电石炉电气参数的计算与选择.doc

电石炉电气参数的计算与选择电石炉的负荷、电压和电流是电炉操作的重要参数，它对电石炉效率有很大的影响。在电石生产过程中，一般都倾向于较高的二次电压。因为电石炉在较高的二次电压和较小的二次电流下运行，可以得到较高的功率因数和较高的电效率，实际上，由于我厂原料质量还不那么好，设备质量达不到所要求的，再加上操作者技术熟练程度还不够好，在这种情况下操作，虽然功率因数和电效率都有所提高，但是热效率却大大下降，总的效率不但提不高，反而要下降。5 r# m z/ A( C3 U+ L/ f6 m按照上述情况，电石操作的具体表现：6 N+ 6 z6 x6 U; i5 H. P（1）电极不能适当地入炉料内，明弧操作，热损失较大，单位电耗明显增加。# d l$ ( g6 y0 K wP$ X3 g（2）炉料配比高了，电极要上抬，只好生产发气量较低的电石。n3 F* ( z2 b# l% x: m. / C（3）不能使用额定容量级档的电压，所以电石炉运行负荷不高，产量不高。& & X% 3 n+ 7 o3 h: E7 B3 H Q（4）由于电极位置较高，长时期明弧操作，电石发气量又低，导致炉底上涨，缩短了炉子的使用寿命。( t- X( fb% v# t- |（5）明弧操作，炉面温度较高，电术和短网上的零部件容易受热腐蚀，损坏程度加重。结果导致电炉设备利用率较低。. G- ) O4 ?6 d2 因此，必须对电气参数进行改进，同时对原料进行加工处理，使炉料电阻而所增加。这样电极能插入料层适当深度，操作比较稳定，基本上可以做到闭弧操作，因而各项生产技术经济指标都达到了较好的水平。$ Hu, b+ D( I: p Q一、电石炉电气参数：( 2 Oe& f2 / l电石炉电气参数包括变压器容量、二次电压、二次电流和电流电压比，以及这些参数的可调范围。* O: x$ I/ R , v% l6 a3 u, w当变压器的容量和电石炉的几何尺寸合理匹配时，才能最有效地发挥变压器和电石炉的作用，变压器的容量还应有一定的调节范围，这样既能满足生产的需要，也不会使变压器的结构过于复杂和庞大；当二次电压高低合适且有一定的调节范围，而且电流电压比也合适，才能确保电极电弧燃烧稳定和奠定炉内生产高温的基础，当能提供适应于原料质量、操作水平的电流电压比，才能保证闭弧操作，提高热效率，从而达到优质、高产、低消耗的目标。1 h* C8 I1 u: w4 T2 Q% Z二、电石炉变压器的容量的计算：/ a4 : K& I0 y电石炉变压器容量的大小是根据所需年产量，电石耗电量，电石炉运行的功率因数，变压器利用率的当前水平和每年生产天数决定的，其计算公式如下：5 q; n b: q/ M& m& ZPs=AQ/8760a1a2a3a4Cos! U! v7 n+ d& h5 m4 N9 式中：Ps变压器额定容量（千伏安）$ f$ u a/ v& Jw1 9 j( b- G1 A3 Y# M X: ! C- s) Y% A TA 电石炉年生产能力（吨/年）8 w I9 H+ F# p6 h7 q r% 7 T6 S# ?4 d- aQ 单位标准产品所需的电能（度/吨）) N4 c6 y: c1 Z1 u/ y5 c# H6 Q3 + J4 ca1定期检修时间系数（0.985）( b5 B! 4 Y5 v7 q! q2 w S: f/ i( * y# ! z3 w% x1 Fa2中修时间系数（0.98）5 D* X8 f* A1 I% % i2 B/ X5 D* I* e! M, v a3大修时间系数（0.94）, l! a4 b# U* _- Q) Y. |! R/ T# ?. z! |0 O7 Z/ H: n7 c. _, C. I# D; N/ ?- N! d m% C: K/ Za4设备容量利用系数（0.95）0 , N# t8 7 D1 $ / X3 VCos功率因数，因变压器容量而变化. a9 K) ?* k) N: _为满足电石生产需要，变压器容量应有一定调节范围，随着变压器容量的增大，要求调节范围也增大。一般来说，5000千伏安以下的变压器，其视在功率可调范围为90100，600015000千伏安的为（8085）100；1650040000的为（6575）100。