电石炉电气参数的计算与选择
电石炉几何参数的计算与确定
７
８
１ ５０ ６０
１Ｏ０ ４０
７６ ．
７８ ．
ｌ０ Ｏ
９ ４
最大电能强度和 电极运动电阻的大小 ，但首先取决 于 电极 电流密度 ，而允许的电流密度与所使用的电
极糊 质量相 关 。
电极的电流密度过大 ， 电极直径过小 ， 则 会增加 电 的电阻电耗 ， 极 电极容易因过焙烧而硬断， 同时缩 小电石炉熔池 ； 电流密度过小 ， 电极直径过大 ， 电极 则 虽然能扩大熔池 ， 并减少电极电阻电耗 ， 电极不易 但 深入炉料 ， 且会增加热损耗而降低热效率 ， 电极焙烧 不足易软断， 电弧温度也会降低 ， 对生产不利。因此 ， 确定 电极直径必须视具体情况 ， 参考有关数据 ， 综合
摘 要： 介绍了电石炉设计中， 畦极直径 、 电极极心圆直径、 炉膛
伟
要 焙烧 好 电极 ， 需适 当加 大 电流密 度 ， 同容量 电石 炉 的 电极 电流 密度 ， 闭炉 比开放炉 高 出 Ｏ５Ｍｃ 密 ． ｍ。
内径和炉膛深度等几何参数的正确计算、 选定以及实际应用。 关键词 ： 电石炉 ； 电极 ； 心 圆； 极 炉膛
根据变压器最大额定视在功率计算电极直径 ：
Ｄ ＝． Ｓ １ 。 ４３ ０ × 式中：
Ｄ 一电极直 径 ，ｍ； ｃ
１ 前言
电石是在 电石炉内利用电能转变成的热能 （ 包 括 电弧热和电阻热） 将炉料加热到反应温度， 从而使
碳素原料的碳与生石灰 中的钙化合而成 。电石生产 的关键设备是电石炉 ，准确选定 电石炉的几何参数 对保证电石安全生产和优质高产具有重要意义。 电石炉的几何参数包括 电极直径、电极极心圆 直径、 炉膛 内径和炉膛深度等。电极直径选择合理 ， 可使电极得到合理焙烧 ， 电极维持适宜的工作位置 ； 使三相熔池互相流通 ， 适当抑制支路电流， 使电极处 在合适位置 ，并确保 电石反应区的电能高度集中而 达到高温 ， 实现优质高产。炉膛 内径选择合理 ， 可保 护炉底 电能强度和炉 内熔池电能密度 ，保证 电石炉 的安全可靠性。合理选择炉膛深度 ， 可保证较高的热 效率和合理的熔池尺寸 ， 从而确保电石炉安全生产。
电石炉的电气化学
电石炉的电流电压比
• 理论上定义：电极上的电流和电极端头至炉底中 心点电压之比。
• 电流电压比可以反映的生产现象：电石反应区体 积的大小，和电极是否能够深入炉料而闭弧生产。
电石炉的几何参数
• 电石炉的几何参数：电极直径、电极同心圆直径、炉膛内 径、炉膛深度等。
• 各几何参数对生产的意义：只有当电极直径选择合理时， 才能使电极得到合理焙烧，并能维持电极在适宜的工作位 置。只有当电极同心圆直径合理时，才能使三相熔池互相 流通，又能适当抑制支路电流；既能使电极处在合适位置， 又能确保电石反应区的电能高度集中，以达到高温，确保 优质高产。只有选择合理的炉膛内径，才能即保护炉底电 能强度，炉内熔池电能密度，以获取优质产品，又不会明 显地缩短炉龄，保证电石炉安全运行。只有选择合理的炉 膛深度，才能保证较高的热效率和合理的熔池尺寸，从而 确保电石炉安全生产。
• 对于同容量的电石炉，其电流电压比大，会使电 极容易深入炉料而闭弧生产，热效率高。但电流 电压比过大，电极插入炉料就会太深，减少熔池 的高度和体积而降低产量，同时易烧坏炉底。这 时功率因数和电效率也较低。实践证明，热效率 对总效率的影响比电效率更大。所以正确的操作 方法应该是提高炉料比电阻，在确保电极能适当 插入炉料而闭弧生产的条件下，适当的选用稍高 的二次电压，使电流电压比不过大。在较高的热 效率条件下，同时得到较高的电效率，从而使电 炉的总效率达到最高。
电石炉电极的电流强度
• 电极电能强度是在电极横截面积上，每单 位面积所通过的电功率。单位为千瓦/米2
降低电弧强度的原因
电炉参数常规计算方法
电炉参数常规计算方法
变压器容量
S=GA/24COSøK1.K2.K3
S-变压器额定容量（KVA）
G-电炉日产（T/日）
A-单位电耗（度/T）
工作电压
V2=K³√P视在（米库林斯基公式）
K-电压系数
电极直径
D电=√4I2
πδ
I=二次电流。
I=P
√3V2
δ=电极电流密度（A/cm²）
生产不同品种电极电流密度范围
极心园直径
D极=2.4-2.7D电
易还原易挥发的品种取下限，难还原或渣熔点高的取上限，硅铁，硅钙居中。
极心园单位面积功率一般范围为1500-3000(千瓦/米²),随电炉容量增大而增大。
炉膛内径
经验公式；
D膛=2.5D极心=6.25D电（此公式可保证电极外侧到炉墙的距离为1.1倍电极直径）封闭炉取2.6-2.7D电
有渣法取2.5-2.8D电
另一经验公式；
D膛=D极心+（2K+1）D电K为系数
炉膛深度
H=2.1-2.5D电
小电炉取上限，中电炉取下限，有渣法取上限，封闭炉取2.7-2.8倍。
采用留渣法时；高碳锰铁，锰硅合金的炉膛深度比不留渣时增大1/3左右，H=3-3.5D电极心园单位面积功率P1
P1=P有/（10¯4*3.14/4）*D1²
P有——有功功率
D1——极心园直径
10¯4=0.0001。
浅谈电石生产过程中电气参数的合理选择
“ 器 ”其熔 炼和 反应 的 热量来 自输 入 电能 的转化 ， 容 。 而 电能 转 化 根 据 “ 耳 热 效 应 ” 电路 的屯 阻 所 决 焦 由 定。 在埋弧 炉 中也 不例 外 ， 只是此 电阻并非 是集 中参
