电石炉中控工培训手册.docx
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电石炉中控工培训手册
大地化工一分公司一号密闭炉
表工培训手册
为贯彻公司稳定发展储备人才的指示精神，本炉特编制该培训手册，望各新进人员认真学习，结合实际生产操作，努力钻研岗位技能早日成长为优秀的仪表操作工。
目录：
一、密闭电石炉员工基本须知
二、仪表操作工基础知识
1、仪表操作岗位的作用？
2、生产电石的基本原料是什么？
3、生产电石的原料的质量要求：
4、什么是电石的发气量及发气量和电石质量的关系？
5、石灰中的杂质对电石生产有什么样的危害？
6、什么叫生烧石灰，为什么要求控制石灰的生烧率？
7、什么叫过烧石灰？
它对电石生产有那些危害性？
8、为什么说碳素材料中的灰分越少对电石生产越好？
9、碳素材料中的水分对电石生产有什么影响？
10、怎样理解碳素材料中的挥发份对电石生产的影响？
11、电石生产中碳素材料的粒度多大才算合适？
12、什么是炉料的配比？
13、电石炉内的料层结构是怎样的？
14、什么是连续式自动烧结电极?
15、自动式烧结电极采用什么原料？
16、电极糊的烧结过程是怎样的？
17、焙烧电极糊的热源有那些？
18、电极软断的原因是什么？
如何处理和预防
19、电极硬断的原因是什么？
如何处理和预防
20、形成高炉温的条件有那些？
21、怎样掌握电极的工作长度和插入料层的深度？
22、什么叫明弧操作？
有什么危害？
23、为什么会有塌料现象？
如何预防？
24、为什么有时候加料刚完，电极反而上升？
25、电极入料深度测量方法的原理是什么？
26、炉气中氢气含量超过规定指标会发生事故吗？
三、表工必须知道的电学知识
1、电流、电压和电阻
2、欧姆定律
3、电流的热效应
4、功率因数
5、三相交流电路
一、密闭电石炉员工基本须知
1、密闭电石炉的产品是电石，其化学名称叫做碳化钙。
其分子式是CaC2,分子量为64.10。
纯的碳化钙只能在实验室中，用加热金属钙和纯碳使其直接化合的方法而制得。
而我们公司生产的电石是指工业碳化钙，它是在电石炉中用焦炭和石灰而制得。
电石中除含大部分碳化钙外，还含有少量部分其他杂质。
这些杂质都是原料中的杂质转移过来的。
在后面的内容中将会有详细的介绍。
2、电石的生产设备：
我公司生产电石所用的设备为电石炉，其中又分开放式、半密闭式和密闭式三种。
电石炉就是用电弧发生的热来进行加热的设备装置。
本炉所使用的是密闭式电石炉，其用功率来表示炉子的生产能力，本炉使用的是功率为31500KVA的电石炉。
3、密闭电石炉的特点：
密闭电石炉就是在开放炉的基础上研究改进而成，简单的说就是在开放炉上盖上一个炉盖，将炉内产生的一氧化碳气体用抽气设备抽出，由于盖上炉盖，隔绝了空气，所以料面上不发生燃烧现象，这样的炉子就叫做密闭炉。
4、密闭电石炉的优点：
①由于一氧化碳气体全部被抽出，炉面上燃烧现象基本被控制，所以电炉功率得到发展，目前已发展到75000—100000千伏安，这是电石工业的一个大进步。
（我公司已计划引进一台90000千伏安的密闭炉）②大量运用DCS系统和仪表来操纵电炉，不但使电石生产工艺流程更趋于合理，而其机械化程度高减轻了员工的劳动强度。
③炉盖装有料管，炉料自动下落。
④炉面设备由于不受高温影响而延长了使用寿命。
⑤压放电极采用DCS系统控制油压设备进行确保了操作的便捷性、准确性和安全性。
⑥电石炉气（主要是CO，含量在70%-90%）经过净化回收后综合利用大大降低了电石的生产成本并实现了环保清洁生产。
我公司的电石炉尾气经净化回收后送坤辉气化生产合成氨，实现了循环经济，此项技术为全国首创。
5、电石生产的基本原理：
生石灰和含碳原料在电炉内，依靠电弧高温，首先在反应层将石灰融化成流体，它随温度的升高而增强了分子活性动能。
在电极端部周围的高温区，大约在1600—1700℃下即可使具有较大活性的熔融态石灰和焦炭开始互相作用，其作用过程为：
碳将熔融态的石灰中的钙离子还原为金属钙并放出CO气体，在此高温区金属钙一经产生便被高温气化为钙蒸汽；当它与碳接触时就在碳表面上互相扩散并反应生成CaC2。
