电石生产工艺学.ppt

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1、电石生产工艺学,煤化工教研室 赵江,第一讲 电石生产概述,【教学目的】1、了解电石生产技术的起源、现状及展望；2、掌握电石的理化性质和用途；3、了解电石的工业标准和组成及含量；4、了解电石生产和消费现状；5、了解电石生产工艺。【教学重点】1、电石的理化性质和用途；2、电石生产工艺简述。【教学难点】电石生产工艺简述【教学方法】讲授法【计划学时】6,一、电石的理化性质、用途及电石工业标准,（一）电石简述什么是电石呢？电石的化学名称就是碳化钙，分子式是CaC2，分子量为64.1，结构式为。（二）电石的物理性质1、纯的碳化钙几乎是无色透明的晶体，不溶于任何溶媒中。在18时相对密度为2.22，化学纯的碳

2、化钙只能在实验室中，用加热的金属钙和纯碳使其直接化合的方法而制得。我们通常所说的电石是指工业碳化钙而言。它是由生石灰和碳素原料制得。电石中除了含大部分碳化钙外，还含有少部分杂质，这些杂质都是从原料中的杂质转移过来的。,一、电石的理化性质、用途及电石工业标准,2、电石的外观为各种颜色的块状体，其颜色随碳化钙的含量不同而不同，有灰色的、棕黄色的或黑色的，含碳化钙较高时则呈紫色。若电石的新断面暴露在潮湿的空气中，则因吸收了空气中的水分而使断面失去光泽变成灰白色。3、电石的相对密度决定于CaC2含量。且随着碳化钙的含量减少，则相对密度增加。4、电石的熔点也随碳化钙的含量改变而改变，纯碳化钙的熔点为23

3、00，工业碳化钙的含量一般为80左右，其熔点常在2000左右。工业碳化钙有两个最低熔点，第一个是相,一、电石的理化性质、用途及电石工业标准,当于含碳化钙69与含氧化钙31的混合物，第二点是相当于含碳化钙35.6与氧化钙64.4的混合物。由此可知，影响电石熔点的因素不仅是碳化钙的含量，其它杂质如氧化铝、氧化硅与氧化镁等杂质也有影响。5、电石能导电，其导电性与电石纯度有关，碳化钙含量越高，导电性能越好；反之越差。当碳化钙含量下降到6570%时，导电性能达到最低值。同时，电石的导电性也与温度有关，温度越高，导电性则越好。,一、电石的理化性质、用途及电石工业标准,（三）电石的化学性质1、在无水的条件下

4、，电石在氢气流中加热至2200以上时，有相当量的乙炔和金属钙生成(CaC2+H2=Ca+C2H2)。2、干燥的氧气在高温下氧化碳化钙而生成碳酸钙(CaC2+O2=CaCO3+CO)。3、粉状电石与氮气在加热条件下反应生成氰氨化钙（CaC2+N2=CaCN2+C）。除此之外，氯、溴、硫、氨、磷、氯化氢和乙醇等等物质在一定条件下均能与电石发生化学反应，生成相应的化学物质。,（四）电石的用途,电石的最先用途是照明、金属的切割与焊接，进入20世纪，随着生产石灰氨(氰氨化钙)的工艺问世后，进一步推广了电石的用途，如今，电石的用途更加广泛，成为有机合成工业、钢铁脱硫和制造乙炔的重要原料，尤其是近年来，乙炔

5、在化工行业的广泛使用和国际石油价格的节节攀升，电石法乙炔备受国内外化工行业的关注，呈现出美好的应用前景。具体用途如下：,（四）电石的用途,1、为有机合成化学之基本原料。生产一系列乙炔化学产品：乙醛。醋酸、乙烯、氯乙烯、三氯乙烯及其衍生物，合成苯，合成纤维，合成橡胶，合成树脂等。生产Ca(CN)2等一系列产品：氰化物，尿素，双氰胺，三聚氰胺，胍，及塑料制品等。2、制取乙炔炭黑，应用于导电橡胶，干电池阳极合剂等。3、金属焊接，切割、及照明。4、钢铁脱硫。,（四）电石的用途,5、用做催化剂。用CaC2和MoO3为催化剂在250下使乙烯高压聚合；用CaC2和Cr2O3于110120，40atm 乙烯和

6、丙烯共聚做催化剂；用CaC2和碱做催化剂，在150，30atm下用C2H2使咔唑乙烯化；用CaC2和碱做助催化剂使醇类乙烯化；制备环辛烯（C8H8）时做助催化剂。,（四）电石的用途,6、生产非铁金属。煅烧镁盐（89%MgO）加入CaC2（1.88份）CaF2（0.1份）于真空下加热至1140，可得到纯度为99.9%的金属镁，收率80%；在真空下用电石还原ZnO、ZnCl2、ZnS得Zn；CaC2+ZnOZn+CaO+2CCaC2+ZnCl2Zn+CaCl2+2CCaC2+ZnSZn+CaS+2C碱土金属及Mn、Cr、W、Zr的氧化物均可在加热下用CaC2还原法制取；,（四）电石的用途,以NaC

