前言：

电石工业自十九世纪问世以来，经过一个多世纪的发展，先后经历了单相间歇式电石炉、连续式单相电石炉、三相圆形开放式电石炉、半密闭电石炉到全密闭电石炉等阶段。中国电石工业起步较晚，经过半个多世纪的发展，电石生产综合实力有了很大的提升。目前，随着国家产业政策的调整，过去的中小型开放炉、半密闭炉基本被淘汰，取而代之的是自动化程度相对较高的集约化、密闭化、智能化、节能环保的大型全密闭电石炉。但就行业特点来说，高温、有毒有害、易燃易爆、粉尘污染、劳动强度大等特点，导致大多数高学历人才不愿意涉足此道。从业人员文化程度相对较低，从业稳定性差，电石生产企业人员流动性大，技术力量薄弱，深度钻研电石生产技术更无从谈起。就目前行业现状来看，仍然存在着基层管理人员和一线操作人员电石生产知识欠缺、熟练操作工不足的局面，常因不了解生产工艺、不熟悉设备性能、操作不规范等引起各类生产安全事故，严重制约企业的安全稳定生产。近几年国内多家电石企业都不同程度地发生了火灾、爆炸、人员烧烫伤事故，甚至是较大人身伤亡事故。国家相关部门将电石行业划分为重点监管的危化行业，同时环保、节能减排也使企业面临着巨大的生存压力。因此，使岗位员工、基层管理人员多了解掌握电石生产工艺知识、设备性能用途、岗位操作风险及防范措施，提高一线员工安全生产操作技能，是笔者编写此书的初衷。
笔者从事电石生产操作管理二十年有余，从工艺条件简陋的小型开放炉，到现在的大型全密闭炉，从岗位操作、生产管理，到项目规划建设，耳闻目睹了各类安全事故。通过研读熊谟远先生编著的《电石生产及其深加工产品》以及学习其他行业专家、学者的先进管理经验，笔者受益匪浅。随着国家电石工业生产工艺技术、设备装置、自动控制系统等的不断革新，现场生产运行管理中存在的管理缺陷日益凸显。为了能启发基层员工系统学习电石生产原理，笔者结合多年生产实践经验，编写了这部《电石生产工艺与安全操作》。本书内容涵盖电气、化工、仪表基础知识，装置工艺设计，原辅材料特性及质量检验，电石生产工艺原理，主辅设备性能，电极管理，日常操作及异常处置，安全管理等，希望对密闭电石生产从业人员能有所帮助。在编著过程中学习参考了其他专家的论著，同时也得到了业内有关专家、教授的大力支持，他们提出了宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢！如果本书能对电石生产从业者有所帮助的话，笔者将感到莫大的欣慰。
由于水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请各位专家、同仁批评指正，在此一并致谢！

姚海军
2021年8月 

目录：

第一章 概述 1
第一节　电石简介 1
第二节　电石生产的发展历史 1

第二章 电石生产相关知识 3
第一节　电气基础知识 3
一、电压 3
二、电流 4
三、电阻 6
四、电流、电压、电阻的规律 7
五、电功及电功率 8
六、三相交流电路 10
第二节　化工基础知识 13
一、化工过程与单元操作 13
二、流体力学 15
三、传热 32
第三节　仪表自动化基础知识 34
一、概述 34
二、自动控制系统 36
三、检测仪表与传感器 37
四、测量过程与测量误差 37
五、工业仪表的分类 39
六、压力检测与仪表 39
七、流量检测及仪表 41
八、物位检测及仪表 43
九、温度检测及仪表 45
十、可编程序控制器 50
十一、计算机控制系统 54
十二、集散控制系统 55
十三、现场总线控制系统、网络控制系统简介 56

第三章 密闭电石生产装置工艺设计 58
第一节　产能确定 58
一、产能计算数据 58
二、电石炉容量的确定 59
第二节　电石炉电气参数的计算与选择 60
一、电石炉变压器额定容量的确定 60
二、电石炉变压器高压侧电压等级、接线方式的确定 60
三、电石炉变压器高压侧额定线电流的计算 61
四、电石炉变压器低压侧额定线电压的计算 61
五、电石炉变压器低压侧额定线电流的计算 62
六、电极额定相电流、相电压 62
七、电石炉的流压比 63
第三节　电石炉几何参数的计算与选择 63
一、电极直径的选择与计算 63
二、电极同心圆直径的选择与计算 64
三、电石炉炉膛内径的计算 66
四、电石炉炉膛深度的计算 66
五、电石炉炉壳内径与炉壳高度的选择 67
第四节　电石炉电气-几何参数的计算与校核 68
一、电极的运动电阻 68
二、炉底平均电能强度 69
三、电石炉炉膛平均电能强度 69
四、电极同心圆的电能强度 69
五、电位梯度与电极间距 70
六、电石炉内的电路 71
七、电石炉的电效率及热效率 72
第五节　计算举例 73
第六节　密闭电石炉生产工艺安全联锁 77

