毕业设计-年产25000吨电石的工艺设计(5)

4.1.5 变压器的一次电流[1] I1?PS?10003?U1 式中 U1?35kV, 则 I1?17270?1000?284.9 A

3?350004.1.6 电石炉变压器的电气参数一览表：

表4-1变压器的电气参数

变压器容量 （kVA） 17270 U1 （kV） 35 I1 （A） 284.9 U2 （V） 161 I2 （kA） 61.9 I2U2 384.4

4.2 电石炉

电石炉的类型有开放炉、半密闭炉和密闭炉，现在大部分为密闭炉。

4.2.1 电极设备

电极设备是电石炉重要设备之一。它既能把强大的电流导入电极端头，在炉内进行电弧燃烧而把电能变换成热能；又能延续电极和电极的烧结速度，使电极连续不断地进行工作。 4.2.1.1 电极直径

在电石炉几何参数中，电极直径是首要的，其他的参数都是它的函数，电极直径计算公式[1]如下：

0.5I2 De?1.128?0.5

I?式中 De—电极直径（厘米）

I2—变压器最大二次额定电流（安）

2

I?—电极电流密度（安/厘米）

查表得电极电流密度为7.7（安/厘米2），I2=619 kA. De=102 cm

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，由此可得

4.2.2.2 电极同心圆直径

电石炉电极同心圆直径也是一个重要的几何参数。合理的同心圆直径是闭弧生产、优质高产低能耗条件。其计算公式[1]如下： DC?KC?De 式中 DC—电极同心圆直径（厘米）

KC—电极同心圆系数，国内通过大量生产实践表明，该系数值为2.7。 电极同心圆直径 DC=2.7?102?275.4 cm 4.2.3 电石炉炉膛内径

炉膛内径太小，则炉墙易损，炉膛内径太大，则会增加电炉工段的建筑面积，也会 迫使短网长度增加，增大电耗，降低电效率。

根据生产经验，炉膛内径计算公式[1]为： Di?Kic?Dc 式中 Di—炉膛内径（厘米） Kic—炉膛内径系数（2.25） Dc—电极同心圆直径（厘米） 代入数据计算得 Di?2.25?75.4?620 cm 4.2.4 电石炉炉膛深度

炉膛深度太浅，炉料层太薄，表面散热损失大，不但会降低电石产量，且电极离炉底太近，电弧燃烧过于集中，易损坏炉底，也会迫使电极上升，较难闭弧生产。炉膛太深，不仅会减少电石反应区的电能密度，降低电石质量，且会使出炉困难。

根据生产实践经验，炉膛深度可由下式[1]求得： H?Kh?De 式中 H—炉膛深度（厘米） Kh—炉膛深度系数（2.3）

由上式代入数据可得 H?2.3?102?234.6 cm

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4.2.5 熔池半径的计算

根据长期操作电炉的经验，得出计算电石炉内熔池半径的经验公式[1]如下： Rm?PT 3?PU式中 Rm—熔池半径（厘米）

PT—电炉最佳运行有功功率（千瓦）

2

PU—熔池单位面积上的单位强度（千瓦/厘米）

2查表得P=16221.33 kW，=0.086 cm，则有 PUT Rm?P16221.33T??141.5 cm 3?P3??0.086U4.2.6 电石炉几何参数一览表

表4-2 电石炉的几何参数

变压器容量 （kVA） 17270 电极直径 （cm） 102 电极同心圆直径（cm） 275.4 炉膛内径 （cm） 620 炉膛深度 （cm） 234.6 熔池半径 （cm） 141.5

4.3 干燥器设计及选型

碳材的干燥一般使用回转干燥器。回转干燥器是用于固体物料干燥的连续式常压单体设备，主要由稍作倾斜而转动的长圆筒所构成。湿物料与干燥介质在筒内接触，而达到干燥的目的。

回转干燥器采用直接传热方式，干燥介质采用电炉炉气。湿兰碳经加料器投入回转干燥器中，炉气在燃烧炉内燃烧后将火焰喷入干燥筒内，是焦炭加热脱去水分。碳材干燥后经筒尾卸出，经提升机送入贮斗贮存。废气则经除尘后经排烟机排入大气中。

回转干燥器采用并流直接加热，物料在转筒内停留一小时，物料体积与转筒体积之比约为0.2，兰碳的密度约为1.18g/cm3并流直接,则可计算出装同的体积

V?16578.9474?1000?330?24?1180?0.2?8.87 m3

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则选择型号为ZT1060的干燥器，主要参数及特性如下[10]

表4-3 干燥器的主要参数

型号 筒体直径 m ZT1060 1 筒体长度 m 6 电机功率 kW 4 安装斜度 3-5 转速限 r.min-1 6.73 外形尺寸机器质量 t 6.5 m?m?m 6?1.8?2.1

4.4 除尘设备设计及选型

电石厂常用的除尘器有旋风除尘器、布袋除尘器和静电除尘器。根据工艺流程的要求，本设计选用布袋除尘器和旋风除尘器。 4.4.1 布袋除尘器

布袋除尘器具有净化效率高、工作稳定、操作简单、管理方便，可回收细粉尘的优点，所以很早就用于工业除尘。

从密闭炉中生产一吨的电石，约副产400立方米的气体，由此可知，每小时约产生的气体量为：27631.579?330?24?400?1395 m3/h

故选择MC-24～120-Ⅱ型脉冲除尘器，该型号的除尘器为上揭盖脉冲袋式除尘器，具有净化效率高，处理气体能力大等特点。其技术性能如下表[11]：

表4-4 布袋除尘器的主要参数

型号 气速 m/min MC-24 2-4 处理气量 m3/h 2160-4300 除尘效率% 99 外形尺寸 过滤面积m2 18 质量 kg 540 mm?mm?mm 1000?1400?3609

4.4.2 旋风除尘器

旋风除尘器应用最广泛，其特点是结构简单，除尘效率高，操作简易，价格低廉，被广泛用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门。

XLT/A型旋风除尘器是一种最常用的型号，其结构特点是具有向下倾斜的螺旋切线型气体入口，顶板为螺旋型的导向板，导向板的角度为15°。由于气体从切向进入，又有导向板的作用，可消除进入气体向上流动而形成的小漩涡气流，

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减少动力消耗，提高除尘效率。根据本设计的需要，选择该型号的除尘器。其技术性能如下表[11]：

表4-5 旋风除尘器的主要参数

型号 筒径 mm XLT/A-4.5 Y型 450 单筒 组合形式 处理气量 m3/h 1500-2250 总高度 mm 3610 质量 kg 214

4.5 气体冷却

本设计采用废热锅炉冷却气体，同时可以回收热量。

炉气的平均比热约为0.28kcal/(kg·K),换热器总传热系数约50kcal/(m2·h·K)，炉气量为： (43402.5119?27631.579)?330?24?1000?1991.2794 kg/h 平均温差约为300℃，则换热器的面积为:

1991.2794?0.28?(500?200)?50?300?11.2 m2。

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