7、l（或CaCl2）为助熔剂，以CaC2为还原剂于810下，还原Zn、Ti、Zr的氧化物或硫化物而得到粉末金属Zn、Ti、Zr；Cu、Pb、Zr的氯化物与CaC2和CaO的混合物加热还原而得其金属；于高温800用CaC2和H2还原TiCl4可得纯品TiC；CaC2+3H2+2TiCl4TiC+CaCl2+6HCl于900，低压，从碱金属、碱土金属的氟化物用CaC2还原得其金属。,（四）电石的用途,7、利用CaC2和H2O作用能放热之原理，可从飞机喷洒电石以抑制形成的冰雹云。8、利用CaC2与H2O接触能放出气体，在水泥和混凝土中加入电石做泡沫剂。9、利用电石发生C2H2和铵盐放出NH3，形成的混

8、合气（C2H2NH3）做动力机燃料。10、对某些气体是真正优良之干燥剂如用以干燥C2H2木柴，实验室的干燥器。冶金中空气鼓风机，醇类，醋酐，吡啶，液态H2S等。存在之间题是颗粒电石表面不久被生成之CaO 和Ca(OH)2所敷盖，防碍了进一步反应但亦不难解决。,（四）电石的用途,11、利用和除去氮中之氮。12、于低级燃料油类，可改进蒸馏。13、在有KCl或CaCl2存在并于加热下可用电石吸附法测定气体中之氮含量（用基耶达法测定生成之CaCN2）。14、用CaC2测定水，包括盐中之结晶水、木材含湿，油类脂肪、皮革、褐煤和干草等之含湿量。,（五）电石的工业标准和组成及含量,1、电石的组成及含量 下面

9、我们举碳化钙含量为85.3%的电石组成为例：,（四）电石的用途,2、电石的工业标准 电石产品质量标准(GB10665-2004),二、电石生产技术的起源、现状及展望,（一）电石生产起源 电石工业诞生于 19世纪末，当时电炉容量很小，只有 100300KVA且是单相，馈电线路既长又笨重，采用间歇操作，生产技术处于萌芽阶段，所生产的电石只用于照明、金属的切割与焊接。进入 20世纪，随着生产石灰氨(氰氨化钙)的工艺问世后，电石生产向前迈进了一步，以后相继采用了自焙电极，开放式电石炉、低烟罩式的半密闭式电石炉，电炉容量得以扩大。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,第二次世界大战以后，挪威和联邦德国先

10、后发明了埃肯(Elekm)型和德马格(Demag)型密闭炉，接着世界上许多国家均采用这两种形式设计建设密闭电石炉，20世纪 60年代，世界上建成了28座密闭炉，电石总产量达到1000万吨。我国电石工业是在 20世纪中叶发展起来的，从吉林建成1750kVA的开放式电石炉开始，抗美援朝后吉林又建成了第二座电石炉。1956年河北省下花园建成一座容量3000kVA电石炉，1957年又从苏联引进一座容量为40000kVA的长方形三相圆形密闭炉在吉林投产以后，1960年我国共建成容量为 10000kVA开放式电石炉 13座。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,（二）电石生产现状 据1983年的不完全统计

11、，全国共有电石厂204家，各种类型电石炉433座，其中绝大多数为开放炉。随着电石工业的发展，开放式电石炉逐渐过渡至半密闭式电石炉，最终朝着密闭式电石炉方向发展。因此在1986年我国从国外引进 6座密闭炉，其中西安电石厂、太原电石厂、包头电石厂、天津电石厂、浙江巨化和下花园电石厂各自引进一座25.5MVA的挪威埃肯型密闭电石炉，进人90年代，由于盲目引进，技术不过关，大部分密闭炉纷纷停产。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,（二）电石生产现状 目前，国内在引进挪威和德马克公司开发的全密闭电石炉基础上进行技术改进和创新，已成功开发出技术更先进、更环保和更安全的国产化全密闭电石炉，因此至2006年

12、为止，全行业在役、在建和展开前期工作的全密闭电石炉共有36台，例如国内比较典型的是：乌海海吉公司3台、山东淄博海力化工厂2台、浙江巨化1台、下花园1台、云维1台、怀化电石厂一台、青海东胜1台和安徽皖维1台等等，总能力可达到190万吨/年，约合全行业能力的15左右，容量已有达到（2550030000）KVA的，建设（4000075000）KVA的亦已开始启动。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,（三）电石生产发展趋势 根据国家相关的政策法规1、国家发改委公告2004年第76号附件一，电石行业准入条件，新准入条件将电石新建项目的起始规模提高至20万吨/年，同时在淘汰落后产能方面也作出了明确规定；