其整体反应的化学方程式为：
CaO（固）+3C（固）→CaC2（固）+CO（气）
6、电石生产的危险性：
电石生产具有高温、高电压、易燃、易爆的特性。
所以电石生产如不遵循安全操作规程易发生人身伤害事故。
电石遇水反应生成乙炔气，乙炔气遇明火发生剧烈氧化燃烧反应在密闭空间内极易爆炸。
7、电石的用途：
电石与水反应生成的乙炔可以合成许许多多有机化合物。
电石本身可以直接用作钢铁工业的脱硫剂，生产优质钢。
以电石为基本原料可以生产品种繁多的化工产品。
如醋酸、乙醇和聚氯乙烯塑料等。
在机械工业中，电石生成的乙炔气被广泛用于机件的切割、焊接作业。
二、仪表操作工基础知识
1、仪表操作岗位的作用？
仪表操作岗位是电石炉操作的枢纽，整个电石炉的反应情况都可以从这里观察，有些员工认为这个岗位只是看电流，只要把电流表看住就行了，这只极为浅薄的认识。
在密闭电石炉上该岗位的更是尤为重要。
综上所述，仪表操作岗位的员工必须具备以下素质：
①高度的责任心！
仪表操作岗位不单影响这电炉操作的好坏更为重要的是还肩负着安全生产的重任，认真负责的员工可以避免电极事故使炉面操作人员免受人身伤害。
②熟知电石炉操作技能，把巡视、加料、出炉、炉气净化等岗位联系起来协调操作。
③密切配合班长（炉长）的工作切实发挥“副班长”的作用！
2、生产电石的基本原料是什么？
生产电石的基本原料是生石灰和碳素原料（如焦炭、煅煤、石油焦等），其中生石灰的化学式为CaO。
电石生产中使用的生石灰和碳素原料均有一定的质量和粒度的标准要求。
原料的好坏直接影响电石的生产。
原料质量的细微偏差都会造成炉况的变化造成操作困难和产品（电石）质量的降低。
我们将在以后的内容中详细讲解。
3、生产电石的原料的质量要求：
生石灰成分要求
CaO（氧化钙）大于92%
MgO（氧化镁）小于1%
SiO2（二氧化硅）小于1.8%
Fe2O3（氧化铁）小于1.8%
Al2O3（氧化铝）小于1.8%
生烧小于5%
过烧小于5%
粒度：
电炉容量（KVA）粒度（mm）
5000—100005—30
10000—200005—35
大于200005—40
粒度合格率要求在90%以上。
碳素原料成分要求
固定碳大于84%
水分小于1%
灰分小于15%
挥发份小于1.5%
粒度：
电炉容量（KVA）粒度（mm）
小于50003—12
5000—100003—15
10000—200003—18
大于200003—20
粒度合格率要求在90%以上。
总的来说对碳素原料的要求是：
固定碳高，活性大，灰分、挥发份、和水分要少，粒度适当。
4、什么是电石的发气量及发气量和电石质量的关系？
发气量（升/公斤）≥300一级品
≥285二级品
≥265三级品
≥235四级品
5、石灰中的杂质对电石生产有什么样的危害？
石灰中的杂质对电石生产是十分有害的，当炉料在电石炉中反应生成碳化钙的同时，各种杂质也进行着如下反应
锅等设备。
6、什么叫生烧石灰，为什么要求控制石灰的生烧率？
7、什么叫过烧石灰？
它对电石生产有那些危害性？
8、为什么说碳素材料中的灰分越少对电石生产越好？
9、碳素材料中的水分对电石生产有什么影响？
在密闭电石炉上危害则更为严重，密闭炉的特点是在炉上加了一个炉盖，炉料是由炉料管自动投入炉内的。
这种电石炉除
10、怎样理解碳素材料中的挥发份对电石生产的影响？
11、电石生产中碳素材料的粒度多大才算合适？
各种碳素材料在各种粒度下，电阻相差很大，一般是粒度越小，电阻越大，在电石炉操作上电极易于深入炉内，对电石炉操作有利。
反之电石粒度愈大，电阻愈小，电极上升对电石炉操作不利。
但粒度过小，影响电石炉的透气性，容易石炉料结块，所以粒度必须合适。
12、什么是炉料的配比？
炉料的配比通常是以100公斤石灰配合多少公斤碳素原料来表示。
理论上制得一吨纯电石需要消耗纯氧化钙875公斤和纯碳563公斤，也就是说生产纯电石的炉料配比是纯石灰100公斤需要纯碳64.3公斤。
实际上工业电石不可能采用纯原料，也不可能生产纯电石。
13、电石炉内的料层结构是怎样的？
电石炉是将通入的电能通过电弧和物料电阻转变成为热能的电弧电阻炉。