8 H1 L4 F: x( V4 5 R# h/ t9 三、电石炉变压器的二次电压的计算：& ) I4 w. S- c! L( U4 v/ Q电石炉变压器的二次电压高低和调节范围、调节方式是根据变压器容量、电石炉大小、原料质量和操作水平来决定的。首先取决于变压器容量，根据有关资料和我国长期操作电石炉的经验，得到计算电石炉变压器的二次电压经验公式：/ A5 W- * s , H5 O( 8 k9 U0 G5 F0 Z) y8 nU2=KuPs1/35 z4 d2 b6 L# N式中：U2变压器的二次电压（伏）9 8 ?K, V* P+ N# / L1 s- u a& E2 UPs变压器的额定容量（千伏安）7 h6 i; J7 m+ f: j5 T7 ?& x! - n/ u2 g8 W7 OKu变压器的电压系数1 2 r- b1 4 S% + 8 z0 u变压器的电压系数Ku与变压器容量的关系：% D+ t- WV0 u 变压器容量（kvA）电压系数（Ku）100050005.56.05000165006.06.416500400006.46.7按上式计算出来的二次电压是满负荷运行时常用额定电压，但在实际生产中，许多地区的外线电压低于额定值。为了适应这一情况，在设计变压器时，应该在常用额定电压级之上再多设几个级档，以留有适当的裕度，当外线电压低于额定值时，仍可使用变压器以常用级功率满负荷运行。而在原料质量和设备条件都好，操作水平也高时，则可使用最高级额定电压和最大额定电流，使电石炉在变压器允许条件下超负荷运行。生产实践证明，电石炉在满负荷或超负荷下运行，电炉更好操作，生产成绩也更好。1 v D& m1 . k& i) N四、电石炉变压器二次电流计算：3 ?7 h$ h; N5 N根据以上两公式计算出来的变压器最大视在功率和常用电压额定值，就可以求出二次线电流的额定值。即- h! * % c: p_I2=Ps1000/(J3U2)/ n5 ?% _; d# m- f% a3 D- 应当指出，在设计电石炉变压器时有两种原则：一种原则是等容量，即当二次电压低时，二次电流大些，当二次电压高时，二次电流小些，但每级视在功率不变；另一种原则是等电流，即当地次电压变化时，二次电流不变，每级视在功率则随着二次电压的提高而增大。小型电炉变压器往往采用一种原则或混合使用一次来设计。而大型电炉变压器往往采用二种原则多次混合使用，以尽量获取变压器容量变化为等差级数。; L: e7 q% N |1 a3 G% U五、电石炉的电流电压比计算：1 m- . s0 o5 d3 c4 I! 电石炉电流电压比的科学定义应该是电极上的电流和电极端头至炉底中心电压之比。因为这样才能基本反映出电石反应区体积的大小和电极是否能深入炉料而闭弧生产，在短网压降未知时，因为电极和炉底是接成Y形的，所以可用变压器二次线电压除以# |% M4 ! Q$ M5 D代替电极至炉底中心电压，用变压器二次线电流代替电极电流来估算，还是可以保证相对的准确。实际上，长期操作电石炉的工人都习惯用变压器的二次线电流与二次线电压之比来估算，也是相对准确的，这样就对生产人员更加方便了。# 8 F; V$ Qu3 F c& v国内外大量的电石生产实践证明，要想获得优质、高产、低消耗的好成绩，其电流电压比必须随着变压器容量的增大而增大。( R/ h: s2 6 X7 H& I q, y. % l电炉变压器容量与电流电压比的关系- u. : d( & m（I2/U2）佳值=KGPS0.25: m ?# j4 W( B0 K7 Z* n8 8 I) g* I式中：KG流压比系数（3133.6）0 D+ w- o3 t% b% t& I) x) ?对于同容量的电石炉，其电流电压比大，会使电极容易深入炉料而闭弧生产，热效率较高。但电流电压比过大，电极插入炉料就会太深，减少熔池的高度和体积而降低产量，同时易烧坏炉底，实践证明，热效率对总效率的影响比电效率更大。所以正确的操作方法应该是提高炉料比电阻，在确保电极能适当插入炉料，闭弧生产的条件下，适当地选用稍高的二次电压，使电流电压比不过大，在较高热效率条件下，同时得到较高的电效率，从而使电石炉总效率达到最高。 y; 5 H& u( Y6 U六、电气参数控制与分析：+ O% mF* G( L以变压器容量6400kvA为例：4 h4 T0 a( I- Y( A: W% R) q 2003年5月份生产记录统计结果如下：日期+ ) y l$ S6 J 7 u视在功率 J5 I% G1 |; V( T% j% k a二次电压+ g N* K( y$ Q+ Y V! v6 i二次电流$ d7 a* u/ 0 9 G电流电压比! y* j9 $ h o9 Z/ D9 P) 发气量& R y4 y R1 l5 |1 E产量（T）6 a0 J. F: L) 备注) ?