我国现有的矿热电石炉类型及各自优缺点
电石炉按照为其供电的电炉变压器容量可分为小型炉、中型炉、大型炉和超大型炉。一般将变压器容量低于10MVA以下的电炉划分为小型炉,容量10~25MVA为中型炉,容量介于25~40MVA的为大型电石炉,而容量在40MVA以上则称之为超大型电石炉。
按电石炉使用电源性质分为交流矿热炉和直流矿热炉。 按照炉体结构和工艺特点,电石炉又分为开放式、半密闭式和全密闭式电石炉。其主要区别在于加料方式、炉面密封形式和炉气的处理方法等。 随着电石工业的不断发展及国家产业政策的导向,当前电石炉技术的主流是大容量三相交流密闭式电石炉。 1、开放式电石炉 电石生产最早采用的是开放式电石炉,生成电石的电化学反应在开放的炉体中进行,反应区与外界连通,生产的一氧化碳气体在炉内料面上发生燃烧反应。开放式电石炉由于炉面上火焰较大,当容量达到25.5MVA时就不能再扩大了。 开放式电石炉由于直接燃烧,对环境污染严重,近年来为了使其达到环境保护除尘排放的标准,持意将开放炉的炉盖制造得低矮,俗称内燃式电石炉,也有矮烟罩式电石炉之名。内燃式(开放式)电石炉相对投资稍低,对原料质量要求相对不严格,便于操作工人熟悉、掌握,但因其操作条件差,工人劳动强度大,辐射热强,尤其是环境治理难度较大,炉气无法回收利用,单位能耗较高,在当今全世界注重环境保护的大气候趋势下,国内外逐渐淘汰开放炉,目前我国已明令小电石炉关闭或升级改造换代,开放炉将逐渐淘汰。 2、半密闭电石炉 随着电石生产技术的不断进步,对电炉的产能要求越来越高。开放式电石炉容量有限,要想增大电石炉的容量,并回收一氧化气体加以综合利用,需要抽取炉内的一氧化碳气体。在开放炉上放置集烟罩,将炉内生成的一氧化碳抽出一部分,剩余部分仍在炉面上燃烧,这样的电石炉就叫做半密闭电石炉。 半密闭电石炉由于能抽出一部分炉气,减少了炉面上燃烧火焰的热量,电石炉的容量得以扩大到35MVA。近些年来,不少电石厂将开放型炉罩改为半密闭型炉罩,使炉面上燃烧的烟气从烟罩上面的烟道排出去,从而减少了炉面上的辐射热,烟气量减少,烟气温度提高,而形成了半密闭型电石炉,在没有条件建密闭炉的情况下,把开放炉改成半密闭炉,有一定的好处。 半密闭式电石炉尽管较开放式电石炉有了很大进步,但由于工艺结构尚不完善,仍然存在污染大、能耗高、热辐射强、操作环境恶劣等缺点,电石产能也较低,已不能适应国家电石产业节能环保大型化的发展方向,因此最终逐步也被淘汰。 3、密闭式电石炉 密闭式电石炉就是在原来的开放式电石炉炉体上方加装炉盖,将炉内与外界大气完全隔绝,料面上不再发生明火燃烧现象,产生的一氧化碳气体全部抽出通过净化处理后回收利用,这样的炉子就叫密闭电石炉。回收副产物一氧化碳是密闭炉的显著特征。 密闭炉属于节能环保型电石炉,最初从挪威引进技术,在中罔进行了消化吸收再创新,它包括姐合式把持器、空屯、电极、计算机控制及监控系统等。空必电极的利用有效的综合利用了粉料,降低了生产成本;同时自动化程度的提高减轻了工人的劳动强度,改善了工人的操作环境;同时由于电石炉的密闭化,可充分利用炉气作为燃料,提高企业经济效益,为处理排放尾气中的粉尘,达到环保要求,创造了有利条件。 相比其他类型,密闭式电石炉具有如下优点: (1)盖上炉盖后,炉膛与外界空气隔绝,电石反应产生的炉气全部通过烟道抽出,炉面上不发生直接燃烧,无火焰和粉尘,辐射热很小,电炉功率提高明显,极大改善了电炉操作工的劳动条件和车间环境。 (2)加料系统采用多料管均匀布料,通过计算机系统控制,自动化程度提高,降低了工人的劳动强度。 (3)由于不产生火焰燃烧,有效降低了炉膛内温度,延长了炉面设备使用寿命,减少了停炉频次,提高了生产率。 (4)电石炉炉气主要成分为CO,经过除尘、降温后可作为燃料或化工基本原料回收利用,除尘后的粉尘可以用肥料等,这样使资源得到了综合利用,使电石生产成本显著降低。 (5)采用化C自动控制系统,配套各种电气仪表,使得整个电石生产高效流畅准确,工艺无缝对接,机械化程度空前。如:电极自动升降与压放,自动配料上料系统,电极等。 在具有上述优点的同时,全密闭电石炉也存在如下缺点: (1)安全问题。密闭电石炉炉温高,主要组成设备均为通水冷却。水冷结构件通常由于密封质量问题,容易出现漏水现象。水在炉内高温下分解成氨气,极易发生爆炸。同时,密闭电石炉的油压系统一般布置于电炉上方,炉压较高时会火苗窜入,在焊接电极壳时也时常有火星进入其中,一旦油压系统产生泄漏就会引起火灾。 (2)原料品质要求高。入炉石灰和焦炭的品质低下会使料层透气性不好,料面会出现烧结甚至产生红料层和烙洞,导致炉盖温度偏高而烧损炉盖和电极等重要零部件,停炉维护次数增多,设备利用率低。 (3)电极工作端需要连续消耗,电极系统压放频繁,故障率较高,导致自焰电极软断或硬断,电极很难深入料层内,生产效果较差。 (4)运行操作难度大。由低负荷到高负荷的操作较为复杂。由于自然功率低,既要减小变压器和短网阻抗,还要提高炉料比电阻。 (5)负荷波动较大,炉压不稳,微正压控制不理想。 (6)电石炉尾气净化处理技术难度较大,目前国内外暂无非常理想的解决方法。
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