电石炉生产节能降耗控制研究

电石炉生产节能降耗控制研究

摘要：我国社会经济可持续发展，资源环境问题日显突出。而电石行业的高

能耗高污染，已成为制约电石企业实现可持续发展的瓶颈[1]，探索节能降耗的

新途径，降低电石生产成本，已成为稳定企业生产的关键。

关键词：电石炉；生产节能；降耗控制

引言

电石厂将采购到厂的焦炭、兰炭烘干后与石灰窑产生的生石灰按照一定的比

例混合进入密闭电石炉，电石炉使用电能将原料转化为产品电石和电石炉气，电

石炉气通过净化工段进入煤气气柜，再由气柜分两路，一路去石灰窑，将石灰石

加工为合格的生石灰供给电石炉使用，一路去往乙炔废酸装置使用，电石厂生产

的合格电石送往乙炔厂进一步反应生成乙炔气，进而满足下游产品BDO的原料供应。

1电石生产概述

在2000~2300℃高温的条件下，石灰和焦炭通过化学反应生成电石。电石生

产过程中，电石炉是关键核心设备，电石生产过程需要消耗大量能量，如何降低

能量消耗、循环利用副产品，是节能降耗的关键问题。

2强化管理

2.1提高设备运行效率

电石炉是电石生产的关键核心设备，提高设备的运行效率，充分利用电石炉

内温度，提高能量的利用。电石炉内温度高达2000℃，频繁检修，会导致炉内温

度降低，电石生成速率下降，当炉内温度低于1600℃时，电石生成停止。再次提

高炉内温度，重启电石生产，会消耗大量的能量，不利于节能降耗。而且电石炉

内温度不稳，反复大范围波动，容易导致生产安全事故。因此，电石生产过程中，

须保证设备的运行平稳高效，提高设备的持续稳定状态，高度重视设备检修，充

分做好检修计划，落实检修内容，确保电石炉长期连续稳定运行，降低综合能耗。

2.2强化原料进料管理

电石生成，理论上，1份氧化钙配比3份炭，生成1份碳化钙和1份一氧化碳。但在实际情况下，由于生产原料为石灰和焦炭，含有大量杂质，不同来源的

原料，杂质成分和含量也不同。原料灰分每增加1%耗电量增加50kW·h/t至

60kW·h/t，水分每增加1%耗电量增加12.5kW·h/t，挥发分每增加1%耗电量增

加2.3kW·h/t至3.5kW·h/t，石灰的生烧率每增加1%耗电量增加

100kW·h/t[2]。实际操作情况下，电石炉状况、操作人员经验和原料差异，均

会导致进料配比出现变化。因此选择一个合适的炉料配比无论是对节能降耗还是

电石生产操作安全都显得非常重要。

3影响电石生产能源消耗的因素

在电石生产的过程中其能源消耗的主要来源是焦兰炭，碳棒，电极糊等碳素

原料以及各种载能工质以及消耗的电能。公司19年电石厂能源消耗结构表，其

中电能及碳素原料消耗占到电石生产能源消耗的93%，是节能降耗控制措施的主

要实施对象。

3.1电能消耗经过试验验证

当原料无杂质存在的情况下生产发气量为300L/kg的1吨电石，耗电量约为1630kW·h。但是由于电石生产的原料中有其它杂质存在如SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等，这些杂质在电石炉中发生的副反应都为吸热反应，消耗部分热量完成反应，生成杂质，同时电石生产生成的高温电石炉气从电石炉中至回收单元的过程

中带走一部分热量，这部分热量在输送过程中，少部分散失，绝大部分通过冷却

器吸收，如果温度太高将对除尘系统造成损坏，烧毁除尘器布袋，为生产带来隐患，同时电石炉出炉过程中热电石从炉体流出，熔乳状的红电石温度可以达到2000℃，带走绝大部分热量，这部分热量最终在电石冷却过程中散失在环境中，

