《电石单位产品能耗限额》标准中规定电石单位产品能耗先进值≤3050kW·h/t，电石生产中导致电石炉电耗高的因素较多，大致有兰炭灰分、兰炭挥发分、白灰生过烧、白灰含杂、电极入炉深度、开炉电热流失、料面温度等方面，为进一步查找出电石炉电耗高的原因，继而按照各因素对电耗的影响程度以及解决难度分类、分阶段、分层级制定相关管控措施，逐项理清、落实措施、按期比对，最终将电石炉电耗维持在目标范围内，降低电石生产成本，提高公司生产效益。
2017—2019年电石产量及电石电耗情况对比见表2。
白灰生烧量越大，带入炉内的CaCO₃量就越多，CaCO₃在炉内分解吸收消耗的也就越大，即电耗就越多，同时生烧白灰较正常白灰偏重，影响入炉原料配比，过烧白灰较正常白灰体积小、活性度低，结构致密，影响电石反应速度及电石发气量。统计2020年1-2月及2019年白灰生过烧情况，具体数据见表3。
由表3可看出，2019年以来，平均白灰生过烧居高不下，合格率低位运行，此为影响电石电耗的主要因素。管控目标：4月开始，白灰平均生过烧(以生产科在筛分楼取样，使用水溶法化验结果为准)降至8.5%以内，合格率提升至80%以上(以生过烧8.5%为合格点)，并逐月降低生过烧，提高合格率。管控措施：(1)优化白灰窑供气方式，电石炉正常运行时，白灰窑根据电石炉煤气产生量调整白灰窑产量，全部使用电石炉气煅烧白灰，尽量将碳化炉煤气用于热电锅炉发电。(2)电石炉异常多台停运时，打开白灰加压机房顶煤气掺烧阀，进行碳化尾气短时间掺烧。(3)石灰石上料系统正常时，必须通过上料系统进行上料，遇上料系统异常或无法保证正常石灰石供应量时，部分石灰石由零散倒运至料场滚筛上料，减少面子砂石等杂质进入白灰窑。(4)统计白灰生过烧时需将平均生过烧及合格率作为重要指标双重管控。(5)保证白灰窑入窑煤气热值仪的正常使用，优化煤气热值与窑膛温度及煤气压力的控制逻辑。(6)调整优化出料温度及出料频次，形成具体优化方案。(7)增设筛分楼前白灰输送皮带生过烧石灰捡拾岗位，控制入炉白灰生过烧量，捡出的大生烧白灰回窑煅烧或磨粉后脱硫。石灰石含杂主要指石灰石中Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO等物质，杂质入炉后对电石电耗影响较大，杂质在高温下都会与兰炭发生还原反应，生成单质硅、铁、铝和镁，会在电石炉运行过程中造成炉底上抬、料面板结、炉墙损坏等。统计2020年1-2月及2018、2019年石灰石中MgO、Fe₂O3、Al₂O3等杂质情况，具体数据见表5。
管控目标：2020年以来，按生产科对入厂石灰石的质量指标分析汇总来看，除SiO2合格率低外，其他各杂质合格率均为100%，要求SiO₂合格率4月升至90%以上，同时确保化验方法及结果可靠真实。同时2020年较2018年及2019年石灰石中SiO₂含量升高，影响电耗。管控措施：(1)严把石灰石入库质量关，根据原料指标情况不断细化缩小指标控制范围，进一步保障原料质量稳定性。(2)论证自动取样及混样、制样装置，保证样品完全均化缩分后进行化验，遵照现有质量指标要求执行，混样超过指标的一律拒绝入库，从根本上控制电石炉氧化镁量。(3)石灰石堆场增设捡杂石岗位，控制杂质入窑量。白灰的活性是指白灰在电石生成反应过程中的反应能力，石灰的活性越高，其在电石生成反应过程中熔化速度越快，能加快Ca-C之间的反应。活性度高的石灰进入熔池后，能更加完全、快速与C反应，使整个电石反应连续稳定进行。而活性度低的石灰进入熔池后，由于参与反应的速度相对较慢，使整个熔池里面存在反应不均衡现象，打乱料层结构，使电石炉操作出现反复，降低电石炉运转率，电耗升高。白灰活性情况见表6。