Ｑ Ｐ —— 料 层 中产生 的热 量 和有 效功 率 、 ＱｔＰ—— 输入 炉 子 的总有 效热 和 总有效 功率 、． 可知 ： ①操 作 电阻决 定着 电流 和 电压 的 比值 ②操 作 电阻确定 了热能 在炉 料和 熔池 区 的分配 ③ 操作 电阻 规定 了 电极在 炉 中的位 置 ④ 操 作电阻 规定 了有 效功 率 的大 小 当然 ， 由于炉 料 的组成 不 同 ， 炉 的工 作 电阻各 各 不相 同 。 然而 操作 电阻也 随着 负荷 的变 化而 变化 ， 即 负荷 增 加 电阻减少 。 良好 的炉子 工 作状况 ， 决于 保 取 持一 定 热量 的集 中 ， 而这 种 最 佳 的热 量 集 中决 定 于 炉子 的 电气参 数 （ 电流 、 电压 ） 因此 电流 与 电压选 择 。
一
～
数 ， 是一 个 复 杂 的体 电阻 。该 电阻靠 测 量 很 难 获 而 得， 然而 在熔 炼操 作 中却可 以感 觉到 他 的存在 。 值 其 的大小 影响着 热量 的转 换和 分配 。因此命 名为 操 作 电阻 。 在 实际 生 产 当 中 ， 作 电阻 的大 小 可 用 有效 相 操 电压 与 电极 电流的 比值来 计 算即 ：
Ｒ 一
／『
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根 据 电流在 炉 内的 流通 路 径 ， 大 体分 为 料 区 可 及 熔池 区两 大 回路 ， 因此 ， 操作 电阻 可 以认为 是 由下 列两 电阻并 联而 成 。 １ １ 熔 池 电阻 Ｒ ， ． ， 电极 下端 反应 区 的 电阻 。通 过 电 极 的 电流 大部 分 是 从 电极 下 端 流 出 的 ， 个 电阻 值 这 的大 小主 要决 定 于 电极 端 头 到 炉底 的距 离 、 应 区 反 的大 小及 熔炼 物料 的性 质及 温度 。 １ ２ 炉 料 电阻 Ｒｌ是 电极 侧 面 流通 回路 上 的 电阻 。 ． ， 从 电极 侧 面流 出 的 电流 成为 支 路 电流 ， 响支 路 电 影 流大 小 的阻 值就 是 炉 料 电阻 。正 常 情 况 下 ， 由于 Ｒ 。 较 Ｒ 大的多， 因此 ， 过 电极 的 电流 只有 一 小部 分 通 流过 它 。不过 Ｒ 的存 在是 完全 有 必要 的 ， 影 响着 － 它 热 量 的分 配 ， 值 得 大 小 ， 要 决 定 于炉 料 的 比 电 其 主 阻、 面 的温度及 料 层厚 度尺寸 。 炉
电石生产自动控制重点
电石生产的自动控制要点一、电石炉一、报警：1、循环水系统：▲循环水总管压力低限（0.3MPa）声光报警。
▲各路回水温度高限（45℃）声光报警。
▲各路循环水进出口温差高限（10℃）声光报警。
2、液压系统：▲液压站进、回油压力低限（8MPa）、高限（11.5MPa）声光报警。
▲液压站油位上限（2/3）、下限（1/2）声光报警、45%以下连续报警。
▲液压站油温低限（25℃）、高限（55℃）声光报警。
▲任一台油泵停止运行时，声光报警。
3、电极系统：▲电极位臵上限(1200mm)、下限（300mm）声光报警。
4、加料系统：▲料仓料位设低料位、低低料位声光报警。
▲氮气压力低限（0.4MPa）声光报警。
▲空气压力低限（0.55MPa）声光报警。
低低限（0.50MPa）声光报警。
▲皮带跑边断路器跳闸、现场紧急拉线开关跳闸设臵声光报警。
▲日料仓炭材温度高限（180℃）声光报警。
▲刮板伸缩要求有状态显示。
5、电石炉：▲炉气压力低限（-20Pa）、高限（+50Pa）声光报警。
▲炉气温度高限（700℃）声光报警。
▲炉底温度下限（400℃）、上限（500℃）声光报警。
▲氢气含量上限（5%）声光报警。
二、联锁：（要求所有联锁设定值均可在操作站修改）1、循环水：◆循环水总管压力≤2.5kgf时→停炉。
1#炉直接停炉、2#炉延时2S、3#炉延时4S、4#炉延时6S停炉。
◆底环、中心炉盖、金属接触元件、水冷保护套任意一路回水流量≤2m3/h时→停炉。
2、加料系统：◆料位仓料位低低报警延时7分钟→停炉。
◆空气总管压力≤0.45MPa时→停炉。
◆皮带跑边断路器跳闸、现场紧急拉线开关跳闸→相关联锁皮带全部停止运行。
3、液压站：◆液压站油位≤20%时→停炉，停液压站所有油泵。
◆三相电极压放时必须单个进行压放4、电石炉：◆氢气含量≥12%时→停炉。
◆三个炉底温度都高于400℃时自动启炉底冷却风机，三个炉底温度都低于200℃时自动停炉底冷却风机。
矿热炉电石生产工艺、入炉深度与电气理论、电流电压控制等参数的探讨
矿热炉电石生产工艺、入炉深度与电气理论、电流电压控制等参数的探讨一、关于电极入炉深度：电石炉电极入炉深度，始终是电石生产行业所关注的的核心话题，电石厂也去过许多电石企业进行学习，同时也对电极入炉深度的问题进行探讨，大部分企业都认为电极入炉深度应控制在1000mm以上，而且作为工艺参数进行严格控制。
但电极入炉1000mm以上的理论依据从何而来?经过查阅电石生产资料与文献，很多都会提及电极入炉，但没有明确具体的数值，仅在资料中发现两处描述: 第一段描述为：炉子主要用电阻熔炼，为此，电极头应保持在炉料面以下1100-1300毫米。
操作过程中，通过经验会得出更精确的数字。
第二段描述为：为了保持炉子工作良好和平稳，电极渗透性良好，并且所有电极都要相同。
这可以通过测量从电极头到炉底的距离来控制，度量应按需要时进行，但至少每隔一天度量一次。