( Mu3 r% ( L- E5.19 B/ B1 W0 Z3 X60622 O2 0 Z9 y5 i! k- |% x111.22; n1 N3 g2 D0 s* m/ W: B31469.16. ? I4 a2 v3 y$ K( e282.95 J% W( x; m5 S5 t280, l# |, G4 _ g& G283 y k9 d, L/ Y: n( Q7 o5 ( + A5 5.2+ z# Y6 m8 G* Z! N6122.62& ! o j$ O: j* f! H111.59# V5 s4 g+ o4 _( v5 k31783.85- q- 1 g9 v. R* $ i7 H3 n284.835 R8 Y( 8 D9 E$ _7 Y. S281.6 G5 T7 P5 p6 S28.32 D( C K! w$ C: C) r& J6 c- S/ k( w8 * D5.3+ Q3 2 w; |4 I1 : J- O( D6183.24* i/ f2 N7 j) j9 x111.960 u0 G$ K9 W4 z( v31886.39, s7 T! C+ b4 S! 6 284.804 x+ t( . |% W; u- w285, M1 ! _) f# - d) r# x29% c. 8 ) F6 ! d5 $ k0 Z5 d- e, N* b! q* c7 Y! Cq0 g% x5.4& 0 z9 E9 T( |0 k& , B6243.868 i Y # T; A6 u3 Z4 v112.33+ q( R |( e0 k2 ; t9 g; v32092.949 c) i6 y7 4 V6 g/ B285.7) b6 r: L) % i, j284- o. r. l5 f* X6 c2 ?% ?309 D( F) Q8 n$ b1 A8 x+ Y* A% D( w* Y9 Z3 B5.5# T, N; o, e1 k6304.482 ?7 M) r4 f! m8 i112.69 G8 K. z$ 6 A32301.00 r- E+ V( |9 xg286.645 e H i2 T2 u( I8 4 u3 _290% G* k5 ?+ P& d. / Q29.8+ D5 c4 s3 ( n l% / h. k& & s$ g8 e5 u5 x5.61 V2 l+ M# z+ ( V6395.412 J# _, U1 r! i( 2 y0 ?+ ki5 k113.23/ A& ( D+ X1 J+ x32610.62+ R/ s1 ! e- $ C9 d288.00# R0 1 D, Q; U7 x! y4 _292 x% ; J4 h# X9 g8 tn. V30.50 m# A2 P b1 & G5 |4 l, j( H3 D! F7 O: 9 p5.7( 6 a n+ X5 HN: i. 4 M9 mZ% |8 D6401.473 ?B# h2 H- G113.266 d6 b2 p& B g, - 3 l$ I32632.874 K( Wh1 I9 p288.122 / e4 b! D# Z: Y0 Dy6 c295/ R# m. v) q- d% o, c. w314 p6 F/ w2 c5 p, C K6 S j8 l+ % B! k: B; k5.8. y( X( u+ , f6425.725 Z6 _) p3 L1 N6 D1 g6 |113.41, X7 _6 W# T; T3 d32713.16! l# R- f2 S) PU288.45* & ; T! L2 F% / L: P300. Vs F1 i% r* r! N# p5 w31.2& 9 m6 vE* O9 r. * i3 n i+ # L# R3 K4 Q t5.9! u: a# G o6 D( A 6456.032 F% v: E. l% A6 Wg1 T2 & K113.58* d, m+ Q3 a |( t: q0 % HX/ k# h32818.28& 9 K% $ S8 o6 D3 G g3 J288.94- + W% K: k. i ; D+ c302# N1 L( ; _7 z# h+ b$ C0 _: T327 E% b% p5 j# i! I0 Q( A4 d& i% k8 Xf4 L- S G& x5.109 H9 m9 z& d# P6486.34- 7 ; iE% i* cZ+ p9 X113.76! Z2 m5 ?