管控目标：行业内套筒窑、双膛窑等窑型可将白灰活性控制在340-360N-HCl，鉴于该公司白灰窑使用的煤气热值低的问题，暂将白灰活性管控目标定为300N-HCl以上。管控措施：(1)稳定窑温，保证电石炉稳定运行，确保尾气量充足、热值稳定，定期清理白灰窑通道积灰。(2)保证入厂石灰石粒度、杂质等满足质量指标要求，新增含面率指标，(入厂根据车内面子情况进行折扣)遵照现有质量指标要求执行，混样超过指标的一律拒绝入库，从根本上控制石灰石杂质含量。兰炭中的灰分全部由氧化物组成，在电石反应过程中氧化物被还原，既消耗电能，又消耗碳素，同时降低电石纯度，炉料中灰分每增加1%，电石用电增加50～60kW·h。统计2020年1～2月及2018、2019年兰炭灰分情况，具体数据见表7。
由表7看出，2020年及2019年兰炭灰分与2018年相比均为上升趋势。管控目标：兰炭灰分指标及合格率在现有基础上继续优化，保证灰分不高于7%，合格率不低于95%。管控措施：(1)取碳化炉出口烘干兰炭，一个周期内化验同批次不同粒度的兰炭灰分、挥发分进行化验比对(理论上出口小料兰炭灰分高于中、大料)。为筛焦楼破碎后各粒度兰炭入炉比例提供数据依托。(2)严格把控块煤中灰分指标，严格控制入场块煤粒度(3～8块)，块煤掺用比例变更前提前履行变更流程。兰炭带入的水与炉内的兰炭反应生成H₂需要多消耗电能。带入的水分越多，电耗也就越高，同时水与CaO反应产生Ca(OH)₂粉料，入炉后影响料面透气性，容易引起电石炉塌料、喷料等现象，严重时需停电处理。兰炭水分情况对比见表8。
管控目标：烘干兰炭含水按照不同窑型制定不同管控目标，1-4#卧窑定为小于等于1%，5#立窑(锦州天晟)定为≤1.5%，6#立窑(河南德耀)定为≤1%。水分数据以生产技术科抽检结果为准。管控措施：(1)对于不同窑型，兰炭按照不同粒度入窑烘干，保证来料稳定，小料在5#立窑烘干，其他窑烘混合料。(2)增加兰炭水分在线测量装置，每台窑尾皮带配置，保证含水在线监测，随时调整烘干窑工况。(3)论证高温电石余热用于回转窑配风的可行性，增加回转窑内热风量，减少焦面使用。不同粒度的焦粉，电阻率不同，粒度越小，电阻率越大，易利用电极深入，反之，电极不易深入，导致电石上抬，支路电流增大，炉况不稳定，电耗增加。现有兰炭大中小料区分标准为：<5mm为焦面，5～15mm为小料，15～40mm为中料，40mm为大料。入炉焦粉选用5～40mm的焦粉。管控目标：5～40mm兰炭入烘干窑合格率保证95%以上。按窑型不同，烘干不同粒径的兰炭。管控措施：(1)形成小料及中料配比方案，按月进行不同比例掺用入炉，分析比对，形成最佳配比。(2)论证在圆盘给料机前皮带增加筛分装置及压球装置的可行性。(3)提高5#、6#窑运行率，减少卧窑运行时间，以卧窑备用，立窑主要运行的方式进行兰炭烘干。兰炭中的挥发分大部分为甲烷、焦油之类的物质，高挥发分的焦粉入炉后，靠近反应区时，会与其他物料形成半融粘状态，影响炉料正常下落，易引起喷料现象，损失热量，同时高挥发分的兰炭会造成炉内氢含量升高，造成电炉联锁停车，影响电石耗电。兰炭挥发分情况对比见表9。