13、2、国家发改委发改产业【2004】930号国家发改委关于进一步巩固电石、铁合金、焦炭行业清理整顿成果规范其健康发展的有关意见的通知；3、国家环保总局办公厅、国家发改委办公厅、监察部办公厅、国家电力监管会办公厅文件“环办【2005】15号”关于印发晋陕蒙宁有关地区电石、铁合金、焦炭等行业清理整顿的要求的通知）和日益严峻的环保问题，电石生产的未来的发展方向必将朝着全密闭化方向发展，只有全密闭电石炉才能很好地解决电石行业的安全、环保和节能降耗的问题。才符合国家产业发展的方向。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,1、电石生产逐渐向资源丰富、能源供应充足的地区集中 近年来，我国电石产能向资源和能源大省

14、集中的趋势愈发明显。内蒙古、宁夏、陕西、新疆、甘肃等省凭借其能源和资源优势，成为最受电石企业青睐的地区。2008年，这五个省的电石产量分别达到444.4万吨、204.5万吨、120.98万吨、87.4万吨和75.9万吨，合计占全国总产量的68%。20052008年我国主要省份电石产量情况统计如下表。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,二、电石生产技术的起源、现状及展望,2、技术进步加快，装备水平提高，节能减排工作进展顺利 近年来，在国家和地方有关部门、行业协会组织的正确引导下，电石行业技术装备水平不断提高，节能减排和资源节约工作也取得实质性进展。目前，污染严重的开放式电石炉已经全部被淘汰，国

15、内只有内燃炉和密闭炉两种生产装置。其中，密闭炉能够对电石炉尾气进行回收、处理再利用，所以相对于内燃炉，密闭炉不仅污染排放量少，而且节能效果明显。内燃炉和密闭炉的污染物排放量对比见表3。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,二、电石生产技术的起源、现状及展望,目前，我国已经完全掌握了大型密闭式电石生产技术，关键装备也已经全部实现国产化。因此，近年来我国密闭炉产能增长较快，已经从2006年的140万吨/年增长至2008年的400万吨/年，占总产能的比例也从8%增长至20%。受此影响，近几年来，我国单位电石产品的电炉电耗和综合能耗均呈现出不断下降的趋势，详见下表。,二、电石生产技术的起源、现状及展望

16、,二、电石生产技术的起源、现状及展望,5、生产自动化水平不断提高 近年来，随着装备的升级和更新换代，我国电石生产的自动化水平和机械化程度不断提高。企业生产过程中的人工操作环节大量减少，部分企业已经实现了生产全过程的计算机控制，很多电石炉也已经具备自动配料、自动上料、电极自动升降和自动压放、炉压自动控制以及信号自动检测等多种功能，最大限度的减少了生产定员，改善了工人的劳动环境，降低了劳动强度。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,6、上下游行业现状及发展趋势 煤炭和石灰资源丰富，原料供应有保障 电石生产的主要原料是煤和石灰。我国煤炭资源储量丰富，煤炭供应完全可以满足国内需求。2007年，国内已查

17、证的煤炭储量达到7200亿吨左右，净增约450亿吨（其中生产和在建项目占用的储量约为1870亿吨，占总储量的26%）。同年，我国原煤产量为25.23亿吨，同比增长8.2%。按此计算，我国煤炭资源最少还能够使用200年以上。因此，发展以电石为代表的煤化工行业，原料来源有充分保障。同煤炭一样，我国的石灰资源也非常丰富，能够保障电石行业的可持续发展。,二、电石生产技术的起源、现状及展望,下游需求将继续增长 在我国，电石主要用于生产电石法聚氯乙烯（PVC），PVC消耗的电石量约占电石表观消费量的75%以上；其次用于生产金属切割用的乙炔类产品，该领域对于电石的需求量约占电石总消费量的10%左右；其余用于

18、生产氯丁橡胶、聚乙烯醇（PVA）、石灰氮及其衍生物等产品。因此，国内电石市场的走向主要取决于下游PVC行业的发展态势。预计到2011年，我国PVC产能将有可能达到2200万吨/年左右，其中电石法产能将由2008年的1200万吨增长到1800万吨，若开工率按80%90%计算，则电石法PVC产量将达到1440万1620万吨。按照生产1吨PVC需要消耗1.5吨电石计算，则总共需要消耗电石2160万2430万吨。2008年，用于生产乙炔、氯丁橡胶、聚乙烯醇（PVA）、石灰氮及其衍生物等产品的电石量为310万吨。预计未来几年内，上述产品对于电石的需求量也会有所增长，2011年这些产品大约消耗电石500万

19、吨。,三、电石生产和消费现状,（一）电石生产概况 据有关资料统计，迄2003年末全国电石生产企业共441户，产量530万吨，2004年全行业438个企业生产了804万吨电石，创下了本行业发展的空前记录，也为世界工业史上所仅有。2006年，我国电石产量前10位的企业共生产电石137万吨，占全国总产量的11.6%；到2008年，产量前10位的企业共生产电石217万吨，占全国总产量的16%。近年电石产量（万吨）如下表所示：,三、电石生产和消费现状,（二）电石消费概况 我国电石主要用于生产乙炔，然后进一步用于生产聚氯乙烯（PVC）、醋酸乙烯、氯丁橡胶、三氯乙烯、四氯乙烯、双氰胺等化工产品，以及用于金属