电极头和炉底之间的最佳距离要求为1.1-1.3米，但可按经验确定。
看似两段描述的数据相互矛盾，但仔细推敲，第一段描述中明确指出电极头在炉料面以下1100-1300毫米，电石炉料柱距离炉壳上沿距离为430mm左右，入料深度较入炉深度多430mm，如果料柱烧损，则入料深度与入炉深度的差值会更大。
第二段关于电极入炉的描述，是写在电石炉启动阶段，入炉深度的描述与电石炉实际启动阶段的入炉深度一致。
对于27000KVA电石炉来说，电石炉炉膛深度为2650mm，底部铺300mm碳，底焦上放置启动缸，其高度为1500mm，内部填满焦炭，三相电极正是座在启动缸顶部，所以此时电极入炉850mm，在送电后星接电压较低，为了尽快提高炉底温度，必须将电极下降400mm左右，此时电极端头距炉底1400mm,但随着电石炉负荷的提升，电压、电流会逐渐增大，电极势必会上升，电极上升的程度也要视炉料电阻的大小，根据以往生产过程，一般会上升800mm以上，这也是电石炉启动必须要经历的过程，也就是说在正常生产时，电极入炉会在450mm左右，这里说的入炉深度是以炉壳上沿为基准进行描述的，如考虑料柱高于炉壳上沿及料柱烧损情况，入料深度为880-1300mm,与资料中描述差距不大。
电石炉高低压补偿以及设备参数
根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70％是由短网系统产生的，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的70%以上，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20％以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。
如果采取适当的手段，提高短网功率因数，改善电极不平衡度，那么将可以达到以下的效果：A、降低生产电耗3%～6％；B、提高产品产量5%～15％。
四、电石炉高、低压无功补偿方式选择及依据：为了解决电石炉功率因数低的问题，目前一般采用电容补偿的方式来解决，常用补偿方式分为高压补偿和低压补偿两种。
高压补偿的特点：（一）高压补偿优点：设备简单，投资少，集中补偿，占地空间较小。
（二）高压补偿缺点：之前，在我公司采用高压集中补偿手动投切电容器的方式控制补偿容量。
这种控制方式使高压补偿普遍出现下述问题：（1）能够提高供电线路的功率因数，避免电力部门的力率电费罚款，但是不会改变无功电流在短网和变压器低压侧的流转和耗能，不能提高变压器的有功出力，不能改变三相不平衡的运行工况。
（2）补偿精度不高。
靠人工控制投切，在操作时，从观察功率因数的变化，到了解负荷变化，再选择各组电容器容量，最终采用投切电容器，操作人员的判断与实际情况必然存在较大时差。
出现该投未投，该切未切。
因此人工操作投切，费时费力，补偿容量都只能采用大组的方法，一般都是上千乏（kVar）一组，无法实现小组投切，如此必然使投切容量过大，同样影响补偿精度，另外，由于高压操作的危险性，同样使操作人员尽量减少投切的操作频度，客观上极难做到投切随时。
电石炉各功率简介
●视在功率的意义：由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。
由于网络中既存在电阻这样的耗能元件，又存在电感、电容这样的储能元件，所以，外电路必须提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同时应有一部分能量被贮存在电感、电容等元件中。
这就是视在功率大于平均功率的原因。
只有这样网络或设备才能正常工作。
若按平均功率给网络提供电能是不能保证其正常工作的。
因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。
另外，由于电感、电容等元件在一段时间之内储存的能量将分别在其它时间段内释放掉，这部分能量可能会被电阻所吸收，也可能会提供给外电路。
所以，我们看到单口网络的瞬时功率有时为正有时为负。
在交流电路中，我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率，即S=UI视在功率不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率。
●视在功率为S，有功功率为P，无功功率为Q，电压U，电流I，相角差为φ，S＝U×I；P＝U×Icosφ；Q＝U×Isinφ；根据有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ=P/S；S2=P2+Q2(即视在功率的平方=有功功率的平方+无功功率的平方)●功率因数是否越大越好？长期以来 不论是ＵＰＳ的供应商还是用户，在ＵＰＳ功率因数问题上，一直是一个争论的焦点：用户声言要高功率因数的ＵＰＳ，供应商也说这个因数越大越好，于是厂家就尽全力去提高这个因数。
到底ＵＰＳ的功率因数是大了好还是小了好呢？ＵＰＳ有两个功率因数值：输入功率因数和输出功率因数。
输入功率因数表示ＵＰＳ对电网有功功率吸收的能力及对电网影响的程度；输出功率因数表示ＵＰＳ对非线性负载的适应能力。
电石炉电气参数的计算与选择
电石炉电气参数的计算与选择电石炉的负荷、电压和电流是电炉操作的重要参数，它对电石炉效率有很大的影响。
