電石爐電氣參數(shù)的計(jì)算與選擇

1、電石爐電氣參數(shù)的計(jì)算與選擇電石爐的負(fù)荷、電壓和電流是電爐操作的重要參數(shù)，它對(duì)電石爐效率有很大的影響。在 電石生產(chǎn)過(guò)程中，一般都傾向于較高的二次電壓。因?yàn)殡娛癄t在較高的二次電壓和較小 的二次電流下運(yùn)行，可以得到較高的功率因數(shù)和較高的電效率，實(shí)際上，由于我廠原料 質(zhì)量還不那么好，設(shè)備質(zhì)量達(dá)不到所要求的，再加上操作者技術(shù)熟練程度還不夠好，在 這種情況下操作，雖然功率因數(shù)和電效率都有所提高，但是熱效率卻大大下降，總的效 率不但提不高，反而要下降。按照上述情況，電石操作的具體表現(xiàn)：（1）電極不能適當(dāng)?shù)厝霠t料內(nèi)，明弧操作，熱損失較大，單位電耗明顯增加。（2）爐料配比高了，電極要上抬，只好生產(chǎn)發(fā)氣量較低的電

2、石。（3）不能使用額定容量級(jí)檔的電壓，所以電石爐運(yùn)行負(fù)荷不高，產(chǎn)量不高。（4）由于電極位置較高，長(zhǎng)時(shí)期明弧操作，電石發(fā)氣量又低，導(dǎo)致爐底上漲，縮短了爐 子的使用壽命。（5）明弧操作，爐面溫度較高，電術(shù)和短網(wǎng)上的零部件容易受熱腐蝕，損壞程度加重。 結(jié)果導(dǎo)致電爐設(shè)備利用率較低。因此，必須對(duì)電氣參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)對(duì)原料進(jìn)行加工處理，使?fàn)t料電阻而所增加。這 樣電極能插入料層適當(dāng)深度，操作比較穩(wěn)定，基本上可以做到閉弧操作，因而各項(xiàng)生產(chǎn) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都達(dá)到了較好的水平。一、電石爐電氣參數(shù)：電石爐電氣參數(shù)包括變壓器容量、二次電壓、二次電流和電流電壓比，以及這些參數(shù)的 可調(diào)范圍。當(dāng)變壓器的容量和電石爐的幾何尺

3、寸合理匹配時(shí)，才能最有效地發(fā)揮變壓器和電石爐的 作用，變壓器的容量還應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)范圍，這樣既能滿足生產(chǎn)的需要，也不會(huì)使變壓 器的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜和龐大；當(dāng)二次電壓高低合適且有一定的調(diào)節(jié)范圍，而且電流電壓比 也合適，才能確保電極電弧燃燒穩(wěn)定和奠定爐內(nèi)生產(chǎn)高溫的基礎(chǔ)，當(dāng)能提供適應(yīng)于原料 質(zhì)量、操作水平的電流電壓比，才能保證閉弧操作，提高熱效率，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、 低消耗的目標(biāo)。二、電石爐變壓器的容量的計(jì)算：電石爐變壓器容量的大小是根據(jù)所需年產(chǎn)量，電石耗電量，電石爐運(yùn)行的功率因數(shù)，變 壓器利用率的當(dāng)前水平和每年生產(chǎn)天數(shù)決定的，其計(jì)算公式如下：Ps=AQ/8760 a1a2a3a4CosW式中：Ps變

4、壓器額定容量（千伏安）A 一電石爐年生產(chǎn)能力（噸/年）Q 一單位標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品所需的電能（度/噸）al定期檢修時(shí)間系數(shù)（0.985）a2中修時(shí)間系數(shù)（0.98）a3大修時(shí)間系數(shù)（0.94） a4設(shè)備容量利用系數(shù)（0.95）CosW一功率因數(shù)，因變壓器容量而變化為滿足電石生產(chǎn)需要，變壓器容量應(yīng)有一定調(diào)節(jié)范圍，隨著變壓器容量的增大，要求調(diào) 節(jié)范圍也增大。一般來(lái)說(shuō)，5000千伏安以下的變壓器，其視在功率可調(diào)范圍為90100%， 600015000 千伏安的為（8085）100%； 1650040000 的為（6575）100%。三、電石爐變壓器的二次電壓的計(jì)算：電石爐變壓器的二次電壓高低和調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)方