第四章 原、辅材料特性及质量指标 81
第一节　石灰石的特性 81
第二节　生石灰的特性 83
第三节　熟石灰的特性 85
第四节　炭材的特性 86
第五节　一氧化碳的特性 96
第六节　氮气的特性 99
第七节　空气的特性 102
第八节　工艺循环水特性 104
第九节　电石的特性 105

第五章 主要原料及产品质量检验 109
第一节　术语及相关标准 109
一、术语和定义 109
二、引用相关标准 109
第二节　溶液的配制与标定 110
一、普通溶液配制 110
二、标准溶液配制 113
第三节　主要仪器设备操作 117
一、电子天平 117
二、分光光度计 117
三、电热鼓风/恒温干燥箱 117
四、高温炉/马弗炉 118
五、台式精密酸度计 118
六、台式电导率仪 118
七、铁离子含量分析仪 118
八、浊度含量分析仪 119
九、硅酸根含量分析仪 119
第四节　分析检验操作法 120
一、生石灰的常规测定方法 120
二、石灰石全分析 123
三、电极糊的测定方法 124
四、焦炭（兰炭）的测定方法 125
五、水质的测定方法 127
六、气体的测定方法 131
七、碳化钙（电石）的测定方法 133

第六章 密闭电石生产工艺 135
第一节　电石生产工艺原理 135
一、电石反应原理 135
二、料层结构 137
三、电石-生石灰相平衡 138
四、反应速度与稀释速度讨论 139
五、电石炉的电气化学 140
第二节　密闭电石炉生产工艺流程 142
第三节 影响电石生产的各种因素 142
一、生石灰中杂质对电石生产的影响 142
二、炭材中杂质对电石生产的影响 145
三、生石灰中生过烧对电石生产的影响 146
四、熟石灰对电石生产的影响 147
五、原料粒度对电石生产的影响 148
六、原料中粉末对电石生产的影响 149
七、炉料配比对电石生产的影响 149
八、副石灰对电石生产的影响 149

第七章 电石生产主要设备 151
第一节　密闭电石炉本体设备 151
一、炉体 151
二、炉盖 152
三、组合式电极柱 153
四、给水系统及水分配器 157
五、液压系统设备 158
六、料仓及料管 161
七、环形加料机 163
八、短网 164
九、排烟设备 165
十、出炉设备 165
十一、电石炉变压器 169
十二、无功补偿装置 171
十三、DCS设备 172
第二节　电石尾气处理设备 174
一、净化系统原理简介 174
二、工艺流程 174
三、注意事项 174
四、电石产生炉气量的计算 176
五、电石炉尾气成分 177
六、炉气净化系统的主要功能 177
七、设备功能 177
八、炉气净化系统安全运行操作规定 178
九、设备在运行中发生故障的应急处理 179
十、设备巡检人员注意事项 179
十一、设备检修注意事项 179

第八章 公用工程 181
第一节　电气系统及设备 181
一、变电站设备 182
二、互感器 184
三、避雷器 188
四、隔离刀闸 189
五、接地刀闸（开关） 189
六、变压器 190
第二节　循环冷却水设备 193
一、机泵 193
二、冷却散热塔 196
三、加药装置 197
四、软化水处理装置 198
第三节　空压制氮设备 199
一、空气压缩机 200
二、制氮机 204
三、压缩空气干燥机 206
四、储气罐 207
第四节　气柜 210
一、湿式气柜的基本技术规范 210
二、气柜的安全运行管理 211

第九章 通用设备 213
第一节　原料破碎、输送、筛分设备 213
一、破碎机 213
二、振动筛 215
三、振动给料机 216
四、矿用胶带输送机 217
五、计量斗称 221
六、收尘器 222
七、粉尘输送设备 223
第二节　起重、牵引设备 224
一、电动葫芦 224
二、桥式起重机 226