在电石生产过程中，一般都倾向于较高的二次电压。
因为电石炉在较高的二次电压和较小的二次电流下运行，可以得到较高的功率因数和较高的电效率，实际上，由于我厂原料质量还不那么好，设备质量达不到所要求的，再加上操作者技术熟练程度还不够好，在这种情况下操作，虽然功率因数和电效率都有所提高，但是热效率却大大下降，总的效率不但提不高，反而要下降。
按照上述情况，电石操作的具体表现：（1）电极不能适当地入炉料内，明弧操作，热损失较大，单位电耗明显增加。
（2）炉料配比高了，电极要上抬，只好生产发气量较低的电石。
（3）不能使用额定容量级档的电压，所以电石炉运行负荷不高，产量不高。
（4）由于电极位置较高，长时期明弧操作，电石发气量又低，导致炉底上涨，缩短了炉子的使用寿命。
（5）明弧操作，炉面温度较高，电术和短网上的零部件容易受热腐蚀，损坏程度加重。
结果导致电炉设备利用率较低。
因此，必须对电气参数进行改进，同时对原料进行加工处理，使炉料电阻而所增加。
这样电极能插入料层适当深度，操作比较稳定，基本上可以做到闭弧操作，因而各项生产技术经济指标都达到了较好的水平。
一、电石炉电气参数：电石炉电气参数包括变压器容量、二次电压、二次电流和电流电压比，以及这些参数的可调范围。
当变压器的容量和电石炉的几何尺寸合理匹配时，才能最有效地发挥变压器和电石炉的作用，变压器的容量还应有一定的调节范围，这样既能满足生产的需要，也不会使变压器的结构过于复杂和庞大；当二次电压高低合适且有一定的调节范围，而且电流电压比也合适，才能确保电极电弧燃烧稳定和奠定炉内生产高温的基础，当能提供适应于原料质量、操作水平的电流电压比，才能保证闭弧操作，提高热效率，从而达到优质、高产、低消耗的目标。
二、电石炉变压器的容量的计算：电石炉变压器容量的大小是根据所需年产量，电石耗电量，电石炉运行的功率因数，变压器利用率的当前水平和每年生产天数决定的，其计算公式如下：Ps=A·Q/8760·a1·a2·a3·a4·Cosψ式中：Ps—变压器额定容量（千伏安）A —电石炉年生产能力（吨/年）Q —单位标准产品所需的电能（度/吨）a1—定期检修时间系数（0.985）a2—中修时间系数（0.98）a3—大修时间系数（0.94）a4—设备容量利用系数（0.95）Cosψ—功率因数，因变压器容量而变化为满足电石生产需要，变压器容量应有一定调节范围，随着变压器容量的增大，要求调节范围也增大。
密闭电石矿热炉电工参数及几何参数的计算方法
密闭电石矿热炉电工参数及几何参数的计算方法短网结构形式的改进在以往的电石炉短网设计中，变压器二次侧输电长度较长，其中包括补偿器、短网铜管及通水电缆。
短网过长，二次侧电压下降，压差变大，无形中增加了功率的损失。
因此在短网设计中，尽量缩短短网长度，在满足运行和维修的条件下，使变压器尽量靠近炉子，将变压器抬高，使变压器出线标高和短网母线标高一致，以减小母线不必要的垂直部分，缩短短网长度。
结合三台单相变压器出线端子布置，通过对电石炉主体框架结构进行调整，使变压器出线端更加接近电极，短网、母线补偿器取消，仅剩通水电缆，这样就有效地缩短了短网长度，减少了功率无功损耗，变压器平台布置见图1。
图1 变压器平台布置图以25500kVA 密闭电石炉为例，原变压器二次侧输电短网长度为11.6m(包括补偿器、短网铜管、通水电缆)，土建结构调整后，短网铜管、补偿器取消，长度减少，仅为 5.7m 的通水电缆。
根据多年来经验数据和仪表测量，短网每增加延长1m，二次电压下降0.5V，则∆V=(11.6-5.7)×0.5V=2.95V，减少电压下降损耗：则三台单相变压器每小时损失电能198*3=594kW·h，年损失电能594*24*330=4704480kW·h。
从以上计算结果估算40500kVA密闭电石炉每小时纸约节电943kW·h，年节约电能943*24*330=748560kW·h，折标煤7468560*0.35*0.001=2614tce。
工艺操作制度的控制改进在电石生产中，电石炉的电参数设定为电石炉最基本的工艺参数，需要根据原材料的不同情况进行调整，采用碳材和采用碳材分别作为原料，则两种原料的配比方案及电炉工艺参数也不尽相同。
工艺条件决定了电炉如何进行操作，自动化装置为电炉生产创造了很好的控制条件，解决了人为的不确定因素。
合理的使用工艺电气参数是电石炉高效运行最基本的先决条件。
电石炉电气参数的计算与选择
电石炉电气参数的计算与选择电石炉的负荷、电压和电流是电炉操作的重要参数，它对电石炉效率有很大的影响。
在电石生产过程中，一般都倾向于较高的二次电压。
因为电石炉在较高的二次电压和较小的二次电流下运行，可以得到较高的功率因数和较高的电效率，实际上，由于我厂原料质量还不那么好，设备质量达不到所要求的，再加上操作者技术熟练程度还不够好，在这种情况下操作，虽然功率因数和电效率都有所提高，但是热效率却大大下降，总的效率不但提不高，反而要下降。
按照上述情况，电石操作的具体表现：（1）电极不能适当地入炉料内，明弧操作，热损失较大，单位电耗明显增加。
（2）炉料配比高了，电极要上抬，只好生产发气量较低的电石。
（3）不能使用额定容量级档的电压，所以电石炉运行负荷不高，产量不高。
（4）由于电极位置较高，长时期明弧操作，电石发气量又低，导致炉底上涨，缩短了炉子的使用寿命。
（5）明弧操作，炉面温度较高，电术和短网上的零部件容易受热腐蚀，损坏程度加重。