5、式是根據(jù)變壓器容量、電石爐大小、 原料質(zhì)量和操作水平來(lái)決定的。首先取決于變壓器容量，根據(jù)有關(guān)資料和我國(guó)長(zhǎng)期操作 電石爐的經(jīng)驗(yàn)，得到計(jì)算電石爐變壓器的二次電壓經(jīng)驗(yàn)公式：U2=KuPs1/3式中：U2變壓器的二次電壓（伏）Ps變壓器的額定容量（千伏安）Ku一變壓器的電壓系數(shù)變壓器的電壓系數(shù)Ku與變壓器容量的關(guān)系： 變壓器容量（kvA）電壓系數(shù)（Ku）100050005.56.05000165006.06.416500400006.46.7按上式計(jì)算出來(lái)的二次電壓是滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)常用額定電壓，但在實(shí)際生產(chǎn)中，許多地區(qū) 的外線電壓低于額定值。為了適應(yīng)這一情況，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，應(yīng)該在常用額定電壓級(jí) 之上再

6、多設(shè)幾個(gè)級(jí)檔，以留有適當(dāng)?shù)脑６?，?dāng)外線電壓低于額定值時(shí)，仍可使用變壓器 以常用級(jí)功率滿負(fù)荷運(yùn)行。而在原料質(zhì)量和設(shè)備條件都好，操作水平也高時(shí)，則可使用 最高級(jí)額定電壓和最大額定電流，使電石爐在變壓器允許條件下超負(fù)荷運(yùn)行。生產(chǎn)實(shí)踐 證明，電石爐在滿負(fù)荷或超負(fù)荷下運(yùn)行，電爐更好操作，生產(chǎn)成績(jī)也更好。四、電石爐變壓器二次電流計(jì)算：根據(jù)以上兩公式計(jì)算出來(lái)的變壓器最大視在功率和常用電壓額定值，就可以求出二次線 電流的額定值。即I2=Psx 1000/（J3xU2）應(yīng)當(dāng)指出，在設(shè)計(jì)電石爐變壓器時(shí)有兩種原則：一種原則是等容量，即當(dāng)二次電壓低時(shí)， 二次電流大些，當(dāng)二次電壓高時(shí)，二次電流小些，但每級(jí)視在功率不變；

7、另一種原則是 等電流，即當(dāng)?shù)卮坞妷鹤兓瘯r(shí)，二次電流不變，每級(jí)視在功率則隨著二次電壓的提高而 增大。小型電爐變壓器往往采用一種原則或混合使用一次來(lái)設(shè)計(jì)。而大型電爐變壓器往 往采用二種原則多次混合使用，以盡量獲取變壓器容量變化為等差級(jí)數(shù)。五、電石爐的電流電壓比計(jì)算：電石爐電流電壓比的科學(xué)定義應(yīng)該是電極上的電流和電極端頭至爐底中心電壓之比。因 為這樣才能基本反映出電石反應(yīng)區(qū)體積的大小和電極是否能深入爐料而閉弧生產(chǎn)，在短 網(wǎng)壓降未知時(shí)，因?yàn)殡姌O和爐底是接成Y形的，所以可用變壓器二次線電壓除以 代替電極至爐底中心電壓，用變壓器二次線電流代替電極電流來(lái)估算，還是可以保證相 對(duì)的準(zhǔn)確。實(shí)際上，長(zhǎng)期操作電石爐