20、加工业（切割焊接等）。目前我国各行业电石消耗用量比如下表：,三、电石生产和消费现状,我国2003年电石消费量约450万吨，2004年则上升到540万吨左右。我国电石消费增长迅猛的主要原因一是下游需求旺盛，二是原油价格上涨。不过我国电石产量比消费量增长得更快，2004年我国电石产量超过消费量100万吨左右。我国2004年电石消费构成如下：生产聚氯乙烯消耗电石约340万吨，生产醋酸乙烯等其它化工产品消耗电石约100万吨，金属加工业消耗电石约100万吨，合计540万吨。2005年，国家宏观经济调控政策将会对电石行业产生负面影响。冶金、金属加工、工业建筑、大型建设项目的暂缓与推迟开工，将减少对电石的需

21、求。预计2005年国内市场电石总需求量约为740万吨。,四、电石生产工艺简述,（一）、电石生产原理氧化钙和碳素材料凭借电弧热和电阻热在18002200的高温下反应而生成碳化钙，电石炉是获得高温的最好设备，能量非常集中。碳化钙的生成反应如下：CaO+3C=CaC2+CO 111.3(kCa1)这是一个吸热反应，为完成此反应必须供给大量的热能，生成1t发气量300L/kg的电石，所消耗电能是：10000.80664111300860=1630kWh。式中：0.806 为发气量为300L/kg的电石中碳化钙的含量；860 电热，即lkWh电能完全转化为热能的数值；64 碳化钙的分子量；,四、电石生产

22、工艺简述,实际上，工业电石炉生产1t电石所消耗的电能远远超过了计算所得的数值，一般地生产1t电石的电耗在32004000kWh之间，电损失主要有以下几个方面：1、电石炉中有许多副反应存在，1t电石消耗电能157kWh。主要副反应有：CaC2=Ca+2C-14.5kCalCaCO3=CaO+CO2-42kCalCO2+C=2CO-39.2kCalH2O+C=CO+H2-39.6kCal,四、电石生产工艺简述,Ca(OH)2=CaO+H2O-26kCalCa2SiO4=2CaO+SiO2-29kCalSiO2+2C=Si+2CO-137kCalFe2O3+3C=2Fe+3CO-10(kCalAl2

23、O3+3C=2Al+3CO-29(kCal)MgO+C=Mg+CO-116kCal上述所有反应都要消耗热量。,四、电石生产工艺简述,2、电石炉气(300600)和被炉气带走的粉尘及出炉电石所带走的电热，每吨耗电812kWh。3、消耗在电炉变压器、短网、电极的热以及通过炉体热损失234kWh。4、电炉操作时，干烧、明弧造成热损失，由于操作水平的不同引起的热损失不同，一般在（100600）kWh不等。例如，某公司由于设计时，二次电压较高，长期以来电流电压比为（240260）AV，造成电极不能深入炉内，电极位置太高，炉内三相不通，电石电耗在4000kWht以上。之后将电流电压比调整为（280294）

24、AV，电极深入炉内，炉内三相畅通，出炉顺利，减少了干烧、明弧现象，电耗下降为3400kWht。可见，电炉实际操作时，干烧、明弧对电石电耗的影响非常大。,四、电石生产工艺简述,（二）电石生产主要设备电石炉是电石生产的主要设备，它能够为电石生产提供足够的热能。按照炉型来分，电石炉又分为开放式电石炉、半密闭式电石炉和全密闭式电石炉。开放式电石炉是电石生产最先采用的炉型，随着电石生产技术的不断进步，后来人们将开放型炉罩改为半密闭型炉罩，减少了烟气量，提高了烟气温度，据而形成了半密闭型电石炉，但因开放式电石炉和半密闭式电石炉能耗高、污染大，同时操作环境恶劣，已不能适应电石朝着环保、节能方向发展的要求，同

25、时不符合国家产业发展政策，因此最终逐步被淘汰，在这种形势下，新的环保、节能型电石炉全密闭式电石炉孕育而生。,四、电石生产工艺简述,所谓全密闭式电石炉就是在开放式电石炉上盖上一个炉盖，将炉内产生的一氧化碳炉气用抽气设备抽出，并加以回收处理，由于盖上炉盖，隔绝了空气，料面上不发生燃烧现象。这样的炉子就叫密闭电石炉。相比于开放式电石炉和半密闭式电石炉，密闭式电石炉有如下优点：1、由于一氧化碳气体全被抽出，炉面上不发生燃烧火焰，所以电炉功率得到发展。50年代初世界上已出现（3500040000）KVA大容量密闭式电石炉，目前已发展到（75000100000）KVA，是电石工业的一个大进步。,四、电石生

