的炉料,分送到每一个炉顶料仓。他是当前国内电石炉上最好的给料装置。连续给料,给料能力大。能使上料系统自动化,比皮带给料机简单,设备少。易管理,比多料斗环形加料机可靠,检修工作少。旋转盘上设耐磨板,刮板为气动操作。气缸上有磁性开关,刮
17、板动作准确,机体外面有密封罩。罩上有吸风口,含尘气体用作除尘器净化后放空,利于环境保护。传动装置的变速器为星摆线针轮减速机,体积小。(2)环形加料仓 有12个炉顶料仓和12根料管组成。每个料仓仓上均设上下料位计,上料料位计用于求料,下料料位计用于报警,料位不能低于下料位,以防料气溢出。来哦藏中设一料斗,把电石需要的校正料早的通过料管送到位。每根料管上下均设一道手动针形阀门,供给检修时切断炉料。12根料管包括6根相同料管和6根边缘料管,把炉料加到电极间和电机周围,满足冶炼要求,相间料管位磁场较强部位,用防磁钢制造。减少损失,在开炉初期为防止漏水。确保安全生产。采用不通水。2.2.8水冷却系统 水
18、冷却系统由外部供水系统和厂房内设的三个水分配器构成。 第一水分配器供设27路冷却水,冷却电极密封段,炉盖,炉门。 第二水分配器供设33路冷却水分别冷却三相电极柱。 第三部分水分配器供设共设28路,分别冷却荒炉和炉气烟道。炉气抽出烟道。另设一路水供液压站。说以冷却水均装有温度指示报警和断水报警。2.2.9液压装置 由液压站和压放装置组成液压站供设有四个供油系统,及每相电极升降油缸为一个系统,三相电极压放为一个系统,另设一个备用系统,备用系统可随时代替另一个系统。为了冷却过滤设过滤油冷却系统。液压站由油泵,阀件及点接点温度计、液位继电器、压力继电器等构成。压力最高使用压力为16MPa。2.2.10
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