第一节 测定工况及体系模型
1. 测定工况
1.1操作情况
1.1.1平均功率：19500—21500KW.
1.1.2平均二次电压：170V
1.1.3平均操作电流：82000A
1.1.4电极工作长度：900mm
1.1.5平均投料配比：62
1.1.7出炉电石量：6.36T/h,（305.28/48小时）
1.1.8测定时间：48h
1.1.9环境温度：（作基准温度）：21℃
1.2物料分析
成分名称 | CaO | CO2 | H2O | SiO2 | MgO | 其它 | 合计 |
含量% | 90.22 | 3.52 | 4.3 | 0.30 | 0.36 | 3d录音1.3 | 100 |
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1.2.1生石灰的总投料量为279240kg。
1.2.2焦碳、兰碳、碳球的总投料量为174556㎏。
成分名称 | C | H2O | 灰分 | 主回路电阻CaO | 挥发份 | 其它 | 合计 |
含量% | 80.5 | 0.40 | 14.93 | 0.69 | 3.37 | 0.11 | 100 |
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1.2.3电极糊总投料量为9000㎏。
成分名称 | C | H2O | CaO | 灰分 | 挥发份 | 其它 | 合计 |
实物展台含量% | 82.37 | 0.75 | 0.58 | 12.16 | 3.85 | 0.29 | 100 |
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1.2.4电石总产量为305280㎏。
成分名称 | CaC2 | CaO | C | S | P | 氧化物 | 其它 | 合计 |
含量% | 85.7 | 6.97 | 3.0 | 0.20 | 0.10 | 1.5 | 2.53 | 100 |
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1.2.5炉气组成。
成分名称 | CO | CO2 | H2O | S | O自攻丝2 | H2 | N2 | 其它 | 合计 |
含量% | 76.58 | 3.98 | 2.61 | 0.34 | 0.33 | 0.24 | 15.8 | 0.12 | 100 |
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2. 体系的划分及模型
2.1供入体系的能量
2.1.1电热Q0
2.1.2漏入炉内的空气去CO燃烧后供入的热量QCO
Q4 Q5 Q6 Q一次性雾化吸入器7 Q8
Q1
QCO Q2
Q3
Q生
Q0
热电平衡的体系模型图
2.1.3所有物料均在环境温度下投入，因此无显热供入.
2.2排除体系的能量
2.2.2电石的显热Q1
2.2.3电石的相变热Q2
2.2.5各项损失的热Q4—8
第二节 物料的平衡
物料平衡测定时，收入及支出同时计量并分析。但总物料以支出为基准，因为电石计量较准，投料计量由于有配料皮带机惯性力，误差较大。无法测量的物料则根据长期经验推算。
1.碳的平衡
1.1C元素总收入量 164304
1.2C元素支出量
1.2.1生成电石消耗（按反应式计算）（36÷64）×（305280×85.7%）=147146㎏ CaO + 3C ﹦ CO + CaC2
36 64
X 305280×85.7%
1.2.2随炉气逸出损失（由净化排灰推算） 3000㎏
1.2.3料仓除尘带走（由除尘器卸灰推算） 1000㎏
1.2.4电石中游离碳 305280×3.0%=9158㎏
1.2.5其它副反应消耗（收支相抵后） 4000㎏
副反应： CaC 2 = Ca + 2C
CO2 + C = 2CO
H2O + C = CO + H2
SiO2 + 2C = Si + 2CO
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO
Al2O3 + 3C = 2Al + 3CO
MgO + C = Mg + CO
按现行碳材掺烧比例65：5：30（焦碳：兰碳：碳球）及氧化物在原料中的比例可求得。合计：164304
副产CO气体 （28÷64）×（305280×85.7%）=114460㎏
2.CaO的平衡
2.1CaO的收入量
从焦碳中吸入174556×0.0069=1204㎏
由电极糊中收入9000×0.0085=77㎏
由石灰应收入279240×.9022=263100㎏
合计：253211
2.CaO的支出量
生成电石消耗（56÷64）×（305280×85.7%）=228922
电石中残余CaO 305280×6.97%=21289
随炉气逸出 3000
合计：253211
3.热电平衡
3.1反应机理
炉料凭借电弧热和电阻热在1800—2200℃的高温下反应而制得碳化钙。碳化钙的生成反应式如下：
CaO + 3C = CO + Ca C 2 — 111.3千卡
这是一个吸热反应。为完成此反应，必须供给大量的热能。当生成一吨300L/Kg的电石，消耗于此反应的电能是可以计算出来的。
CaO + 3C = CO + Ca C 2 — 111.3千卡
64 111300/860
100×0.806 X
求得X=1630Kwh
式中 0.806-发气量为300L/㎏的电石其中碳化钙的含量；
806-电热，即1Kwh电能完全转化为热能的数值（千卡/Kwh）；
64-碳化钙的分子量。
3.2实际上，工业电石炉生产1吨电石时，所消耗的电能远远超过计算所得的数值，可见大量的电能损失了。这些损失只要有一下几个方面。
3.2.1电石炉中有许多副反应存在都要消耗热能。
3.2.2电石炉气（500—700℃）和被炉气带走的粉尘及出炉电石（2000℃）所带走的显热。
3.2.3消耗在电炉变压器、短网、电极以及通过炉体的热损失等。
3.3碳化钙生成反应式告诉我们:这是一个吸热反应，因此，此反应需要在高温条件下进行，必须从外部引进热源。另外，根据平衡原理，增加反应物的浓度和将生成物源源不断取出，是有利于反应进行的。因此炉料配比上，石灰是大大过量与理论反应量，并规定了出炉时间和出炉量，便是这个道理。若较长时间不出炉，那么生成碳化钙的反应渐趋缓慢；并引起已生成的碳化钙分解，其分解速度决定于炉内一氧化碳压力和炉温，反应系统中还有气相，这样气体的压力便影响着反应进行的速度，原则上，降低系统压力是有利于反应进行的，所以需要把反应生成的一氧化碳气体及时的抽出。
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