结果导致电炉设备利用率较低。
因此，必须对电气参数进行改进，同时对原料进行加工处理，使炉料电阻而所增加。
这样电极能插入料层适当深度，操作比较稳定，基本上可以做到闭弧操作，因而各项生产技术经济指标都达到了较好的水平。
一、电石炉电气参数：电石炉电气参数包括变压器容量、二次电压、二次电流和电流电压比，以及这些参数的可调范围。
当变压器的容量和电石炉的几何尺寸合理匹配时，才能最有效地发挥变压器和电石炉的作用，变压器的容量还应有一定的调节范围，这样既能满足生产的需要，也不会使变压器的结构过于复杂和庞大；当二次电压高低合适且有一定的调节范围，而且电流电压比也合适，才能确保电极电弧燃烧稳定和奠定炉内生产高温的基础，当能提供适应于原料质量、操作水平的电流电压比，才能保证闭弧操作，提高热效率，从而达到优质、高产、低消耗的目标。
二、电石炉变压器的容量的计算：电石炉变压器容量的大小是根据所需年产量，电石耗电量，电石炉运行的功率因数，变压器利用率的当前水平和每年生产天数决定的，其计算公式如下：Ps=A·Q/8760·a1·a2·a3·a4·Cosψ式中：Ps—变压器额定容量（千伏安）A —电石炉年生产能力（吨/年）Q —单位标准产品所需的电能（度/吨）a1—定期检修时间系数（0.985）a2—中修时间系数（0.98）a3—大修时间系数（0.94）a4—设备容量利用系数（0.95）Cosψ—功率因数，因变压器容量而变化为满足电石生产需要，变压器容量应有一定调节范围，随着变压器容量的增大，要求调节范围也增大。
电石炉内电路知识1
• 电炉的操作电阻就是上述两个电阻的并联的等 效电阻。即
• 1/R操=1/R料+1/R熔=（R料+R熔）/R料·R熔 • R操= R料·R熔 /（R料+R熔）
• 三、Ⅰ1/Ⅰ2与R炉料/R电弧 • 在额定电流I及操作电压V情况下，生成CaC2的电弧辐射高温区和固化（包
括半熔融）炉料之间分配的电流比I1/ I2 取决于R炉料 /R电弧之比值。 • 不同碳素材料和石灰以不同配比构成的炉料电阻存在较大差别，它随温
• 电流分布（电感等略而不计）
•
总电流Ⅰ= Ⅰ1+ Ⅰ2
• 在上述回路Ⅰ—Ⅰ中：V=V电弧+V熔融
• 在回路Ⅱ—Ⅱ中： V=V炉料
• 回路Ⅰ—Ⅰ的电流：
• Ⅰ1=V/（R电弧+R熔融）=（V电弧+V熔融）/ （R电弧+R熔融） • 回路Ⅱ—Ⅱ的电流：
• Ⅰ2= V炉料/R炉料=V/ R炉料 • 回路Ⅰ—Ⅰ中的R熔融很小，（在2100摄氏度以上高温的电极下端可做
• 综合以上，从对生成电石有利角度看; a—a >b—b> c—c> d—d回路。前二者均在电弧作用 区（电弧区，反应区，熔融区），后二者相近， 概而言之电能分配在电石炉内释放在炉弧中约 占40%；释放在炉料中约占40%；释放在熔融 电石中约占20%。
• 为简化分析，可归纳为回路Ⅰ—Ⅰ（以a—a为主包括b—b),和回路 Ⅱ—Ⅱ（以c—c为主包括d—d)
• （2）炉料电阻，也就是炉料区与相互扩散区的电阻。从电极旁侧流出的电流， 经过它把电能转变为热能。这个电阻的大小，取决于炉料的组成，电极入料 的深度，电极之间的距离以及该区的温度。正常情况下该电阻比熔池电阻大 得多，所以来自电极的电流只有极少部分通过它。这一电阻可以理解为电炉 三角回路中的相位电阻，并按三角、星形等效变换折算到电炉星形回路内， 与熔池电阻并联。炉料电阻用R料表示。
1#电石炉电气调试方案
1#电石炉电气调试方案配料站系统调试方案一．配料站系统主要包括：1.配料电机5台工作电压AC380V (变频器控制)2.卸料电机3台工作电压AC380V (变频器控制)3.仓下皮带电机1台工作电压AC380V4.跑偏开关4个DC24V5.拉绳开关1个DC24V6.称量装置，包括称重显示器AC220V二．调试步骤1.检查电器原件的电压等级是否符合设计要求2.通过程序监控，确认现场跑偏开关，拉绳开关等输入信号准确无误，信号来源与现场实物对应关系正确3.通过程序控制，确认PLC各输出点使能输出后，对应的继电器，接触器动作正确可靠，4.检查主回路控制柜到个电机电缆敷设对应关系是否正确，其中包括柜内接线是否牢固，电缆对地绝缘性是否良好。
将各电机接线盒打开，检查接线是否牢固，有无松动，相间负载是否平衡，绕组对地绝缘，绕组间绝缘是否良好。
5给变频器送电，变频器采取本地操作模式，设定给定值，确认变频器是否良好，确认变频器无问题后，设置变频器参数。
6.将电机连轴器打开，确认电机旋转方向是否正确，空载运行，检查电机有无温度异常，是否有异响，运转是否平稳。
7．将电机联轴器安装，通过操作按钮切换电机运转停止，并通过改变外部跑偏，拉绳限位状态检查是否能实现对电机运行状态的改变。
确保PLC程序正确。
6．单元动作调试，采取先机旁操作，再中控手动，最后中控自动。
