密闭矿热炉技术方案.docx

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密闭矿热炉技术方案

密闭矿热炉技术方案

生石灰和含碳原料（焦炭、无烟煤或石油焦）在矿热炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。

主要生产过程是：

原料加工；配料；通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，密闭的电炉中加热至2000℃左右，依下式反应生成电石：

GaO+3C→CaC2+CO

熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。

反应中生成的一氧化碳则全部被抽出。

一、工艺流程简介

1．生石灰工艺

石灰石经加热达900OC便会发生分解，放出CO2，生成石灰。

CaCO3——→CaO+CO2–422kcal/kg

生产冶金活性石灰时，分解温度控制为1050OC~1100OC，煅烧效果恰到好处才能获得最佳的优质软烧（轻烧）石灰。

A石灰石煅烧流程

料场石灰石经振动筛筛去≥80mm的大石块和≤40mm的小石料入窑后，自上而下缓慢下移，连续经过预热带、煅烧带、后置煅烧带和冷却带，最后被煅烧成石灰。

B石灰流程

成品石灰经窑底部四个小料仓，按预定的间隔时间由四个电磁振动给料机将石灰排入对应石灰称中至给定重量，然后进入窑下部的储灰仓中，保证窑内物料的均匀下落防止发生偏窑。

储灰仓内石灰至一定量时，再由振动给料机排出，经过平皮带和大倾角皮带运输机送入振动筛。

块度≥5mm石灰放至可逆皮带输送至各成品仓，≤5mm石灰粉直接放入粉灰仓。

2、电石工序全密闭电石生产工艺流程

电石生产将分为原料贮运、炭材干燥、电石生产、固态电石冷却、破碎、储存及电极壳制造几个工序。

（1）原料贮运

电石生产主要原料焦炭、石灰、电极糊控制生石灰过烧率小于2%，石灰氧化镁含量小于1%，石灰粒度5-40毫米，焦碳含水小于2%，操作电流小于75-80KA，焦炭干燥时由装载机送到受料斗中，经带式输送机及斗式提升机送到破碎筛分楼筛分5-25mm通过带式输送机送至炭材干燥中间料仓。

0-5mm用小车送至电厂、空心电极或炭材干燥焦粉仓供热风炉使用；

石灰需要时经带式输送机送至石灰破碎筛分楼进行破碎筛分。

破筛后8～45mm的石灰大倾角输送机送至配料站配料。

0～8mm的石灰送至石灰粉仓；

电极糊经破碎机破碎后用专用小车运往电石厂房。

（2）炭材干燥

合格粒度（≤40mm）焦炭由胶带输送机分别送入湿焦炭仓，再由电机振动给料机把焦炭送入回转干燥机进行烘干。

经过烘干后的物料由胶带输送机斗式提升机送往配料站，储存备用。

烘干炭材的热量由热风炉供给，达到400~600℃，炭材物料流入烘干机内，由回转干燥机转动，其内部栅格式扬板使物料均匀扬起，使热风与物料充分接触，热风把物料中水份带走，起到干燥物料作用。

热风炉以煤为燃料。

用过的热风低于160℃进入旋风除尘器、布袋除尘器净化排空，收集的炭材粉被送入炭材粉仓，除尘后的废气达标经烟囱排空。

（3）电石生产

合格粒度的石灰、焦炭由仓口分别经配料站块料仓下的振动给料机又经称重斗，按合适的重量配比，由振动给料机分三层经长胶带式输送机送至电石生产厂房，经短胶带式输送机分别送到矿热炉的环形加料机进入炉料贮斗。

电炉炉料共有12个贮仓，贮仓中的混合物料经过向下延伸的料管及炉盖上的进料口靠重力连续进入炉中；装在电极糊盛斗内的破碎好的电极糊（100mm以下），经单轨吊从地面提升到各电极筒顶部倒入电极筒内。