26、产工艺简述,2、盖上炉盖在电炉周围没有火焰和粉尘，改善了电炉操作工的劳动条件，采用多料管布料，炉料自动下落，用不着人工加料，降低了工人的劳动强度，炉面设备不受高温影响而延长了使用寿命。还可以用各种仪表来操作电炉，不但使电石生产工艺流程更趋合理，而且机械化程度也较高。如：压放电极采用油压控制；电极升降采用计算机控制；配料系统采用电视监控、空心电极等。3、电石炉炉气(CO)，由于抽出并净化处理，经过除尘、降温、净化的CO作为燃料或有机合成工业的基本原料，除尘后的粉尘可以做肥料等，这样可以降低电石成本，做到尾气综合开发和利用。,四、电石生产工艺简述,与此相反，全密闭电石炉也有如下缺点需要解决：1、因

27、炉料质量较差，会导致料面烧结，透气性不好，产生红料层和熔洞，结果出现炉盖温度偏高，进而导致炉盖和电极零部件的烧损，停炉次数增多，设备利用率低。2、电极压放系统故障多，导致电极折断事故多。3、操作困难，炉压不稳，负荷波动大。4、电极很难深入料层内，生产效果差。5、电石炉尾气净化处理非常困难，目前国内外暂无非常理想的净化技术解决这一问题，因此密闭电石炉存在一定的环保和安全问题。,四、电石生产工艺简述,（三）电石生产工艺简述1、原料破碎、烘干、筛分和配料系统（1）焦炭的破碎烘干系统工艺简述和工艺流程检验合格的到厂冶金焦炭和兰炭经铲车分别运送至焦炭和兰碳地下受料斗，如买到合格粒度的焦炭和兰炭（5mm2

28、5mm），则无需破碎直接通过胶带机送入焦炭烘干机烘干，在烘干工程中与焦炭和兰炭分别进行热交换后的热风因含大量的粉尘需送入旋风除尘器进行粗除尘，然后通过布袋除尘器精除尘，达到国家排放标准后，最后经风机直接放空。烘干后的焦炭和兰炭通过胶带机分别送入焦炭和兰炭料仓备用。其流程如下：,四、电石生产工艺简述,地下受料斗大倾角胶带机切焦机胶带机烘干机胶带机焦炭和兰炭料仓 烘干机旋风除尘器布袋除尘器风机放空,四、电石生产工艺简述,（2）生石灰的破碎系统工艺简述和工艺流程石灰窑生产出的生石灰经检验合格后，通过皮带机送入生石灰地下受料斗，经胶带机输送至鄂式破碎机破碎成合格粒度（8mm50mm）的生石灰后，通过大

29、倾角胶带机和可逆胶带机送至生石灰料仓备用。其工艺流程如下：石灰窑地下受料斗鄂式破碎机大倾角胶带机可逆胶带机生石灰料仓,四、电石生产工艺简述,（3）筛分系统工艺简述和工艺流程破碎、烘干后的满足粒度要求的焦炭与兰炭和破碎后的合格粒度的生石灰分别经料仓下电机振动给料机给料，通过胶带机和大倾角胶带机输送至振动筛进行筛分，筛分后的焦炭和生石灰粉料直接收集至粉料仓里，每隔一段时间再通过货车运走。除去粉料后的生石灰、焦炭和兰炭原料经胶带机分别输送至对应的日料仓 进行配料。其工艺流程如下：料仓下电机振动给料机胶带机大倾角胶带机振动筛(筛下)焦炭粉仓，生石灰粉仓货车运走(筛上)胶带机胶带机(带卸料车)炉顶日料仓

30、,四、电石生产工艺简述,（4）配料系统工艺简述和工艺流程炉顶日料仓内的合格原料经电液动平板闸门、电机调速给料机、称量斗和电机振动给料机称量给料，再通过大倾角胶带机输送至炉顶环形加料机，最后通过加料管进入电石炉内反应生成电石。其工艺流称如下：日料仓电液动平板闸门电机调速给料机称量斗电机振动给料机胶带机 炉顶环形加料机,四、电石生产工艺简述,2、电石炉系统全封闭电石炉是由炉体、炉盖、电极把持器、液压系统、电极压放和电极升降装置等组成，是生产电石的主体设备。称量好的混合料通过炉顶布料设施按需要把炉料布入料仓，再经电石炉加料管分批加入电石炉内。电石炉由变压器供电，通过三根电极产生电弧热和电阻热，在18

31、002200、0Pa10Pa的高温、微正压下使生石灰和炭素原料发生还原反应生成电石，并放出一氧化碳气体，生成的电石由出炉口排出，用烧穿器打开出炉口，熔融电石流到小车上的电石锅内冷却。,四、电石生产工艺简述,反应过程中产生富含一氧化碳的高温烟气，温度在500600左右，生产不稳定的情况下，温度可瞬间达到1000左右，含尘量在（100150）g/Nm3，并且富含大量的焦油，通过炉气抽出烟道（下半部分为水冷段烟道）将尾气抽出送至气烧窑系统作为燃料生产生石灰，如生产出现异常情况，则可通过荒炉气烟道（下半部分为水冷段烟道）直接排放至大气中。其工艺流程如下：炉顶环形加料机炉顶料仓加料管 电石炉炉气抽出烟道