运输系统调试方案一．运输系统主要包括：1.长斜皮带电机1台AC3802小上料皮带机1台AC3803.环形加料机3台AC3804.卸料溜槽电机1台AC3805卸料刮板机伸出电磁阀12个AC2206. 卸料刮板机返回电磁阀12个AC2207卸料刮板机伸出磁接近开关12个DC24V8卸料刮板机返回磁接近开关12个DC24V9.卸料溜槽正限位1个DC24V10卸料溜槽反限位1个DC24V11长斜皮带跑偏开关4个DC24V12长斜皮带拉绳开关2个DC24V13长斜皮带速度开关1个(电源AC220V) DC24V14上料皮带跑偏开关4个DC24V15上料皮带拉绳开关1个DC24V16上料皮带速度开关1个(电源AC220V) DC24V二．调试步骤1.检查电器原件的电压等级是否符合设计要求2.通过程序监控，确认现场跑偏开关，拉绳开关，流量开关，机旁操作按钮，卸料刮板机伸出磁接近开关，卸料刮板机返回磁接近开关，卸料溜槽正限位，卸料溜槽反限位等输入信号准确无误，信号来源与现场实物对应关系正确3.通过程序控制，确认PLC各输出点使能输出后，对应的继电器，接触器动作正确可靠，卸料刮板机电磁阀相应得电4.检查主回路控制柜到个电机（长斜皮带电机，上料皮带电机，卸料溜槽电机）电缆敷设对应关系是否正确，其中包括柜内接线是否牢固，电缆对地绝缘性是否良好。
DB33 665-2007 电石单位综合能耗和电耗限额及计算方法
ICS27.010 F10DB33电石单位综合能耗和电耗限额及计算方法The quota & calculation method of comprehensive energy consumption andelectricity consumption per unit products of Calcium carbide浙江省质量技术监督局 发布前言本标准第4章为强制性条款。
本标准的附录A为资料性附录。
本标准由浙江省经济贸易委员会提出。
本标准由浙江省能源标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：由浙江省节能协会、浙江巨化电石有限公司。
本标准主要起草人：喻旭春、吴学红、顾政强、沈剑平、金慧平、姚志平。
电石单位综合能耗和电耗限额及计算方法1 范围本标准规定了电石单位综合能耗和电耗限额的要求、计算方法。
本标准适用于电石生产企业能耗的计算、控制和考核。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 10665—2004 碳化钙（电石）HG 29802 电石产品能源消耗量和节约量的计算方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1电石产品综合能耗The comprehensive energy consumption of Calcium carbide报告期内为生产电石产品消耗的各种能源总量，包括生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的各种能源消耗量和损失量，包括作为原料、材料消耗的能源，不包括生活、基建、技改项目建设能耗和向外输出的能源。
3.2电石单位产品综合能耗The comprehensive energy consumption per unit products of Calcium carbide 用单位标准产量表示的综合能耗，即单位标准电石产量直接消耗的能耗量，以及分摊到该产品的辅助生产系统、附属生产系统能耗量和损失量。
电石炉中重要参数的确定
电石炉中重要参数的确定发布时间：2023-03-08T03:37:57.008Z 来源：《福光技术》2023年3期作者：马英博[导读] 电石炉内电石生产时，既要把电能转变成热能，又要使原料之间发生物理化学变化。
新疆圣雄电石有限公司新疆吐鲁番 838100摘要：电石炉内电石生产时，既要把电能转变成热能，又要使原料之间发生物理化学变化。
所以，工艺过程比较复杂。
电石生产的关键设备是电石炉，准确选定电石炉的几何参数对保证电石安全生产和优质高产具有十分重要的意义。
本文就电石炉的设计，对其电极直径、电极同心圆直径、炉膛直径及深度的准确选定进行讨论。
关键词：电石炉；设计参数；确定电石是在电石炉内用电能转变成的热能把炉料加热到反应温度，而使碳素原料的碳与生石灰中的钙化合而成，即电石炉内电石生产时，既要把电能转变成热能，又要使原料之间发生物理化学变化。
所以，工艺过程比较复杂。
电石生产的关键设备是电石炉，准确选定电石炉的几何参数对保证电石安全生产和优质高产具有十分重要的意义。
1 电极直径在电石炉设计中，电极最为重要，因此正确选定电极直径至关重要。
电极直径取决于电极电流密度、电极横截面上最大电能强度和电极运动电阻的大小，但首先取决于电极电流密度。
而允许的电流密度与所使用的电极质量有关。
电极电流密度弹性很大，依各厂生产实践，可归纳出电极电流密度和变压器最大视在功率之间的关系。
2熔池当电石炉通电后，电流经碳素电极通过炉料，使电极端头间的气体电离，电离后的气体形成一个导体，在电极一端至炉料间产生电弧。
电弧作用区域（即电弧发出的高温作用到的区域）通常称为熔池。
根据长期电石炉操作经验，得出计算电石炉熔池半径Rm的经验公式：Rm=（Pt/3πPu）1/2=（0.1061Pt/Pu）1/2（2）式中Rm为熔池半径，cm；Pt为电炉最佳运行有功功率，kW；Pu为熔池单位面积上的功率强度，kW/cm2。
通常熔池内单位面积上的功率强度Pu是随电炉变压器容量的大小而变化的，同时也与变压器功率因数有关。
浅谈电石生产过程中电气参数的合理选择
浅谈电石生产过程中电气参数的合理选择摘要：电气参数的合理选择对于电石的生产有着重要的作用。
操作中的电阻参数是电流和电压比值的关键，并且直接影响到生产过程中电流的转换以及分配。
另外，电流与电压参数的选择将会直接决定着线路的损耗。
每个地区的企业用电情况各有不同，因此必须考虑本单位实际的生产状况针对性的设置电气参数，才能达到更好的效果。