炉料受电弧高温作用，并在其高温的范围内形成一个依条件而变动的熔池。
熔池内外的物料在所在的区域内形成各具特点的料层，整个料层在正常情况下构成一个有秩序的自上而下移动的料层结构。
即投入电石炉的炉料（生料）自上而下是:
预热层→扩散层→反应层→熔融层，在远离电极的熔池内壁是一个硬壳层，在最底部为积渣层。
1物料预热层（A）
此部分多系新投入之生炉料，基本上保有原有之电阻,透气性好，炉气经此层逸出炉面时预热炉料。
2炉料扩散层（B）
此部分是炉料及含有少量碳化钙的半熔融物，是氧化钙和碳的相互扩散区。
即在此层中从炉下方升上来的钙蒸汽和一氧化碳气体、氧反应生成氧化钙和碳，它们进入氧化钙和碳的空隙中进行互相扩散。
3反应层（C）
此部分是被上部CaO—C扩散层所覆盖，为熔池壁所包围，并限制在电极端头下面的半成品层，大部分碳化钙的生成反应均在此进行。
4熔融层（D）
此部分是熔融电石层，位于反应层下面的熔池底部。
此层主要依炉料配比和熔炼时间，在不断稀释—浓缩的角逐中保持一定质量。
因半成品及焦炭均较轻，故熔融电石沉在其下。
5硬壳层（E）
此部分是在远离电极以及电极之间形成的柔软而多孔的固体壳层，它是熔融了的粉末状物质，有时敷挂一层层含有杂质的仍未完全凝固的电石层。
由它形成熔池内壁，在此中几乎不进行任何反应。
6积渣层（F）
此部分沉积于熔融层最低部位，由原料带入的杂质以Si—Fe，SiC，等形态积累而成。
电石炉运行三个月之后，尤其操作几经反常之后，炉底杂质SiC，甚至Si—Fe会与日剧增，实为生产中的累积性隐患。
14、什么是连续式自动烧结电极?
连续式自动烧结电极（简称自烧电极）是由电极糊和铁壳组成。
电极铁壳是用厚1—2.5毫米的钢板卷制而成，其中装有铁拉筋（铁翅），以增加电极的强度和导电性。
电极铁壳装在电极把持器内，然后将电极糊装填铁壳内。
这种电极在电石炉内工作室是要不断消耗的，所以需要继续不断地下放电极，以资补充。
当电极下放到接触元件（起导电作用）下部时经过1000℃左右的高温焙烧，使电极糊碳化而成电极。
因为电极铁壳可以在电炉不停电的情况下继续焊接，电极糊不断的向铁壳内加入，而且又是在电石炉内烧结而成的，所以叫做连续式自动烧结电极。
我炉目前使用的就是此种电极，直径为1250mm。
在整个电石炉的设备中，电极就是心脏。
在电石生产中电流是通过电极输入炉内产生电弧进行冶炼电石，电极在整个电炉中占有及其重要的地位。
而仪表操作工主要的工作任务之一就是操作电极控制电流，所以我们一定要熟知电极的有关特性！
15、自动式烧结电极采用什么原料？
16、电极糊的烧结过程是怎样的？
17、焙烧电极糊的热源有那些？
18、电极软断的原因是什么？
如何处理和预防
如何预防电极软断事故：
19、电极硬断的原因是什么？
如何处理和预防
20、形成高炉温的条件有那些？
我们都知道，炉温的高低取决于电石的质量高低，电石质
适当高度
21、怎样掌握电极的工作长度和插入料层的深度？
22、什么叫明弧操作？
有什么危害？
23、为什么会有塌料现象？
如何预防？
高配比、高质量、高炉温。
24、为什么有时候加料刚完，电极反而上升？
25、电极入料深度测量方法的原理是什么？
我公司密闭式电石炉的电极入料深度测量方法为：
由当班班长与巡视工配合进行测量，班长用长扦子从电极测量孔探入密闭炉内，当扦子插入电极端部下方时采用自制角度测量器测量其入料角度A，然后用一下公式计算：
Tg（90-A）×测量孔至对应电极的距离=电极如料深度
以上测量方法采用了三角函数原理，有兴趣的员工可以画图验证一下是否合理。
26、炉气中氢气含量超过规定指标会发生事故吗？
三、表工必须知道的电学知识
1、电流、电压和电阻
①电流
自由电子（或离子）受到外力（电场力）的作用，在导体中移动，形成电流。
电流用符号“I”表示，电流的单位为安培，简称安，用符号“A”表示。
电流又有直流和交流之分。
电流的大小和方向都不随时间而改变，这样的电流叫做恒定电流，简称直流。
大小和方向都随时间作有规律周期性变换的电流，称为交流。
例如在31500千伏安电石炉上，一次电流260安，即是通过变压器高压线上的电流，二次电流48520安，即是电极上所通过的电流。