32、气烧窑除尘放空电石炉电石电石锅,四、电石生产工艺简述,3、电炉冷却、破碎及包装工段熔融电石在电石锅内用牵引车拉至冷却间进行冷却，温度冷却至3040凝固为电石坨，然后用行车将电石坨吊入电石破碎平台进行破碎。合格产品由斗式提升机送入成品仓，由电磁振动给料机自动称计量后，通过轨道小车送入电石制乙炔工段生产PVC。其工艺流程如下：电石锅冷却车间电石破碎平台斗式提升机成品仓振动给料机称量斗轨道小车电石制乙炔工段,四、电石生产工艺简述,4、电石尾气处理工段电炉中产生的富含一氧化碳的高温炉气经水冷壁烟道初步冷却降温后，温度在500600左右，随后直接送至气烧窑的矩形外火箱燃烧，充分利用电石炉尾气的显热和燃烧

33、热生产生石灰，最后产生的二次尾气经布袋除尘器净化除尘后达标排放。密闭电石炉的烟气及粉尘特征如下表所示：表一 密闭电石炉烟气成份,四、电石生产工艺简述,表二 粉尘主要成份表三 粉尘分散度（单位：m）表四 粉尘比电阻（单位：cm）,第二讲 变压器工作原理,【教学目的】让学生很直观的掌握变压器的组成原理构造图。【教学重点】变压器工作原理【教学难点】同上【学 时】【教学过程】1、导入:变压器在生活中无处不在.2、变压器构造原理 3、理想变压器 4、几种常用变压器,第一节 变压器,在实际使用中，我们常常需要不同电压的交流电。如表所示：,第一节 变压器,各种用电器的额定工作电压大多各不相同，各种发电机的输

34、出电压有时相差很大，为了能够实现电压的改变，以适应各种不同的需要，在交流电路中的变压器就起到了这种作用，变压器是改变交流电压的设备以下就是一些我们常见的变压器。,第一节 变压器,第一节 变压器,第一节 变压器,第一节 变压器,跟电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，跟负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成,n1,n2,电路中的符号,1、变压器的构造,一、变压器的构造和原理,2变压器的工作原理（1）互感现象：在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象（2）互感现象是变压器工作的基础 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实

35、现了原线圈电能到磁场能再到副线圈电能的转化（3）变压器只能工作在交流电路 如果变压器接入直流电路，在铁芯中不会产 生交变的磁通量，没有互感现象出现，所以变压器仅工作于交流电路,思考：变压器为什么不能改变恒定电流的电压？,二、理想变压器,忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，称为理想变压器 理想变压器是一种理想化模型，实际变压器（特别是大型变压器）一般都可以看成是理想变压器,理想变压器的工作规律,（1）电动势关系 由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的t根据法拉第电磁感应定律有：,所以，,所以：,n2 n1时，U2U1，这种变压器叫做升压变压器,n2 n1时，U2U1，这种变压

36、器叫做降压变压器,由于不计原、副线圈的电阻，因而：,（2）电压关系,（）电流关系,由于不存在各种电磁能量损失，输入功率等于输出功率 P入=P出，即：U1I1=U2I2,所以：,由这一关系可知：若是高压线圈，匝数多，通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过电流大，应用较粗的导线绕制,、电压关系：,2、功率关系：,3、电流关系：,需要注意：,变压器的电动势、电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器，若为多个副线圈的变压器，电流和匝数的关系要从功率关系导出.变压器的电动势关系，电压关系，电流关系是有效值（或最大值）间的关系变压器虽能改变电压、电

37、流，但不能改变功率和频率，输入功率总等于输出的总功率，次级交变电流的频率总等于初级交变电流的频率,需要注意：,三、几种常用的变压器,自耦变压器（1）特点：铁芯上只有一个线圈，其中有一部分的线圈为原、副线圈共用（2）自耦变压器可以降压，也可以升压（3）调压变压器是一种自耦变压器,2互感器互感器也是一种变压器，它可以把不能直接测量的高电压，大电流变换成低电压、小电流后再测量（1）电压互感器：把高电压变成低电压，变压比U1U2，在电路中的连接如右图所示,（2）电流互感器：把大电流变成小电流，变流比 I1 I2，在电路中的连接如下图所示,练习：请看练习三第（4）题,小结：,变压器由套在闭合铁芯上的原、

38、副线圈组成，互感现象是变压器工作的基础.对于理想变压器(只有一个副线圈）有：,P1=P2,第三讲 活性石灰窑生产工艺及设备技术,【教学目的】1、了解石灰窑生产技术的现状及展望；2、掌握生石灰的理化性质和用途；3、掌握回转窑的结构及其工作原理；【教学重点】回转窑的结构及其工作原理；【教学难点】回转窑的结构及其工作原理【教学方法】讲授法【计划学时】8学时,第一节 石灰概述,生石灰（CaO）是“古老的”化学工业产品之一，外观呈乳白色多孔性不规则块状物，且有微细裂缝。含杂质较多的碳酸盐原料煅烧成的生石灰呈淡灰色，棕色或淡黄色。大量用于建筑，冶金和化学工业，也是钢铁生产、电石生产、耐火材料生产、氧化铝生