关键词：电气参数；电石生产；选择电气参数的配置直接决定着电石生产的各个环节的效率。
电石产品的目前制作聚录乙烯的重要原料，也是高载能的产品。
而在生产过程中工艺电耗的状况将会直接影响到后期企业的生产效益，大多数情况下电费占据了生产成本中的40%到60%的比例，因此如何在生产过程中合理奉陪电气参数，包括电流与电压，让他们能够达到最佳的匹配状态，尽可能的用最小的投入产出最大的收获，这是电石生产领域中需要迫切解决的问题。
因此，本文将会对电气参数选择的重要性加以简单的概述，并分析应如何选择电气参数，以此来为电石生产获取更多的效益。
1.电气参数的选择对电石生产的影响理论上来讲，没生产一吨的成品电石所需要的电能消耗在2665KWH，而由于实践过程中受到多项因素的交织影响而造成的热损失，使得电能的利用率最多只能达到85%的比例。
为了更好的确保生产的连续性，炉子的内部需要控制好足够的温度，才能符合工艺生产的要求。
在矿热炉熔炼的过程中，所有涉及到埋弧操作。
对于埋弧的定义，就是可以产生相关化学反应的一种容器。
通过电能的热量转化成化学反应所需的热量，结合焦耳热效应将电能的转化由电炉中的电阻来决定[1]。
在埋弧炉中，电阻是一个复杂的参数，对于化学反应的结果有着重要的影响。
如果只是依靠测量无法有效的获取电阻，但是在实际的熔炼操作过程中我们知道电阻的影响力，它的大小对于热量的分配和转换有直接的影响，也是操作电阻参数形成的关键因素。
在生产过程中，操作电阻的数值主要是有效相电压和电极电流两者之间的比值来计算的。
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电石炉电气参数的计算与选择电石炉的负荷、电压和电流是电炉操作的重要参数，它对电石炉效率有很大的影响。
在电石生产过程中，一般都倾向于较高的二次电压。
因为电石炉在较高的二次电压和较小的二次电流下运行，可以得到较高的功率因数和较高的电效率，实际上，由于我厂原料质量还不那么好，设备质量达不到所要求的，再加上操作者技术熟练程度还不够好，在这种情况下操作，虽然功率因数和电效率都有所提高，但是热效率却大大下降，总的效率不但提不高，反而要下降。
按照上述情况，电石操作的具体表现：（1）电极不能适当地入炉料内，明弧操作，热损失较大，单位电耗明显增加。
（2）炉料配比高了，电极要上抬，只好生产发气量较低的电石。
（3）不能使用额定容量级档的电压，所以电石炉运行负荷不高，产量不高。
（4）由于电极位置较高，长时期明弧操作，电石发气量又低，导致炉底上涨，缩短了炉子的使用寿命。
（5）明弧操作，炉面温度较高，电术和短网上的零部件容易受热腐蚀，损坏程度加重。
结果导致电炉设备利用率较低。
因此，必须对电气参数进行改进，同时对原料进行加工处理，使炉料电阻而所增加。
这样电极能插入料层适当深度，操作比较稳定，基本上可以做到闭弧操作，因而各项生产技术经济指标都达到了较好的水平。
一、电石炉电气参数：电石炉电气参数包括变压器容量、二次电压、二次电流和电流电压比，以及这些参数的可调范围。
当变压器的容量和电石炉的几何尺寸合理匹配时，才能最有效地发挥变压器和电石炉的作用，变压器的容量还应有一定的调节范围，这样既能满足生产的需要，也不会使变压器的结构过于复杂和庞大；当二次电压高低合适且有一定的调节范围，而且电流电压比也合适，才能确保电极电弧燃烧稳定和奠定炉内生产高温的基础，当能提供适应于原料质量、操作水平的电流电压比，才能保证闭弧操作，提高热效率，从而达到优质、高产、低消耗的目标。
二、电石炉变压器的容量的计算：电石炉变压器容量的大小是根据所需年产量，电石耗电量，电石炉运行的功率因数，变压器利用率的当前水平和每年生产天数决定的，其计算公式如下：Ps=A·Q/8760·a1·a2·a3·a4·Cosψ式中：Ps—变压器额定容量（千伏安）A —电石炉年生产能力（吨/年）Q —单位标准产品所需的电能（度/吨）a1—定期检修时间系数（0.985）a2—中修时间系数（0.98）a3—大修时间系数（0.94）a4—设备容量利用系数（0.95）Cosψ—功率因数，因变压器容量而变化为满足电石生产需要，变压器容量应有一定调节范围，随着变压器容量的增大，要求调节范围也增大。
一般来说，5000千伏安以下的变压器，其视在功率可调范围为90—100％，6000—15000千伏安的为（80—85）—100％；16500—40000的为（65—75）—100％。
三、电石炉变压器的二次电压的计算：电石炉变压器的二次电压高低和调节范围、调节方式是根据变压器容量、电石炉大小、原料质量和操作水平来决定的。
首先取决于变压器容量，根据有关资料和我国长期操作电石炉的经验，得到计算电石炉变压器的二次电压经验公式：U2=Ku·Ps1/3式中：U2—变压器的二次电压（伏）Ps—变压器的额定容量（千伏安）Ku—变压器的电压系数变压器的电压系数Ku与变压器容量的关系：变压器容量（kvA）电压系数（Ku）1000—5000 5.5—6.05000—16500 6.0—6.416500—40000 6.4—6.7按上式计算出来的二次电压是满负荷运行时常用额定电压，但在实际生产中，许多地区的外线电压低于额定值。
为了适应这一情况，在设计变压器时，应该在常用额定电压级之上再多设几个级档，以留有适当的裕度，当外线电压低于额定值时，仍可使用变压器以常用级功率满负荷运行。
