我國電石工業的發展歷程與展望
鄂爾多斯工業技術研究院 華永才
今年是中華人民共和國成立70周年的喜慶之年,電石工業也伴隨著祖國的成長和騰飛發展經歷了從無到有、從引進到國產化、從粗放經驗式操作到自動化操作的風雨70年。
一、我國電石工業的發展歷程
1.1948年至1985年是我國電石工業發展的萌芽時期。1948年引進建成第一臺電石爐并逐步在全國各地建成1800KVA、3000KVA、5000KVA、6300KVA、10000KVA的開放式電石爐。在此期間由于工業條件(液壓設備、供電設備、自控條件、電極糊的質量等)的限制,基本上是人工粗放式的操作,因此當時電石生產的各項指標不理想、勞動強度大、環保根本談不上。在此期間上世紀70年代初貴州水晶有機化工廠從日本引進建成了35000KVA的密閉電石爐,同時設計了中空電極。
2.1986年至2005年是我國電石工業發展的基礎時期。1986年由當時的國家計委牽頭聯合化學工業部、機械工業部引進挪威埃肯公司的25.5MVA密閉電石爐總共9臺(太原電石廠1臺、西安化工廠2臺、甘肅電石廠2臺、包頭第二化工廠1臺、下花園電石廠1臺、浙江巨化司1臺、青海電化廠1臺、株洲電化廠已立項但未進設備),
主要引進技術是:組合式把持器、爐氣干法凈化、除塵灰焚燒、計算機控制、中空電極、配套德馬克的套筒石灰窯等。
國內配套和引進消化的單位有:化工部第一設計院(天辰化工工程公司負責整體設計)、大連重工(負責電石爐設備制造)、哈爾濱制氧機廠(負責凈化設備制造)、上海化機三廠(負責電石爐變壓器制造)。
1991.9.6年第一臺25.5MVA密閉電石爐在下花園電石廠投產;
1992.6年國內第二臺25.5MVA密閉電石爐在太原電石廠投產;
1992.10年國內第三臺25.5MVA密閉電石爐在甘肅電石廠投產;
1992年之后浙江巨化、西安化工、青海電化在此后相繼建成投產。
根據當時投產爐子的運行狀況,固然埃肯設計的爐子有其缺陷(不再贅述),但是我們操作人員的基礎水平、操作理念都是參差不齊的,究竟是否把埃肯《操作手冊一》中的理論吃透,值得我們電石人回味思考。
3.2006年至今是我國電石工業騰飛發展的時期。2007年經過內蒙海吉化工(原包二化人員)的努力,在內蒙古烏海27000KVA的密閉電石爐建成投產,此臺電石爐的投產運行標志著我國大型密閉電石爐的國產化、升級改造的序幕正式拉開,從此我國電石工業的發展步驟進一步加快,邁上了快車道,一舉成為世界電石生產大國。相繼有年產超過百萬噸的電石企業出現(新疆天業、新疆中泰、內蒙鄂爾多斯、湖北宜化、陜煤集團等)。經過消化吸收30000KVA、33000KVA、36000KVA、40500KVA、45000KVA、48000KVA、63000KVA密閉電石爐相繼建成并投產。
同時引進了德瑪克81000KVA電石爐8臺套,并相繼投產運行(寧夏長城化工、內蒙君正化工),另外還引進了195.0MVA的矩型電石爐(青海海納)。
在此期間,電石爐的操作水平得到了很大的提升,工藝電單耗降低至3000kwh/t左右,綜合能耗靠近1.0噸標煤。
在此期間,與電石爐配套的輔助設施也得到了極大的提升和發展,如爐氣凈化系統、石灰窯的配套(雙梁窯、套筒窯、麥爾茨窯)、出爐機器人、料面處理機、碳材立式烘干窯等,這些設施的開發成功和大量的被采用為我國電石事業的飛速發展功不可沒。特別是大連重工集團在電石爐的設計方面一直處于領先地位;青海電化廠在爐氣凈化和中空電極系統開通方面為第一;河南德耀科技公司為立式烘干窯第一;電石除塵灰的氣體輸送及焚燒;哈爾濱博士自動化公司為出爐機器人第一。
二、電石工業的發展展望
目前我國已經成為電石生產第一大國,電石工業為“夕陽工業”的論調我不認同,尤其我們是缺油多煤的國家,化工產業的發展離不開電石工業,自2005年起電石行業又持續紅火了十多年。