39、产的主要和主要辅助材料。生石灰加水处理得到氢氧化钙Ca(OH)2，叫做消石灰或熟石灰。通常把在高温下，具有高反应能力，体积密度为（1.72.00）g/cm3、气孔率高达40%以上、比表面积为（0.51.3）cm2/g、活性度大于300mL的优质生石灰称为活性石灰。石灰按种类划分：有普通石灰、高镁冶金石灰（白云石）、活性石灰三大类。而用于区别它们的主要指标是：CaO、MgO的含量和活性度指数。,第一节 石灰概述,表 一,表二 活性石灰理化指标,表二 活性石灰理化指标,第一节 石灰概述,活性石灰是钢铁工业的基本原料，它作为炼钢的造渣剂，具有缩短冶炼时间、提高钢水纯净度及收得率、提高转炉炉衬使用寿命

40、等优点。活性石灰在电石行业上也是重要的一种基本原料。它与烘干破碎后的焦炭一起作为原料投入电石炉中生产电石。生石灰的工业生产九十年代前大部分都是靠社会土窑供应，九十年代以后随着这些产品市场的竞争，环保政策的强化，和石灰生产技术的进步开始发展起了现代石灰窑技术。,第一节 石灰概述,现代石灰窑技术是钢铁企业、电石企业、焦化等企业非常现实和捷径的效益亮点。已应用现代石灰窑技术的企业大受其益，而且又取得了更大的社会效益。但也有不少企业受传统经营意识和管理水平的制约还未发展现代石灰窑生产技术仍依靠土窑石灰生产。土窑生产石灰不但在产质量上跟不上现在企业对石灰的需求，而且还大大浪费了能源并对环境造成了严重的污

41、染。因此国家和地方政府相继出台了一糸列整治土烧窑的政策和法规，致力从根本上发展起现代新技术石灰窑以满足我国钢铁及其他行业对石灰的需要。,第一节 石灰概述,所谓现代新技术石灰窑就是具有环保、节能功能和机械化、自动化程度较高的更为科学的煅烧石灰工艺。因为该工艺采用了现代煅烧热工技术，所以它能充分利用廉价能源，特别还能利用原来对环境有污染的气体作能源，变废为宝。这样不但对环境能达到保护，而且它生产的石灰，不但质量好而且成本低。它的直接效益和间接效益，经济效益和社会效益都非常可观。,第二节 煅烧活性石灰的原料,一、原料选择要求利用回转窑煅烧活性石灰的首要条件，是对原料的选择和使用。而根据选用的原料-石

42、灰石的特性来确定煅烧设备和煅烧方式，是获得合格产品的重要保证。用于生产活性石灰的原料，主要是碳酸盐类岩石，元素成份以CaCO3为主，也就是我们通常所说的石灰石。石灰石的种类很多，一般常见的有：粒状结晶石灰石、致密石灰石、多孔石灰石、土状石灰石、泥灰质石灰石、白垩、白云石、贝壳-石灰质河卵石等。由于在活性石灰的主要化学成分中，对CaO的含量有较高的要求，一般应达到90%以上。同时，对S、P等杂质的含量又有愈低愈好的要求。因此，对生产活性石灰的原料-石灰石的质量是有明确要求的。,第二节 煅烧活性石灰的原料,在对石灰原料的选用或使用上，在众多品位的石灰石（CaCO3）中，常以CaO含量大于54，Si

43、O2、S、P、MgO，Fe2O3、Al2O3 等杂质含量低值的石灰石作为煅烧活性石灰的原料。因为它是实现活性石灰产品所应具有的理化性质的首要保证，这一点是非常重要的。为了满足石灰产品的性质需要，长期以来，对生产冶金石灰或活性石灰主要原料的选择，多以致密石灰石为主，即普通石灰石。因为，致密石灰石的最大特点是表现在它所具有的致密细粒的结晶结构和质地硬度较小的特点，是煅烧活性石灰较为理想的原材料。,第二节 煅烧活性石灰的原料,1、石灰石的粒度对石灰石的粒度要求，从煅烧的角度看，对CaCO3加热的目的，是除去颗粒中所含的CO2。由于CO2的分离是从石灰石的表面向其内部缓慢地进行的，这时，如果石灰石的颗

44、粒过大，则传热分解过程便会很慢，CO2的分离就会需要过高的温度来产生较高的分离压力。同时，也会延长CO2的分离时间。由于天然生成的石灰石层内具有多孔性和传热性能差等特点的存在，当温度达到12501350时，石灰石的表面会产生过烧，收缩并产生裂纹，使CO2不能充分地分离。同时，高温亦能够使杂质渣化率增大。因此，对石灰石的粒度选择，对石灰煅烧的影响是非常大的。从煅烧设备的角度看，根据选用的石灰石粒度，确定回转窑的煅烧系统结构，特别是竖式预热器。其基本内容包括：物料堆积状态、移动速度、冷热膨胀效果等对透气程度、传热、受热效率、分解率、产能及石灰最终煅烧结果的影响。总之，对石灰石粒度要求的首要条件是：

