CN114485198A - 一种密闭电石炉低能耗生产操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，通过对压放电极的时间间隔的调整，可保证三项电极的入炉长度始终保持在最优入炉长度范围内，使三项电极尽可能的在同平面做功，使三相熔池扩大，有效保持电石炉反应熔池的热稳定性；减弱三相电极上下剧烈波动，使三相电极电流相对平稳并达到电石炉稳定运行；提高电石炉反应熔池温度，加速反应生成电石和提高成品电石流动性，缩短电石炉出炉操作时间，并提升电石冶炼反应时间，有利于提升电石产品质量，同时也提高了单位时间内电石产品的产量，降低了单位产品能耗；并相应减少了出炉烧眼的时间，降低了吹氧的机率，减少了吹氧管、碳棒等辅助耗材的消耗。

Description

一种密闭电石炉低能耗生产操作方法

技术领域：

本发明涉及电石行业，尤其涉及一种密闭电石炉低能耗生产操作方法。

背景技术：

在国内电石冶炼工艺生产过程中，目前电石行业电石炉生产操作普遍采用恒电流控制方法操作，即给定三相电极电流为基本恒定值，通过人工或自动调节的方法使三相电石炉电极尽可能相等或在合理的误差范围内来达到三相电极电流平衡的操作手法，电流增大时采用人工或自动方式提升电极，以降低电极电流；电流减小时采用人工或自动方式降落电极，以增大电极电流。

这种操作方法存在的不足之处是：

当监控画面显示某项电极超过最大合理运行电流时(即设备的理论设计最大电流)，操作人员通过减少电极入炉长度来降低电极电流，使电极电流处于合理运行电流范围内。这样操作完毕后，虽然短时间内电极电流会降低，但是由于减少电极入炉长度后，电极产生的高温会发生上移，使表层炉料温度升高，炉料温度升高后使炉料电阻降低，导致电极电流一段时间后因炉料电阻的降低反而增大，最终造成恶性循环，使电石炉炉况发生进一步恶化，导致电石炉设备运行功率降低，生成的电石产品产量、质量下降，单位产品能耗上升。

同理，当监控画面显示某项电极低于最小合理运行电流(即设备的理论设计最小电流)时，操作人员通过增加电极入炉长度来提升电极电流，使电极电流处于合理运行电流范围内。这样操作完毕后，虽然短时间电极电流会上升，但是由于增加电极入炉长度后，电极产生的高温会发生下移，电极周围炉料温度下降，电极周围反应区变小，减弱了反应熔池内气体效率，造成炉料发生不规则性下沉(俗语称之为塌料频繁)。同时由于电极入料太深，压缩了电极的电弧做功范围，使反应熔池温度下降，导致生成的电石产量、质量下降，单位产品能耗上升。

因此，这种操作方法会出现三项电极的入炉长度偏差较大，使三项电极分别在不同的平面做功，影响电石炉的稳定运行，也会影响熔池电效率和热效率，以及电石的产量和质量，不利于电石炉的高效经济运行。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，使电石炉运行时三相电极电流更稳定，熔池电效率和热效率更高，电石产品质量和产量相对较高，有效降低电石生产单位产品能耗。

本发明由如下技术方案实施：

一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，在电石炉运行过程中，按照电极控制方法对三相电极的入炉长度进行控制，确保三相电极的入炉长度始终保持在最优入炉长度范围内。

进一步的，所述电极控制方法包括以下步骤：

(1)获取参数：获取电石炉的运行功率P和炉膛深度H；

(2)确定电极最优入炉长度范围：根据步骤(1)获取到的参数计算出三相电极理论的入炉长度h’，进而确定出三相电极的最优入炉长度范围h，且h＝h’±5cm；

(3)计算电极消耗量：定期测量三相电极的实际入炉长度h₀，并计算出三相电极单位时间内的电极消耗量；

(4)补偿电极消耗量：根据步骤(3)计算出的三相电极单位时间内的电极消耗量，通过调整三相电极对应的压放电极的间隔时间对三相电极分别进行补偿，使三相电极的实际入炉长度调节至步骤(2) 中确定的三相电极的最优入炉长度范围内。

进一步的，在所述步骤(2)中，三相电极理论的入炉长度计算方法如下：

首先，利用公式(1)计算出电极电弧作功半径R：

其中，R为电极电弧作功半径；P为有功功率；

其次，利用公式(2)计算出三相电极理论的入炉长度h’：

h’＝H-R (2)

其中，h’为三相电极理论的入炉长度；H为炉膛深度；R为电极电弧作功半径。

进一步的，在所述步骤(3)中，三相电极的实际入炉长度的测量方法如下：

由人工用探棒探取三相电极端头位置，并测量探棒与地面的夹角，采用三角函数正切关系，利用公式(3)计算出三相电极的实际入炉长度h₀：

h₀＝tanθ×L (3)