电能由变压器和导电系统经自焙电极输入炉内，石灰和炭素原料在电阻电弧产生的高温（2000~2200℃）下转变成电石。

冶炼好的电石，每隔一小时左右从炉口出炉一次，熔融电石流入牵引小车上的电石锅内，由卷扬机将小车拉到冷却厂房进行冷却破碎。

（4）冷却、破碎、储存

液态电石注入电石锅经卷扬机牵引小车送至冷却厂房。

由5t吊钩桥式起重机将电石锅用吊具从小车上吊出，放置在“热锅预冷区”冷却。

待液态电石凝固成砣后从锅内吊出放置在冷却区继续冷却（冷却时间约20—22h）。

再由5吨吊钩桥式起重机通过专用卡具将整砣电石从锅内吊出，送至破碎平台进入一次破碎机破碎（破碎后的块状电石粒度≤200mm）。

再经带式输送机送至二次破碎机破碎（破碎后的块状电石粒度≤80mm）。

然后再经带式大倾角输送机送至成品电石仓贮存。

（5）电极壳制造

电极壳制造工段的任务是加工适合于矿热炉组合式把持器使用的电极壳，同时，在矿热炉正常运转期间负责将电极壳焊于矿热炉的电极柱上。

电极壳由12块带折边的弧形板及若干块大小筋板组成，焊后的电极壳直径为1250mm，长度为1500mm，其所用材料厚度为2mm和3mm的冷轧薄钢板。

二、控制与连锁方案

1．全程计算机控制技术

为了使矿热炉处于最佳运行状态，除出炉系统需人工操作外，其他所有系统都由计算机控制，如：

配料、上料、加料、电极压放、功率调节、炉压控制、变压器及料位系统的监控报警、冷却水、烟气净化控制报警。

A电极长度测控

B自动优选最佳操作电阻，使电气控制和冶炼工艺达到最佳匹配，矿热炉始终保持在正常工艺条件下高负荷稳定运。

C运用计算机仿真技术，使矿热炉操作可视化、简单化、数据化。

D根据矿热炉的电气和工艺状态变量数据，自动对炉况运行状态进行定量分析，矿热炉电热特性动态曲线，综合性分析炉况，操控矿热炉，达到技术和操作最佳。

2．空心电极

电石生产中，大量粉料入炉会造成料面透气性差，炉况恶化，刺火和塌料喷溅增多。

料面发红，电极上抬，尤其是密闭炉，因此改善炉料的组成和粒度组成至关重要，通过空心电极技术，把粉料直接输入溶池。

3．高温炉气净化技术　

　矿热炉烟气烟温及烟气量波动较大、粒径细小粘性较强，这都给烟尘净化带来一定的难度。

而密闭矿热炉烟尘除具备以上特性外，还具有粉尘浓度高、含有约85%CO及少量的煤焦油。

因此密闭矿热炉烟气易燃、易爆，粉尘更显粘性。

CO是重要的化工原料，可以生产多种化工产品。

每吨电石产炉气400Nm2，炉气中CO含量为85%以上。

净化密闭矿热炉烟气，不但能解决电石行业环保的问题，更能带来巨大的经济效益，将是电石行业的一次革命。

我们设计了干法和湿法两套炉气净化方案，以供用户选择。

具体的来说，30000kVA矿热炉的控制主要有：

液压系统、环形加料机、出炉卷扬机、炉底冷却系统、出炉排烟及除尘、烟囱电动蝶阀等部分组成：

1．液压系统的控制

A主系统油泵控制

一台电炉配一套液压站，液压站设多台油泵分别为三相电极升降系统供油泵，为电极压放系统供油泵，另一台油泵为备用泵，工作中油泵任一台泵发生故障时，通过油泵电机状态或者压力低于某一值时，系统发生报警提示。

