电石炉出炉设备的设计探讨

发表时间：2019-08-26T10:57:57.890Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：祁少华

[导读] 摘要：随着国际原油价格的逐年上涨，我国电石法生产乙炔的年产量逐年增加。

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摘要：随着国际原油价格的逐年上涨，我国电石法生产乙炔的年产量逐年增加。我国由于电石生产起步较晚，电石出炉设备十分简陋，大部分工作依靠人工来完成，造成电石生产效率低，工人工作条件差，而且存在很大的安全隐患。本文对电石炉出炉设备的设计进行简单的探讨。

关键词：电石炉；出炉设备；

1电石产业发展现状

电石，即碳化钙，化学式为CaC2，无色晶体，带有大蒜味，工业品为黑色块状物，端面为紫色或灰色，遇水立即发生剧烈的化学反应，生成乙炔，并释放出热量。电石是生产乙炔的重要原料，同时也可用于生产石灰氮，还可用作钢铁脱硫剂，是一种重要的化工原料。乙炔被誉为“有机合成之母”，主要用于生产聚氯乙烯、氯丁橡胶、醋酸及醋酸乙烯等，还可用于金属的焊接和切割(氧炔焰)。工业上有两种方法生产乙炔：一种为烃类裂解法，即裂解烃类来产生乙炔，最开始工业上裂解天然气制乙炔，20世纪60年代以后，发达国家发展了裂解石油烃类联产乙炔；另一种为电石法，即利用电石和水反应生成乙炔。自烃类分解法问世以来，电石法生产乙炔曾一度退出乙炔生产，随着快速上涨的国际原油价格，电石法生产乙炔具有较大的成本优势，产生了较大的利润空间。市场的供需关系激起了国内电石生产厂家对扩大电石生产规模的强烈欲望，全国各地区尤其是中西部地区加大了电石生产的投入力度。多年来，我国的电石生产工业发展方式较为粗放，产生了以下几点较为深刻的问题：（1）电石生产企业布局和结构不合理；据国家相关统计部门统计，截止2012年底，我国有电石生产企业382家，27个省和直辖市均有大大小小规模的电石生产厂家311家，但各个生产厂家规模参差不齐，从年产能不足3万吨到年产能超过百万吨，而且小规模电石厂占大部分比例。（2）整体工艺技术落后；我国的电石生产工艺源自挪威的埃肯公司，生产一吨电石的消耗定额远远超出国外发达国家，出炉工艺至今依然大部分靠人工操作完成。较为成熟的能源节约、清洁生产和“三废"综合利用的新技术和新工艺亟需解决。（3）电石生产与环境污染的矛盾十分突出；电石生产行业是高污染行业，在生成电石的过程中伴随着产生大量的废气和烟尘，给环境造成了极为严重污染。

2国内电石出炉工艺介绍

在国内，电石出炉工艺较为粗放，还沿用着传统的出炉工艺，大多数工作都需要人工操作才能完成，传统电石出炉系统主要由烧穿母线系统及烧穿器、炉前排烟系统、出炉轨道及卷扬、炉前挡屏、开堵眼机、出炉小车及电石锅等组成。中间位置放置电石炉，在炉内反应生成电石。电石炉上有三个出炉口，呈120°均匀分布，每个出炉口前对应一个工作平台，供操作人员进行出炉作业。每个操作平台前用耐火砖砌成一面挡屏，减少熔融电石对操作人员的热辐射。每个出炉口处布置炉前排烟烟罩，烟道沿电炉周围布置，出口伸出厂房外接除尘器。炉前轨道为双U形，载有电石锅的出炉小车布置于轨道上，依靠轨道末端的卷扬机拉动钢丝绳牵引。钢丝绳由分布于出炉轨道内的地辊导向。整个出炉过程为：

（1）当相应出炉口出电石之前，控制卷扬机拉动钢丝绳将出炉小车和电石锅牵引到该炉口位置，使电石锅的中心线与该炉口中心在同一平面上，防止出电石时电石溅到锅外；

（2）炉前操作工将该炉口对应的烧穿母线系统中的接触断路器合闸，使电流导向烧穿器，烧穿器推到工作位置适时进行开眼操作，在烧穿炉口之前，将该炉口所对应炉前排烟系统上的风量开关阀打开，排烟系统开始工作，当电石顺利流出时，移出烧穿器，关闭接触断路器；

（3）第一个电石锅装满电石后，控制卷扬机将第二个电石锅拉至炉口位置，当第二个电石锅装满电石后，再装第三个电石锅拉至炉口位置，……依次类推，直至该炉口的出炉操作完毕；

（4）熔融的电石从出炉口流出时遇冷会发生凝固，阻塞电石流出。有两种情况：第一种为电石在出炉口处凝固，第二种为电石在炉舌处凝固，两种情况都需要操作工人手持钢钎或者钢铲，将炉口和炉舌处凝固的电石捅开；

（5）电石出完之后，即进行堵眼操作，堵眼操作具备两种方式：方式一，工人使用堵炉口工具(如堵口铲、堵口推杆等)封堵出炉口；方式二，工人将开堵眼机移至工作位，启动上面的气力输送装置进行封堵。两种方式所用的介质不同，方式一采用的介质是黄泥，而方案二采用的则是细颗粒电石；

（6）电石锅由人工控制卷扬机牵引运到冷却车间，待电石冷却约两个小时后，电石外表面凝固，通过人工将将锅耳拔掉，吊车将电石从电石锅中吊至指定位置继续冷却；

（7）当出炉口封堵完毕，控制卷扬机将电石锅拉至冷却车间进行冷却。最后，关闭风量开关阀，本次出炉操作结束。 3出炉设备设计

电石炉出炉设备设计的过程中主要涉及两个方面的问题，一个方面主要是操作精度解决方面的问题，有效的使操作从粗放的形式转向精细化的方式，另一个方面主要是有效的降低劳动的强度，相关的工作人员应该有效的降低人工操作所带来的相应安全隐患，并且应该在很大的程度上有效的提升生产的质量以及效率。电石炉出炉设备主要由三部分组成：

3.1烧穿器

电石炉的出炉口一般情况下主要分为炉眼以及炉门两个部分，而炉眼主要分为内眼以及外眼两个部分，外眼部分通常情况下主要是由烧穿装置而烧成的，形状主要是内小外大的喇叭口的形状，在厂房的楼板上，应该设计出一条圆弧形的轨道，而烧穿器应该具备横向以及纵向两个方向的进给机构，并且通过相应的齿轮进行传动。在实际操作的过程中，应该首先启动横向的进给机构，把烧穿器移动到电石炉炉口的地方，之后再启动纵向的进给机构进行烧穿器的工作。

3.2出炉小车

在出炉平台上设计一条轨道，再设计一辆四轮可移动式出炉小车，出炉小车必须在轨道上行驶自如。将一气缸固定在出炉小车支架上面，气缸工作压力为0.6-0.7MPa，工作介质为压缩空气，气缸行程与出炉口至熔池的距离相等。气缸头部有锥形夹头，将直径40-60mm的圆钢夹住，气缸往复运动可完成捅炉眼的工作。在整个操作过程中，操作人员只需按下启动按钮即可，大大降低了劳动强度。