从表9可看出，2020年兰炭挥发分平均值较2019年有所降低，但合格率大幅下降。管控目标：4月前，兰炭挥发分降至6%(正常指标要求)以内，合格率提升至80%以上。管控措施：(1)严格控制入场块煤粒度(30～80mm)，根据化验结果，形成5-2煤与3-1煤合理配比，块煤掺用比例变更前提前履行变更流程。(2)重新梳理细化复合炉各段温度，稳定复合炉各部炉温。(3)洗煤厂及块煤堆棚增加均化装置的设计，保证入炉煤指标稳定，配比合理。(4)根据现场实际，加大兰炭分析化验频次，建议每班生产科化验两次，以生产科分析结果指导生产过程。粉化白灰入炉后，容易在电极周围形成硬壳，产生棚料现象，降低炉料自由下落速度，同时阻碍炉气排出，造成电石炉运行过程塌料、喷料、炉气温度高等问题，影响正常电石生产。管控措施：(1)白灰从卸料口通过皮带打入筒仓储存，不在白灰料棚进行堆放，下料时4个下料口切换使用，保证两个筒仓同时下料入炉，严禁一台筒仓使用、一台备用的情况出现，4个下料口实现调节均化的功能，两台筒仓的白灰混用，仓顶收尘按需开启，保证入炉白灰品质均匀的同时减少长期储存风化造成的粉料增大。(2)正常运行情况下，保持白灰筒仓50%～80%仓位运行，各筛分楼、配料站白灰料仓保持80%仓位运行。电极糊是电石炉电极的原料，电极糊中影响电极稳定运行的元素主要有灰分、挥发分、电阻率等。现有电极糊化验指标有内水、固定碳、灰分、挥发分等，其中挥发分2020年2月合格率仅为33.33%，其他指标的化验不能全面检测电极糊质量好劣。管控目标及措施：重新制定电极糊质量指标及化验标准，严格根据《YB/T4448-2014矿热炉用自焙电极糊》标准中密闭1号电极糊指标要求，控制入厂电极糊质量指标。同时与三福电极糊厂协商制定锦源化工所需电极糊指标控制范围，其中含挥发分、抗压强度、电阻率、体积密度、延伸率等。其中灰分检测按GB/T1429标准中相关规定进行，挥发分检测按YB/T5189标准中相关规定进行，耐压强度的测定按GB/T1431标准中相关规定进行，电阻率的测定按GB/T24525标准中相关规定进行，体积密度的测定按GB/T24528标准中相关规定进行，延伸率的测定按YB/T5289标准中相关规定进行。2.1.9.2辅机运行方式(皮带、配料、除尘等优化控制)(1)优化辅机运行方式，增加远程控制功能，实现皮带、配料系统、除尘系统联锁控制功能，减少无料时辅机转动或收尘运行的时间。(2)梳理各处收尘系统的匹配性，完善风机变频运行功能，核算风量与收尘需求的供给关系。(1)稳定出炉时间及频次，全天24h按照出炉时间、冶炼时间分配。(2)论证研究电石显热收集用于兰炭烘干配风的方案。(1)推广电极入炉深度在线测量技术，完善电石炉自动控制，保证电极入炉深度可视化，科学操作。(2)严格按指标要求控制入炉原料粒度，细化电极入炉深度指标，保证电极正常深入。(1)继续研究推广自动料面处理机，增加料面处理频次，严格控制石灰石含MgO等杂质，降低料面高度。(2)论证5#、6#电石炉增加辅助料管及辅助料仓，增加角区原料补给，保证料面平整度。(3)形成净化清灰系统具体方案并实施，减少因净化系统堵灰造成煤气排放不畅。停电次数越多，启停过程辅机用电会增加电石炉电耗。电炉停电时间越长，由于热能损失使炉内温度下降就越多，升温消耗的电能也就越多。(1)完善自动控制系统，稳定电石炉负荷运行范围，保证电石炉负荷稳定性。(2)电石炉正常运行时尽量减少人为对电石炉的负荷干预，按运行参数进行自动控制，异常情况时人工干预。加强员工培训，熟练使用开炉机器人，减少因机器人使用不熟练造成的开炉时间长。按照电石配比计算标准形成电石原料配比方案，该公司按照此方案进一步细化论证，通过原料中氧化钙及碳的比例进行发气量调整，在电石配料方面优化管控模式，保证科学、合理生产，促进电石质量稳定。
作者：翁 明，陈凤凤
陕西北元化工集团股份有限公司