其中，h₀为电极入炉长度；θ为探棒与地面的夹角；L为测量孔到电极表面的水平距离。

进一步的，在所述步骤(3)中，三相电极的单位时间的消耗量计算方法如下：

每隔3～8h测量一次电极参数，所述电极参数包括电极的实际入炉长度h₀、电极把持器高度A以及压放电极高度l；

将相邻两次的测量结果做差，求出Δh₀和ΔA，利用公式(4)，即可计算出三相电极的消耗量S：

S＝Δh0+ΔA+Δl (4)

之后，根据测量周期T，利用公式(5)，即可计算出三相电极的单位时间的消耗量s：

s＝S/T (5)。

进一步的，在所述步骤(4)中，压放电极的时间间隔不小于30min，每次的压放量为20mm。

进一步的，在电石炉运行过程中，当电极实际工作电流超过电流最高控制指标的10％或电极实际工作电流持续60min超过电流最高控制指标时，则处理料面。

进一步的，如处理料面后，电极实际工作电流仍超过电流最高控制指标，或伴有电石冷砣发黑或喷碳粒的情况，则判断熔池内有积碳，需向电石炉内添加石灰。

本发明的优点：

通过对压放电极的时间间隔的调整，可保证三项电极的入炉长度始终保持在最优入炉长度范围内，使三项电极尽可能的在同平面做功，使三相熔池扩大，有效保持电石炉反应熔池的热稳定性；减弱三相电极上下剧烈波动，使三相电极电流相对平稳并达到电石炉稳定运行；提高电石炉反应熔池温度，加速反应生成电石和提高成品电石流动性，缩短电石炉出炉操作时间，并提升电石冶炼反应时间，有利于提升电石产品质量，同时也提高了单位时间内电石产品的产量，降低了单位产品能耗；并相应减少了出炉烧眼的时间，降低了吹氧的机率，减少了吹氧管、碳棒等辅助耗材的消耗。

具体实施方式：

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，在电石炉运行过程中，按照电极控制方法对三相电极的入炉长度进行控制，确保三相电极的入炉长度始终保持在最优入炉长度范围内。在电石炉运行过程中，当电极实际工作电流超过电流最高控制指标的10％或电极实际工作电流持续60min超过电流最高控制指标时，则处理料面；如处理料面后，电极实际工作电流仍超过电流最高控制指标，或伴有电石冷砣发黑或喷碳粒的情况，则判断熔池内有积碳，需向电石炉内添加石灰。

本实施例中，电极控制方法包括以下步骤：

(1)获取参数：获取电石炉的运行功率P和炉膛深度H；

(2)确定电极最优入炉长度范围：根据步骤(1)获取到的参数计算出三相电极理论的入炉长度h’，进而确定出三相电极的最优入炉长度范围h，且h＝h’±5cm；

其中，三相电极理论的入炉长度计算方法如下：

首先，利用公式(1)计算出电极电弧作功半径R：

其中，R为电极电弧作功半径；P为有功功率；

其次，利用公式(2)计算出三相电极理论的入炉长度h’：

h’＝H-R (2)

其中，h’为三相电极理论的入炉长度；H为炉膛深度；R为电极电弧作功半径。

(3)计算电极消耗量：定期测量三相电极的实际入炉长度h₀，并计算出三相电极单位时间内的电极消耗量；

三相电极的实际入炉长度的测量方法如下：

由人工用探棒探取三相电极端头位置，并测量探棒与地面的夹角，采用三角函数正切关系，利用公式(3)计算出三相电极的实际入炉长度h₀：

h₀＝tanθ×L (3)

其中，h₀为电极入炉长度；θ为探棒与地面的夹角；L为测量孔到电极表面的水平距离。

三相电极的单位时间的消耗量计算方法如下：

每隔3～8h测量一次电极参数，所述电极参数包括电极的实际入炉长度h₀、电极把持器高度A以及压放电极高度l；

将相邻两次的测量结果做差，求出Δh₀和ΔA，根据每次的压放量及相邻两次测量期间压放的次数，求出Δl，利用公式(4)，即可计算出三相电极的消耗量S：

S＝Δh0+ΔA+Δl (4)

之后，根据测量周期T，利用公式(5)，即可计算出三相电极的单位时间的消耗量s：

s＝S/T (5)。

(4)补偿电极消耗量：根据步骤(3)计算出的三相电极单位时间内的电极消耗量，通过调整三相电极对应的压放电极的间隔时间对三相电极分别进行补偿，使三相电极的实际入炉长度调节至步骤(2) 中确定的三相电极的最优入炉长度范围内。如单位时间内的电极消耗量大于单位时间内的压放量，则将压放电极的时间间隔调小；如单位时间内的电极消耗量小于单位时间内的压放量，则将压放电极的时间间隔调大；且压放电极的时间间隔不小于30min，每次的压放量为 20mm。