电炉上用的电流是交流电。
电路的闭合是形成电流的必要条件。
所以在电炉操作中，只要不同时接触两相电极就没有触电的危险了。
②电压
要使电流沿着电路长期流动，必须维持电路两端一定的电位差。
这和用管子连接两只水位不同的容器相似。
用以克服电路上一部分电阻阻力的电位差，称为该部分的电压。
电路中任意两点的电位差，称为该两点的电压，负载两端存在的电位差，称为负载的端电压，用符号“U”表示。
电压的单位是伏特，简称伏，通常用符号“V”表示。
例如，在31500千伏安电石炉上，一次电压35000伏，就是指变压器高压电源线路上的电压是35000伏，二次电压190伏，就是指经过变压器变成低压190伏后，送至电炉上使用。
③电阻
当自由电子在导体中流过时，阻止自由电子流动的阻力，称为导体的电阻。
用符号“R”表示。
电阻的单位是欧姆，简称欧，用符号“Ω”表示。
电阻是物质的一种物理性质，在同一温度并具有相同长度和截面积时，不同的物质具有不同的电阻。
电阻的大小还与温度有关，在不同温度下同一导体的电阻不同。
一般金属材料如铜、铝、银等的电阻，随温度升高而升高。
而有些物质如碳素材料和绝大多数金属氧化物CaO，SiO2等的电阻随温度的升高而减低。
这个特性对电石生产具有重要意义。
如果我们在电石炉上能够降低上层料面的温度，炉料电阻就可以保持较大值，这样就可以避免太大的旁路电流可以使电极深入料层内，有利于电炉操作。
2、欧姆定律
我们都从初中的知识中知道了欧姆定律即：
I=U/R
它说明：
如果保持电阻不变，当增加电压时，电流与电压成正比例地增加，即电压增加多少倍，电流也增加多少倍。
当降低电压时，电流与电压成比例地减少，即电压减小多少倍，电流也减小多少倍。
如果保持电压不变，当增加电阻时，电流与电阻成比例的减少，即电阻大，电流就小。
电阻小，电流就大。
实际上，我们在电炉操作中，随时都在运用欧姆定律指挥生产。
当电压不变时，电阻增大，电流就会减小，为了保持电流额定值，就要把电极往下移动，反之，电阻减小，电流就要增大，就要把电极上提。
所以要求仪表操作者精心操作，使电极按适当深度插入料层，充分的利用电热，从而得到优良的生产成绩。
3、电流的热效应
从生产实践和科学实验中我们知道，当电流通过电阻时，电阻的温度会逐渐升高。
这是因为电阻将电能转换成热能的缘故。
这种现象就叫做电流的热效应。
其公式表达为：
Q=0.24I2Rt
Q—电流在电阻上产生的热量，单位“卡”
I—通过导体的电流。
R—导体的电阻。
t—电流通过的时间，秒。
0.24—热当量，它相当于电阻为1欧姆的导体中通过1安电流时，每秒产生的热量。
在电石炉中，就是利用这种电热原理，将电能转化为电石生成反应所需要的全部热量。
4、功率因数
简单的说功率因数就是有功功率和视在功率的比值。
对于本炉所用的变压器来说功率应该控制在0.8以上。
因为功率因数过低，变压器的容量就不能充分利用。
变压器输出的有功功率就小，也就是说，有相当大的一部分功率在变压器和电石炉之间送过来又送回去，这样会在线路上引起较大的电压降落和功率损失。
等于直接造成了电耗的升高。
5、三相交流电路
通常把三个频率相同而相位互差120度的电路连接在一起，这种电路叫做三相交流电路。
实际上使用的三相电路有一下两种接线方法。
1星形连接②三角形连接
电石炉在焙烧电极时采用星形连接变压器，在正常生产时采用三角形连接变压器。
具体三相交流电路的有关知识因内容较深，有兴趣的员工可以在《电工手册》或《电工原理》两书中查阅，这里就不在累述。
结束语：
各位员工，本手册所列内容仅为表工应具备知识的入门阶段。
作为一名优秀的表工对于以上内容应熟练掌握并融会贯通在实际操作中。
大地公司在不断的发展壮大，而电石分公司又作为大地公司循环经济的龙头企业，是循环经济的出发点和支柱点，所以熟练掌握电石炉操作技能将会给各位带来优厚的回报。
请大家珍惜学习机会，虚心请教前辈师傅，努力成为大地化工一分公司的技术骨干力量。
编制：
校定：
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