8、的工人都習(xí)慣用變壓器的二次線電流與二次線電壓 之比來(lái)估算，也是相對(duì)準(zhǔn)確的，這樣就對(duì)生產(chǎn)人員更加方便了。國(guó)內(nèi)外大量的電石生產(chǎn)實(shí)踐證明，要想獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的好成績(jī)，其電流電壓 比必須隨著變壓器容量的增大而增大。電爐變壓器容量與電流電壓比的關(guān)系（I2/U2）佳值二KGPS0.25式中：KG流壓比系數(shù)（3133.6）對(duì)于同容量的電石爐，其電流電壓比大，會(huì)使電極容易深入爐料而閉弧生產(chǎn)，熱效率較 高。但電流電壓比過(guò)大，電極插入爐料就會(huì)太深，減少熔池的高度和體積而降低產(chǎn)量， 同時(shí)易燒壞爐底，實(shí)踐證明，熱效率對(duì)總效率的影響比電效率更大。所以正確的操作方 法應(yīng)該是提高爐料比電阻，在確保電極能適當(dāng)插入爐料

9、，閉弧生產(chǎn)的條件下，適當(dāng)?shù)剡x 用稍高的二次電壓，使電流電壓比不過(guò)大，在較高熱效率條件下，同時(shí)得到較高的電效 率，從而使電石爐總效率達(dá)到最高。六、電氣參數(shù)控制與分析：以變壓器容量6400kvA為例：2003年5月份生產(chǎn)記錄統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：日期視在功率二次電壓二次電流電流電壓比發(fā)氣量產(chǎn)量備注6062282.95285.1111.2231469.16280111.59281.65.26122.6231783.85284.8328.331886.3929.6183.24111.96284.802855.4112.33284.6243.86.32092.94 285.7305.56304.48112.69

10、286.6429.8.32301.00.290.32610.6229230.5.6395.41113.23.288.00.l 口6401.475.7113.2632632.87 288.12295316425.72113.4132713.1631.25.8.288.45300.6456.0332818.283025.9.113.58.288.94325.106486.34113.7632920.18289.38302.531.55.116516.65113.9433021.77289.82303315.126546.96114.1233123.03290.25303.230.65.136577

11、.27114.2933226.88290.72304295.146607.58114.4733327.51291.15304.329.25.156637.89114.6433430.74291.61305295.166668.2114.8233530.74292.03304.828.85.176680.32114.8833574.14292.25306285.186686.4114.9233593.00292.3231028.5根據(jù)生產(chǎn)記錄表提供的數(shù)據(jù)，我們能看出隨著電流電壓比的增加電石發(fā)氣量是上升的， 因此由生產(chǎn)實(shí)際的數(shù)據(jù)的分析結(jié)果與理論計(jì)算的結(jié)果是一致的。我們可以看出隨著電流 電壓比的增加

12、產(chǎn)量隨著增加。達(dá)到最大值后則隨著電流電壓比增加產(chǎn)量反而下降。因發(fā) 氣量隨電流電壓比增加而增加，所以產(chǎn)量的最大值點(diǎn)就是我們所要的最佳控制點(diǎn)，在這 一點(diǎn)上發(fā)氣量、產(chǎn)量都達(dá)到最佳水平。因此，這一點(diǎn)上的電氣參數(shù)就是我們所要選擇的。七、最佳控制點(diǎn)效益分析：電石爐電氣參數(shù)的控制對(duì)保證優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗至關(guān)重要，電氣參數(shù)控制合理，這樣電 極能插入料層適當(dāng)深度，操作比較穩(wěn)定，并且能做到閉弧操作，從而保證各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù) 指標(biāo)達(dá)到較好的水平。從五月份生產(chǎn)記錄表可以看出如果我們把視在功率控制在 6456kvA，二次電壓控制在113.58V，二次電流控制在32818.28A，這時(shí)電石質(zhì)量達(dá)到 302g/L，產(chǎn)量達(dá)到最高。平均每天多產(chǎn)2T，按當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格每噸2000元，一年可創(chuàng)利 潤(rùn):2*2000*30*10（個(gè)月）二12萬(wàn)元。同時(shí)由于各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)