如果合理利用这些能量将节省许多能源消耗，因涉及高温，处于安全考虑，现阶

段只有少部分企业对这些能量加以利用或者利用不合理，造成能源浪费，同时还有电石炉变压器损耗；短网、电极以及炉体的热损失等也要消耗部分热量。

3.2炭材消耗

现阶段电石生产所用的原料基本为兰炭与焦炭。而外购的成品炭材的含水量一般在8%～15%之间。且冬季夏季相差较大，冬季部分时段可以达到20%多，而电石生产所需炭材水分必须保持在1%以下，这就需要在进入电石炉参与生成反应之前将炭材水分烘干至1%以下，现阶段采用的烘干设备一般为回转窑与箱式烘干窑，使用焦兰炭粉末或者其它热源提供能量，由于回转窑在烘干过程需要旋转，导致炭材的粉末率增大而粉末不能作为生产电石的原料，粉末会影响电石炉透气性，进而影响炉况，间接增大电石炉对炭材的消耗；同时炭材粒度也对电石生产有重要影响，下面就对水分与粒度对电石生产的影响进行分析。

4技术升级

4.1升级原料状况

通过降低原料的湿度、提高原料粒度等技术手段，升级原料进料状况，降低能耗。降低原料湿度方面，采用近年来新出现的箱式烘干和立式烘干技术，对原料进行烘烤，降低原料的湿度，同时提升原料进入电石炉的温度，达到节能降耗的目的。相比传统的卧式烘干技术，同等条件下，新型烘干技术能耗降低约30%[3]。采用粒度适宜的原料，将原料破碎成粉状(粒度5~30mm)[4]，提高氧化钙和碳的接触面积，同时提高炉内到通透性，加快电石的生成速率，利于降低反应所需温度[5]。降低灰分，提高碳化钙的收率，有助于降低电石生产的综合能耗.

4.2升级电石炉设备

目前，工业生产电石主要以电热法生产技术为主，通过电极加热，石灰和焦炭反应生成电石。但电热法电耗高，生产1t纯电石耗电4000kW·h。煤到电的热效率不到40%，而目前我国电能主要来源煤炭，因此直接利用煤炭燃烧热生产电石，为电石的节能降耗提供了新的发展思路。目前，国内的北京化工大学、河南

煤业化工集团有限责任公司、中国五环工程有限公司以及中国天辰工程有限公司

等开发的煤基氧热法电石炉，生产1t纯电石耗电792kW·h，与电热法相比，其

多产品(电石+CO)综合能耗降低56.5%，多产品综合㶲耗降低36.6%，多产品CO2

排放降低79.1%，综合成本降低至少50%。

4.3优化生产工艺自动化系统

电石企业生产工艺自动化程度与电石能耗有直接关系，改进电石生产自动化

控制的几个基本部分包括：电石炉子冻出炉系统(RTM)、电石炉子冻锅搬运系统(RAC)、电石炉料面机械化处理、电石炉状态测定系统和电石炉生产自动控制系统。优化电石生产工艺的自动化系统，不仅可以大幅度改善工人的劳动环境和劳

动强度，杜绝人身安全危害，更能降低企业生产能耗，从而降低企业生产成本。

相比传统电石生产工艺流程，自动化系统工艺节省至少6名人工，节约耗电

50kW·h/t，企业生产成本至少节约710万元/台电石炉。

结语

电石生产能量浪费情况严重，要从多方面着手去降低能源消耗，本文从电石

生产能耗的主要影响因素，从管理节能，技术节能等几个角度提出了电石行业节

能降耗的几个方法，但是不限于此，随着科技产业的发展，会在结构节能，技术

节能，管理节能等多方面提出有越来越多的措施，节能降耗低碳发展，确保电石

行业的可持续发展。

参考文献：

[1]熊文杰，胡伟，王全勇，等.电石生产节能降耗优化的研究[J].广东化工，2019,15(46):91-92.

[2]刘红光.浅谈电石生产企业的节能降耗[J].管理及其他，2019(5):180-182.

[3]姜国平.密闭半密闭电石炉节能降耗途径浅析[J].石油化工应用，

2011,30(03):81-84.