( 7 af4 ; c) c32920.186 ?# y! g# p: ws5 m3 t6 s289.38/ T) J, t# L5 # C6 A302.5- b/ RY+ J5 U k% f. 31.5! & j9 d8 J4 ; o5 o. u1 q+ G0 m3 x3 F: G& f( K! w5 R5.114 F1 D h4 b4 M& e I5 V6516.654 B0 QT2 ?i$ p113.94+ g0 h! d9 V1 y- g2 4 9 P33021.776 b1 Q* n( x# Y$ |289.824 a: 4 B& l# _8 5 y+ h303$ G# x% i) X* p7 b% i/ 319 fr2 ( u g5 W$ W& U/ p5 L# g1 y, R* L$ T0 K5.12! p, H* Aj, L5 T! l Y6546.96& S5 C0 d7 , U8 p2 O0 x114.127 i5 t- |- Y5 n( _- u; P33123.032 v z7 P: O: c8 D( ?290.25: & r. t4 & Q( U% K% S! 2 V303.2( a; W6 z( n% v7 M1 2 r. Ke30.6. A1 I9 U. Z; J1 v9 _, p4 S3 J; r# p L6 q5.133 C: t, u Y! C( M5 A) u$ c6577.278 1 e) b8 X: o114.292 # W! M7 c4 P: * # g) g8 d/ p6 33226.881 L& w( h5 h2 - i, V% 290.726 l9 y% 3 w8 A1 j2 Em6 M) q3045 e5 b& Y6 p? K0 b29+ H9 N _1 U7 g d. S$ I+ b# ; z/ 7 c9 t4 R# I+ U5.14+ $ D% X: d( _6607.582 p: ) & r9 z114.47 |0 o8 A a7 E0 u! 33327.51, z( y8 M3 E M! Z2 GA+ l291.154 O2 j% + I6 P% uVU1 f304.3 ?/ u( m2 # A |29.2: X4 DQ( O3 |+ N7 qqA/ J6 m9 8 j: A5.153 Q5 + c a2 H& z. p$ 6 Z8 C6637.892 T f4 E1 D; o6 q4 k+ z- g( 1 n114.64# o) p7 T, 6 K% K0 ?33430.74, e; U3 L0 m* . _0 F291.61% f0 D4 s5 G0 S& M9 L* W- Q305 v5 c1 p1 V+ m/ 297 b2 ) 7 x+ M3 xJ% q9 c6 k7 o, W$ K/ M4 X+ k. R& e7 X5.16! b5 L! v B% D+ Y+ F6668.2, l1 y s( O# q! Hd114.828 _) B3 p( or, 2 0 V33530.74+ t* g/ Y& J8 G# ?$ # u292.03* 6 GZ$ z( e# L7 a304.86 D- i: w* m: G6 |# 3 c* p# YO+ O28.8, q- RZ7 q/ M+ y, Y l- 0 l: M) s X8 z! H: z9 V/ L, 5.17+ v2 _. e# R8 G! T+ q+ G2 t/ O6680.32 a- C% B2 W114.88/ J0 t6 X6 n3 P+ 2 $ 33574.14# w0 A: w, i+ j- M9 J( y. x; 292.25+ - H! Z) x4 n$ 8 C3060 h! r& v5 E, h0 w28 y; O$ b( m, _3 c* / f- p, E2 E+ H, n5 b/ U$ T5.18% 7 y4 O/ P* f/ h4 e S6686.4 z5 ( 4 T#