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。

电石炉的设计先确定年产量，再确定负荷即变压器容量，然后确定电极直径、极心圆、炉膛等几何参数，因各家条件不一，设备参数选择也略有不同[27]。

如何合理使用工艺电气参数，首先应定量的分析生产数据，确保电气仪表、数字声光显示准确无误，密闭炉相对于内燃式电炉而言不能够直观看到炉内的实际情况，所以炉况的判断是依据电气仪表的数据分析得出的，对操作人员来说，仪表就是他们的眼
睛，仪表显示是否准确是科学操作的基础[28]。

电极如何深入是电石生产中的老问题，通过选择活性较好的石灰和比电阻较高的碳材，控制进出平衡保证操作所需要的较高比电阻[29] [30] [31]。

以下以40500kVA 密闭为例计算电石炉电工参数及几何参数：
已知年产标准电石为84500t，设单位电耗为3050kwh/t，功率因素为0.85。

(1)电炉变压器容量的计算：
计算公式：
其中A-电炉年生产能力;Q-单位电耗;a1-定期检修时间系数，约为0.985;
a2-中修时间系数，约为0.98;a3-大修时间系数，约为0.94;a4-设备容量利用系数，约为0.95;cosφ-功率因素，因变压器容量变化。

(2)二次线电压的计算：
(3)二次线电流的计算：
(4)电极直径的计算
其中 I△为电极电流密度，查表得 I△=7.0A/cm²
(5)电极极心园直径的计算
(6)炉膛内径的计算：
(7)炉膛深度的计算：
(8)变压器技术参数的初步选定：
变压器容量：13500kVA×3、允许长期过载20%运行一次电压：110kV
二次电压：84—193.2—230V、193.2V 为额定级电压二次额定电流：69876A
变压器分接头数：35
有载调压电压差：4.2V
冷却方式：强迫油循环风冷
阻抗电压(短路电压)：ex%=6%(193.2V)
出线端子：侧出线16 个出线端子80×12.5mm 铜管
(9)密闭电石炉几何参数
炉体直径：10800mm
电极壳直径：1350mm
炉膛深度：3200mm
炉膛内径：9000mm
极心圆直径：4200mm
炉盖高度：1400mm
炉盖直径：9800/11200mm
炉口数：3 个
电石坨余热利用
现有电石的生产过程中，符合要求的高温电石液体会通过电石炉上的炉孔流入内部存贮空间为上大下小的锥形电石锅内，再将电石锅放置于大型风机旁吹风冷却，用吊钩取出冷却到500-600℃的电石再放到破碎机内破碎到合适的颗粒大小。

从现有的工艺来看，这种方式不但没有充分利用电石的显热(电石出炉温度普遍在2000℃左右)，而且还在浪费电能(利用风机强冷，及破碎机破碎电石)。

并且电石在冷却过程中的氧化后所形成的粉尘，及破碎作业中产生的粉尘，无疑不是增加了环境污染的程度。

电石冷却显热的利用可通过一套回收系统回收利用，首先我们将电石锅进行改造，改造后的电石锅内部为中空夹层结构，内壁为模腔，内侧用于盛装电石液，外侧带有鳍片，以增加换热面积。

而夹层外壁附有隔热材料，电石锅两夹层中间为强制冷却风通道，冷却风通过电石锅小车冷却接口埠上的冷风接口，对接电石锅外部的电石锅冷风输入管接口输入，经过与带鳍片的电石锅内壁进行热交换，与高温电
石进行热交换后的热风从电石锅热风输出管对接电石锅小
车冷却接口埠上的热风接口，将550℃左右的热风引出，送
入余热锅炉内进行气水热交换，冷却后的风通过风机抽回，达到循环利用。

通过余热锅炉可产生 3.2MPa 的405℃的过热蒸汽15-16t/h，或是 1.27MPa的300℃的过热蒸汽20-21t/h。

此种方法尚需在生产企业建立试验装置进行试验检测，方
可投入工业生产。

节能计算:
40500kVA 密闭电石炉年产电石约为84506t。

电石显热
可利用能源效率折合为49%(参照同类企业的生产经验),以每度电折0.35 千克标准煤，作为电力折算标准煤系数。

电石显热回收能量折标煤总量：E1=84506 吨电石/年·台×812kWh/t ×49%×0.00035tce/kW·h =11768.14tce，新增年耗电量15.8 万kW·h。

耗电量折标煤总量：
E2=158000kW×0.00035tce/kW·h=55.3tce。

总节能量：
基中E1为电石坨显热回收能量折标煤总量，E2为耗电
量折标煤总量。