而在原料质量和设备条件都好，操作水平也高时，则可使用最高级额定电压和最大额定电流，使电石炉在变压器允许条件下超负荷运行。
生产实践证明，电石炉在满负荷或超负荷下运行，电炉更好操作，生产成绩也更好。
四、电石炉变压器二次电流计算：根据以上两公式计算出来的变压器最大视在功率和常用电压额定值，就可以求出二次线电流的额定值。
即I2=Psх1000/(J3хU2)应当指出，在设计电石炉变压器时有两种原则：一种原则是等容量，即当二次电压低时，二次电流大些，当二次电压高时，二次电流小些，但每级视在功率不变；另一种原则是等电流，即当地次电压变化时，二次电流不变，每级视在功率则随着二次电压的提高而增大。
小型电炉变压器往往采用一种原则或混合使用一次来设计。
而大型电炉变压器往往采用二种原则多次混合使用，以尽量获取变压器容量变化为等差级数。
五、电石炉的电流电压比计算：电石炉电流电压比的科学定义应该是电极上的电流和电极端头至炉底中心电压之比。
因为这样才能基本反映出电石反应区体积的大小和电极是否能深入炉料而闭弧生产，在短网压降未知时，因为电极和炉底是接成Y形的，所以可用变压器二次线电压除以代替电极至炉底中心电压，用变压器二次线电流代替电极电流来估算，还是可以保证相对的准确。
实际上，长期操作电石炉的工人都习惯用变压器的二次线电流与二次线电压之比来估算，也是相对准确的，这样就对生产人员更加方便了。
国内外大量的电石生产实践证明，要想获得优质、高产、低消耗的好成绩，其电流电压比必须随着变压器容量的增大而增大。
电炉变压器容量与电流电压比的关系（I2/U2）佳值=KGPS0.25式中：KG—流压比系数（31—33.6）对于同容量的电石炉，其电流电压比大，会使电极容易深入炉料而闭弧生产，热效率较高。
但电流电压比过大，电极插入炉料就会太深，减少熔池的高度和体积而降低产量，同时易烧坏炉底，实践证明，热效率对总效率的影响比电效率更大。
所以正确的操作方法应该是提高炉料比电阻，在确保电极能适当插入炉料，闭弧生产的条件下，适当地选用稍高的二次电压，使电流电压比不过大，在较高热效率条件下，同时得到较高的电效率，从而使电石炉总效率达到最高。
六、电气参数控制与分析：以变压器容量6400kvA为例：2003年5月份生产记录统计结果如下：日期视在功率二次电压二次电流电流电压比发气量产量（T）备注5.16062111.22 31469.16282.95280285.26122.62111.5931783.85284.83281.628.35.36183.24111.9631886.39284.80285295.46243.86112.3332092.94285.7284305.5 6304.48 112.6932301.00286.6429029.85.66395.41113.2332610.62288.00292 30.55.76401.47113.26 32632.87 288.12295315.86425.72 113.41 32713.16288.4530031.25.96456.03113.5832818.28288.94302325.10 6486.34 113.76 32920.18 289.38 302.5 31.55.11 6516.65113.94 33021.77 289.82 303315.126546.96 114.1233123.03 290.25303.230.65.13 6577.27114.2933226.88290.72304 295.146607.58114.4733327.51291.15304.329.25.156637.89 114.64 33430.74291.61305295.16 6668.2114.8233530.74292.03 304.8 28.85.176680.32114.8833574.14 292.25 306285.186686.4114.9233593.00292.3231028.5根据生产记录表提供的数据，我们能看出随着电流电压比的增加电石发气量是上升的，因此由生产实际的数据的分析结果与理论计算的结果是一致的。
我们可以看出随着电流电压比的增加产量随着增加。
达到最大值后则随着电流电压比增加产量反而下降。
因发气量随电流电压比增加而增加，所以产量的最大值点就是我们所要的最佳控制点，在这一点上发气量、产量都达到最佳水平。
因此，这一点上的电气参数就是我们所要选择的。
七、最佳控制点效益分析：电石炉电气参数的控制对保证优质、高产、低耗至关重要，电气参数控制合理，这样电极能插入料层适当深度，操作比较稳定，并且能做到闭弧操作，从而保证各项生产技术指标达到较好的水平。
从五月份生产记录表可以看出如果我们把视在功率控制在6456kvA，二次电压控制在113.58V，二次电流控制在32818.28A，这时电石质量达到302g/L，产量达到最高。
平均每天多产2T，按当前市场价格每吨2000元，一年可创利润:2*2000*30*10(个月)=12万元。
同时由于各项技术指标控制比较好，生产较稳定，减少了设备维修量，提高了设备利用率。
虽然我们从理论上找到了最佳的电气控制参数，但在实际的应用过程中仍存在一些差距，由于我们原料质量不太稳定工人操作的熟练程度不高，设备的老化等等方面的原因，电气参数的控制总是偏离最佳控制点，因此，我们需要继续努力，要有创新的精神，提高认识，总结经验，为我厂扭转当前的生产局面，为取得优质、高产、低消耗的生产目标而努力。