备泵的启停采用手动控制方式，发生故障报警时，在电脑上手动将备用油泵投入运行。

备用泵的起停可以用远程和就地两种方式。

B冷却、滤油系统控制

C液压油温度控制

液压站油箱上配带电加热器、水冷却器和三个电接点温度计。

当油温低于一定值时，电接点温度计控制电加热器通电；当温度高于一定值时，电接点温度计控制电加热器断电。

同时在电炉控制室声光报警。

D油箱液位控制

油箱液位降到低液位时发出报警，同时连锁液压站油泵停止工作和电炉变压器跳闸。

E电极控制：

电极升降控制为手动控制和自动控制。

电极压放程序

2．环形加料机的控制：

一台电炉配一台独立运行的环形加料机，在环形加料机的附近设机旁控制和在主控室设手动和自动控制。

3．出炉卷扬机的控制：

4．炉底冷却系统的控制：

一台电炉配备一套炉底冷却系统，在炉底通风机附近设机旁控制，在主控室设集中控制。

炉底冷却系统和炉底温度测量装置联锁，当炉底温度超过一定值时，炉底通风机启动，当炉底温度低于值时，炉底通风机停止运行，并且联锁温度范围现场可调。

5、出炉口排烟及除尘系统的控制：

矿热炉每隔一个小时出一次炉，出电石时出炉口排烟及除尘系统启动，出炉完毕后停止运行，在出炉平台和排烟及除尘系统附近设机旁手动控制。

6、净炉气烟囱和荒炉气烟囱电动蝶阀的控制

净炉气烟囱和荒炉气烟囱蝶阀均和除尘系统联锁，若除尘主风机出现故障，停止运行时，两烟囱蝶阀联锁打开，若除尘主风机恢复运行，两烟囱蝶阀联锁关闭，在主控室设手动控制。

最主要控制过程

1.液压系统

主要为电极升降、压放提供动力。

通常为一台电炉配一套液压站，液压站设5台油泵1#、2#、3#分别为三相电极升降系统供油泵，4#为电极压放系统供油泵，5#油泵为备用泵，分别与1#-4#泵的油路连通，1#-4#油泵任一台泵发生故障时，通过油泵电机状态或者压力低于某一值时，系统发生报警联锁。

控制电加热器通电；当温度高于35℃时，DCS控制电加热器断；当油温高于55℃时，控制电磁阀（YH10）通电；当温度低于40℃时，控制电磁阀（YH10）断电。

当油温为高于60℃时，DCS声光报警

原理图及DCS画面为：

2.电极升降控制为DCS自动控制（通过恒电流、恒电阻）

　电极上升：

当电极电流大于（或者电阻小于）设定数值时，电磁阀YH1通电，上到一定高度（电极电流或者电阻达到理想的数值）时电磁阀断电；

电极下降：

当电极电流小于（或者电阻大于）设定数值时电磁阀YH2通电，下降一定高度（电极电流或者电阻达到理想的数值）时，电磁阀断电；

电极升降控制规则：

当三相电流与给定的电流的差值超过允许偏差时，调节偏差最大的那个电极，否则不调电极。

调节电极时，当相电流大于电流给定值，则降落电极：

当相电流小于电流给定值，则提升电极。

3.电极压放程序：

每相电极设6组夹持装置，依次编号为：

1#、2#、3#、4#、5#、6#。

电炉正常工作时，靠6个夹持装置夹持电极，以防止电极滑落。

需要压放电极时，通过夹持装置依次动作完成电极压放任务。

压放程序为：

夹持装置夹持器横油缸（电磁阀）得电有杆腔进油，松开电极；夹持装置压放油缸（电磁阀）得电无杆腔进油，带动夹持器上升；夹持器横油缸（电磁阀）得电有杆腔回油，夹持器夹紧电极。

6组夹持装置按依照1#、3#、5#、2#、4#、6#顺序依次完成上述动作，然后6组夹持装置的压放油缸（电磁阀）得电有杆腔同时进油，带动电极下降，完成电极压放任务。

压放时序图：

压放过程中的控制要点：

（1）．三相电极压放时必须单个进行压放，采用自动压放时，如遇两个电极压放时间重叠时，必须延时处理，延时时间1分钟。

确保油压正常。

（2）．电极压放频率及间隔时间，由工艺技术人员根据电极的消耗量确定。

（3）．电极压放间隔时间可调，采用倒计时的方式到时报警提示

4.净化系统

粗气风机启动后，通过出口的压力控制阀PCV101A控制炉压，基本接近大气压。

如果过滤器停止工作，粗气风机压力控制阀关闭（即PCV101A）并充当截止阀，于是炉气走粗气烟囱，点火燃烧，炉气压力由粗气烟囱压力控制阀PCV101B控制。

在正常净化系统工作情况下，PCV101B关闭充当截止阀。

当净气送往石灰窑等用户使用时，净气烟囟的压力控制阀PCV104A关闭，同时外管近代制阀PIV116A打开，压力由PCV104B维持，稍高于大气压。

如果供给用户气体过剩，则可以从增压风机房侧排气烟囟中排气燃烧，过滤器进口压力由PCV116A控制。

如果供给外管炉气压力过低，则将截止阀PIV116B和压力阀PCV116A全关闭，增压风机停下来，剩余炉气在净化烟囱排气燃烧，过滤器进口压力由PCV104A控制。

三、和利时公司电石项目部分组态画面

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