45、应以满足用户对石灰产品粒度的需要为原则，结合考虑石灰石开采过程的成型率和可利用率，并能保持可长期的使用性为基础而进行的。,第二节 煅烧活性石灰的原料,2、石灰石的杂质用于煅烧活性石灰的原料是石灰石CaCO3。它是一种天然矿物质，纯CaCO3的熔点为1339。它是以CaO为主要成分和其它物质组成的，纯CaO的熔点为2550。但是，石灰石并非是纯净的物质，在它们的内部组织中，会含有各种各样的杂质成份。石灰石中最常见的杂质有：SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3、S、P和Na2O、K2O。任何一个种类的石灰石中都会含有不同种类和不同程度的杂质。这些杂质的来源按其分类有：石灰石本身存在的。物质

46、形态粘附在石灰石表面的。在石灰石中，对煅烧过程能够造成影响的有害杂质主要是：SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O等。它们在较低的温度（900左右）时，就能与CaO发生反应，造成CaO颗粒间的融合。使颗粒收缩，晶粒粗大，渣化率增大。它们是造成石灰在煅烧过程中，产生结圈结瘤的重要因素之一。,第二节 煅烧活性石灰的原料,从石灰石的外观上看，石灰石的颜色也比较多。常见的有：灰色、灰黑色、灰白色、诸红色等。而在一般的认识当中，理化性能优良的石灰石，其外观颜色通常被视为以灰黑色为主。但是，在本质上，石灰石中钙含量的高低，与其外观的颜色是没有根本联系的。原料开采后或入窑煅烧前，通常要经过水洗处

47、理，目的是为了保证原料表面的清洁，减少杂质的存在。包裹在石灰石表面的泥土中，常存在着SiO2、钾、钠的氧化物和其他多种杂质。SiO2无论是对煅烧过程的石灰质量还是对稳定操作，都是有害的。包裹在石灰石杂质中钾、钠的氧化物虽然含量很小（1%），但是，它们的氧化物或在生成为其它化合物时的熔点都特别低。是形成窑内结圈的原因之一。石灰石中所含的水分，对石灰的最终煅烧结果影响不大。控制水分的目的是为了稳定热效率。特别是在预热器内，防止因水分过多时产生相互粘结而引起蓬料。而对原料水洗后的筛分目的，是为了获得所需的原料粒度。这些，都是为了煅烧出合格的活性石灰和利于煅烧操作的需要。,第二节 煅烧活性石灰的原料,

48、二、理化指标 根据活性石灰产品和煅烧的需要，对原料的选择有基本性质的要求。其物理性质、化学成份按类别区分有如下要求：1、化学成份,第二节 煅烧活性石灰的原料,2、物理性质粒度：要求值：20 mm 50mm，其中：20mm 和 50mm均 10 实际值：20 mm：9.8，50 mm:6.2，20mm 50 mm=84 水份：入窑前：4 杂质：1 3、石灰石与石灰消耗比例：原石与成品消耗比例为：1.7851,第三节 燃料与燃料燃烧,活性石灰的煅烧过程，实际上就是燃料燃烧的过程，是产生热量和热量交换的过程。如何选择燃料，对回转窑和产品的煅烧结果都是至关重要的。燃料在回转窑内完全燃烧后所产生的热效应

49、，与窑炉的运作机理应保持相互间的，能够充分地适应和吻合。在回转窑上，对所要煅烧的物质石灰石来说，燃料的发热值和燃料本身的质量则是更为重要的。与此同时，还应充分地考虑到，对所选用燃料的来源途径，投入成本等，应符合产品价值的要求。,第三节 燃料与燃料燃烧,一、燃料 所谓燃料，通常是指：某种物质在空气或氧气中，容易产生着火燃烧并放出大量的热，可供给工业或家庭有效的、可利用的可燃物质。所谓标准燃料，是指规定发热量为29273kJ/kg=7000kcal/kg的燃料。根据燃料形成或演变的过程，进行性质划分，燃料可分为物理状态和化学状态两大类：物理状态：如煤，天然气，石油等，它们通常被称之为一次能源。化学

50、状态：如焦炭，液化石油气，煤气等，它们则被称之为二次能源。这些燃料按其本身具有的体态分类有固体，液体，气体三大类。它们的基本体态特征表现为：,第三节 燃料与燃料燃烧,固体具有一定的体积，又有一定的形状。如煤，焦炭等。液体具有一定的体积，但没有一定的形状。如汽油、材油、液化石油气等。重油是从天然石油中获取的一种常温时为胶质状，类似于固体（半固体）经加热后呈流质状（半液体）的物质。承受的温度越高，流质感越强，它属于类似液体的二次能源。为此，若按形态上分类，它是一种界于固体和液体之间的燃料。但是，若将重油按使用时所产生的形态进行划分，它亦可归属于液体燃料的种类。气体既没有一定的形状，又没有一定的体积