第十章 电极操作管理 231
第一节　电极概述 231
第二节　电极糊 231
一、制造电极糊的原料 231
二、电极糊的生产工艺 232
三、电极糊的质量控制 232
四、密闭电极糊的质量指标 233
五、电极糊的管理 234
第三节　电极壳 234
一、电极壳制作主要设备及功能 234
二、电极壳制作 241
第四节　电极壳的安装与加糊 243
一、电极壳安装焊接技术要求 243
二、电极糊的填装 244
三、现场操作注意事项 244
第五节　电极烧结 245
一、焙烧电极的热源 245
二、电极糊烧结的三个阶段 246
三、影响电极烧结速度的因素 247
四、电极理化要求 247
五、电极工作参数 247
六、电极压放时可能发生的故障及原因 247

第十一章 密闭电石炉新开炉操作管理 249
第一节　电石炉料配比的计算 249
第二节　开炉前准备工作 250
第三节　烘炉及电极预焙烧 252
第四节　装炉操作 253
第五节　送电焙烧电极及炉料升温 254
第六节　试生产 255

第十二章 密闭电石炉生产操作 257
第一节　电石炉正常开停车操作 257
一、电石炉正常计划停车 257
二、电石炉正常送电操作 259
第二节　焙烧电极操作 261
一、单相电极焙烧操作 261
二、三相电极焙烧 261
三、焙烧电极操作风险及预防措施 261
第三节　电石生产异常操作 262
一、运行电石炉需紧急停电的条件 262
二、电极异常处理 262
三、常见设备故障处理 266
四、常见工艺问题处理 273
第四节　电石炉料面处理操作 278
一、术语定义 278
二、料面处理操作规定 278
三、处理料面的条件 279
四、电石炉停车操作流程 279
五、料面处理操作流程 279
六、操作风险及防护措施 280
第五节　人工测量电极操作 280
一、测量电极的安全操作条件 280
二、操作流程及方法 281
三、作业风险及防范措施 282
第六节　破拆电极及板结料破碎操作 283
一、定义 283
二、可采取的方式 283
三、“蒸汽破拆器”的原理及使用要求 283
四、安全措施 284
五、管理要求 284
第七节　出炉操作 285
一、出炉标准 285
二、炉眼维护标准 285
三、操作要求及安全注意事项 286
第八节　清炉操作 287
一、清炉前准备工作 287
二、清炉操作 288
三、清炉作业安全注意事项 288

第十三章 密闭电石生产安全管理 290
第一节　特殊危险性作业管理 290
一、术语及定义 290
二、机构划分及职责 291
三、危险性作业安全管理基本要求 291
四、作业相关人员安全职责 292
五、其他要求 293
六、危险性作业安全管理要求 293
七、危险性作业管理及许可证审批流程 304
八、危险性作业许可证管理要求 308
第二节　检修作业安全管理规定 308
一、检修前准备工作及要求 308
二、检修安全行为规范 308
三、竣工验收要求 309
第三节　电、气焊作业规范 309
一、气瓶储存安全注意事项 309
二、气瓶使用安全注意事项 310
三、胶管使用安全注意事项 310
四、减压器使用安全注意事项 311
五、焊炬、割炬使用安全注意事项 311
六、其他要求 312
七、电焊作业安全注意事项 312
第四节　指标控制 313
一、安全指标 313
二、卫生、环保指标 313
第五节　危化企业安全风险隐患排查治理 313
一、企业被判定为重大生产安全事故隐患的条件 313
二、企业安全风险隐患排查治理知识点 315
三、安全风险隐患排查形式 316
四、安全隐患排查频次 316
五、企业主要负责人安全生产责任制履职情况 317
六、企业主要负责人及分管生产、安全、技术负责人学历、培训要求 317
七、安全管理机构设置及安全管理人员的配备要求 317
八、企业员工培训规定 318
九、试生产前期工作准备情况 318
十、《化学工业建设项目试车规范》规定总体试车方案内容 318
十一、可燃及有毒气体检测报警设施设置及相关规定 319
十二、重大危险源安全控制设施设置及投用情况 320
十三、在装卸过程中的设计要求 320
十四、安全附件的维护保养 322
第六节　变更管理 323
一、规范性引用文件 323
二、术语 323
三、变更定义、分类 324
四、变更管理程序 324
五、变更审批 326
六、变更实施 326
七、变更验收 326
八、紧急变更 327
九、考核 327
第七节　应急处置 327
一、应急管理体系的建立与完善 327
二、应急预案基本内容 328
三、其他管理要求 330

附录 335
附录一：常见可燃气体燃料热值一览表 335
附录二：管道内介质常用流速范围表 335
附录三：电石炉常用导电母线（接触导电）允许电流密度 337
附录四：电石炉常用导电铜管、接触元件导电面积 338
附录五：常见各种容量密闭电石炉参数汇总表 338

参考文献 340