如第一次测量时，电极的实际入炉长度h₀₁为1.9m，电极把持器高度A₁为0.790m；

第二次测量时，电极的实际入炉长度h₀₂为1.85m，电极把持器高度A₂为0.645m；

且，在第一次测量与第二次测量期间，共压放电极12次，每次压放量为20mm，压放时间间隔为40min，即第一次测量与第二次测量的时间间隔，即测量周期T为8h。

如此，可以计算出：

Δh₀＝1.9-1.85＝0.05m；

ΔA＝0.790-0.645＝0.145m；

Δl＝12×0.02＝0.24m；

则实际消耗量S＝0.05+0.145+0.24＝0.435m；

三相电极的单位时间的消耗量s＝0.435÷8＝0.053m；

而单位时间内的电极压放量为

因此，单位时间内的电极消耗量大于单位时间内的压放量，故将压放电极的时间间隔调小5min，即将压放电极的时间间隔调至35min。

此外，本实施例中，当判断熔池内有积碳，需向电石炉内添加石灰时，添加的石灰量根据如下方法确定：

通过对成品电石进行发气量检测，并通过统计后进行生产效率对比，确定最优成品电石发气量范围值(目前，企业生产的电石最优发气量范围为308～315L/kg)，并对成品电石发气量进行化验分析，确定理论的兰炭、白灰消耗定额；通过将兰炭设为定值，即可算出对应的理论白灰消耗量，则添加的石灰量＝理论白灰消耗量-实际白灰使用量。可在一个测量周期内(即8h)将上述确定的需要添加的石灰量分一次或多次加入电石炉内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，在电石炉运行过程中，按照电极控制方法对三相电极的入炉长度进行控制，确保三相电极的入炉长度始终保持在最优入炉长度范围内。

2.根据权利要求1所述的一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，所述电极控制方法包括以下步骤：

(1)获取参数：获取电石炉的运行功率P和炉膛深度H；

(2)确定电极最优入炉长度范围：根据步骤(1)获取到的参数计算出三相电极理论的入炉长度h’，进而确定出三相电极的最优入炉长度范围h，且h＝h’±5cm；

(3)计算电极消耗量：定期测量三相电极的实际入炉长度h₀，并计算出三相电极单位时间内的电极消耗量；

(4)补偿电极消耗量：根据步骤(3)计算出的三相电极单位时间内的电极消耗量，通过调整三相电极对应的压放电极的间隔时间对三相电极分别进行补偿，使三相电极的实际入炉长度调节至步骤(2)中确定的三相电极的最优入炉长度范围内。

3.根据权利要求2所述的一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，三相电极理论的入炉长度计算方法如下：

首先，利用公式(1)计算出电极电弧作功半径R：

其中，R为电极电弧作功半径；P为有功功率；

其次，利用公式(2)计算出三相电极理论的入炉长度h’：

h’＝H-R (2)

其中，h’为三相电极理论的入炉长度；H为炉膛深度；R为电极电弧作功半径。

4.根据权利要求2所述的一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，三相电极的实际入炉长度的测量方法如下：

由人工用探棒探取三相电极端头位置，并测量探棒与地面的夹角，采用三角函数正切关系，利用公式(3)计算出三相电极的实际入炉长度h₀：

h₀＝tanθ×L (3)

其中，h₀为电极入炉长度；θ为探棒与地面的夹角；L为测量孔到电极表面的水平距离。

5.根据权利要求2所述的一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，三相电极的单位时间的消耗量计算方法如下：

每隔3～8h测量一次电极参数，所述电极参数包括电极的实际入炉长度h₀、电极把持器高度A以及压放电极高度l；

将相邻两次的测量结果做差，求出Δh₀和ΔA，利用公式(4)，即可计算出三相电极的消耗量S：

S＝Δh0+ΔA+Δl (4)

之后，根据测量周期T，利用公式(5)，即可计算出三相电极的单位时间的消耗量s：

s＝S/T (5)。

6.根据权利要求2所述的一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，压放电极的时间间隔不小于30min，每次的压放量为20mm。

7.根据权利要求1所述的一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，在电石炉运行过程中，当电极实际工作电流超过电流最高控制指标的10％或电极实际工作电流持续60min超过电流最高控制指标时，则处理料面。

8.根据权利要求7所述的一种密闭电石炉低能耗生产操作方法，其特征在于，如处理料面后，电极实际工作电流仍超过电流最高控制指标，或伴有电石冷砣发黑或喷碳粒的情况，则判断熔池内有积碳，需向电石炉内添加石灰。