40.5MVA密闭电石炉
物料配比和负荷平衡优化原则及方法
电石作为基本化工原料，在化学工业中起着非常重要的作用。
XXX化工有限公司建设有8台40.5MVA全密闭电石炉，经过一系列优化，目前单台日产稳定在230～250t，电炉电耗(折标发气量300L/kg)达到≤3100kWh，综合能耗≤1t标准煤。
电石炉生产的总体原则是:
“一满、二高、三平衡、四稳定”。
即:满负荷，高配比、高炉温，物料进出平衡、负荷与产量平衡、配比与质量平衡，电流电压比稳定、电极长度稳定、料面稳定、负荷稳定。
从“三平衡”的角度，运用配比这个最核心的工具来探寻电石炉的生产优化原则。
1 物料进出平衡
在密闭电石炉内发生以下主化学反应: CaO+3C=CaC?+CO↑-465.7kJ。
石灰和炭材混和，进入密闭电石炉，在电弧热的作用
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下，于2000℃左右生成电石，形成一个6层的料层结构，如图1所示。
图1 密闭电石炉内的料层结构
维持好料层结构对稳定电石炉生产非常关键，而做好物料进出平衡，是维持好料层结构稳定的基础，其中顺畅出炉，建立起出炉量标杆，是最关键的因素。
电石炉的额定出炉量，即电石产能，与装备配置有关。通常40.5MVA的密闭电石炉，设计产能为7.5万t/a、9.5t/h。
如出炉量偏低，则生成的电石积存在电石炉内，热平衡被打破，电极位置因电阻变小电流变大而被迫上抬，料面温度升高，同时易翻电石，损坏设备，只能降低生产负荷。
如出炉量过高，则料层结构发生破坏，出现空区，导致塌料，同样损坏设备。同时因塌料改变料层结构，会使炉内
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反应状况恶化，生产平衡受到破坏。
较好的办法是，建立起出炉量标杆，始终围绕着标杆量进行出炉，对40.5MVA密闭电石炉，配备自动出炉机以后，以10±1t/h为合适。
要想出炉量合适，则必须有合适的配比。较好的办法是，先采用较低的配比使出炉顺畅，给电极入炉和提高负荷创造条件，然后以电极长度和压放周期能够匹配作为标准回调配比，找到电石炉的最佳运行区间。
2 负荷与产量平衡
密闭式电石炉的负荷，有两种表达方式，即有功功率和视在功率。
以有功功率表达的负荷与产量的平衡关系式如下:
公式(1)中，A—电石产量，t/h;Py—输入的有功功率，kW;Ky—单位产品电耗，kWh/t。
根据《电石行业准入条件》规定，Ky≤3200kWh/t。 单位时间内输入的有功功率越多，则负荷越高，产量越高。
以视在功率表达的负荷与产量的平衡关系式如下:
公式(2)中，A—电石产量，t/h;Ps—视在功率，40.5MVA;Ks—产量系数，(t/h)/MVA。
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Ks与功率因数、电石炉开工率相关，两者分别越高，则Ks越大，因此保持电石炉稳定运行，减少停炉时间，增加运行时间，对提高电石炉产量非常关键。
从热平衡的角度来说，给出多少负荷，就必须出多少产量。反之，出多少产量，就必须有相应的负荷与之对应。如果失去平衡，则密闭电石炉的炉况就会恶化。
当电石炉耗电为3100kWh/t时，如出炉量为10t/h，则对应的有功负荷应为31MW。
3 配比与质量平衡
配比是指加入密闭电石炉的原料中炭材与石灰的质量比，公式如下:
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表1游离氧化钙与电石成分和发气量的关系
湿基炉料配比=X/(1-炭材水分)。湿基炉料配比，会对电极下面的熔池内的反应产生影响，决定了密闭电石炉所能达到的运行工况，是稳定电石炉运行的指挥棒。
电极下面的熔池，是一个半球形，从电极端头到炉底依次为电弧区、反应区、熔融区，如图1所示，电石的生成和熔炼提纯在熔池内发生。
在反应区，发生以下反应：
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40.5MVA密闭电石炉物料配比和负荷平衡优化原则及方法