1.電石工業集約化發展是必然趨勢。我國北方、西南地區石灰石、煤炭資源豐富、水電資源相對集中,因此電石工業逐步在北方地區積聚,必然還會出現多個百萬噸級產能的電石企業。
2.自動化發展速度加快。伴隨著國家的安全、環保政策的進一步管控,人力資源的相對減少,電石生產工藝要求加快生產過程自動化(電石生產全過程的自動化)。
3.容量在40500KVA以上的電石爐是必然選擇。無論從生產指標,能耗指標、還是經濟成本指標大容量電石爐是必然選擇。
4.電石生產及深加工一體化符合當前的產業政策。電石生產逐步完成集約化后必然要進行后續深加工集約化、一體化,這是低成本生產的科學要求,也是符合化工生產安全、環保的要求。新疆天業集團、鄂爾多斯電冶集團的發展模式就是現成的樣板。
5.電石產能的進一步管控必將實施。淘汰落后產能,關停小規模生產企業是發展必然。
6.電石生產原料(石灰石、蘭炭)將越來越吃緊,精料入爐將成為歷史。因此各生產企業必須及早準備相應的生產工藝操作,否則將比淘汰。
7.加大同行業間的交流(生產指標的交流),實現共同提高、共同進步的目標,最終實現電石行業的新四化建設:清潔化、智能化、網絡化、共享化。
三、建議和思路
為進一步做好電石企業高效、低能耗、低成本的的運行,我們必須在開發新工藝、采用新設備新材料上加大研究、開發力度,然而我們目前的發展還是在原有電石爐的基礎上照抄照搬,盲目放大。為此建議做好一下幾件事:
1.加大力度研究出爐電石顯熱的回收和利用。首先要研究連續出爐究竟對產量、電耗的影響有多大?此前業界只是在理論上泛談而已,沒有人從數據上進行詳細的論證。美國聯合碳化物公司的21000KVA電石爐就實行連續出爐,空氣強行冷卻電石,熱空氣烘干碳材。此項工作有節能工作者做過,可惜由于資金實力不足、研發力度不深、電石生產企業的配合力度不夠等原因而擱淺。
建議由電石協會牽頭申請國家研究課題,爭取國家資金支持,聯合相關高等院校、科研院做研發,選兩家具有實力的大企業承擔課題實驗驗證任務,組織行業內外相關專家研究此課題。尤其在電石產業集約化發展的今天,實現連續出爐,澆注成小塊,就地運送到PVC生產裝置。其成本管控、安全管控意義非常重大。
2.做好爐前飛濺電石、冷卻間粉化電石的回收利用,對降本增效意義很大。同樣是美國聯合碳化物公司的21000KVA電石爐就將飛濺電石、粉化電石利用壓球機壓塊包裝后加以利用,此項工作必須要引起高度重視。
3.空心電極技術的應用,工藝技術及意義大家都明白,就是解決安全措施、設備完好率就能實現。隨著礦產資源管控力度的加大,這是必須采用的技術之一。
4.等離子爐電石工藝、直流電爐電石工藝都需要業界投入人力和資金去研究。現在我國大型晶閘管技術已經相當成熟,進行此課題研究是時候了。
5.實現電石爐真正意義上的自動化運行,這就要在總結大量電石爐運行數據的基礎上結合自動化控制技術實現電爐自動運行。存在的問題是大家都說:我們的原料不適合電極自動化運行。其實不然,藍星硅材料公司已實現爐子完全自動化運行三年多,其生產指標大步提升,原料質量并沒提高,操作人員還是原來員工,就是引進埃肯公司的操作理念和控制技術,且實現連續出爐。這就要求我們要加大研究力度、改變傳統觀念,只有這樣才能提升我們的生產技術。
6.現在做電石爐自控技術(配料、電極長度測定、電極運行)的大部分是自控技術強,電石生產工藝技術略懂。所以和實際生產運行結合不起來,導致自控結果不理想。大家要想一想,當時引進埃肯密閉電石爐時為什么要用PLC控制系統來配料?
7.氧熱法電石工藝要與下游爐氣化工結合起來研究。目前單獨做氧熱法電石生產工藝我認為不可取,同樣要產生電石渣、凈化灰,而且此工藝單獨核算的成本遠高于電熱法電石生產成本,因此要綜合統籌。
8.要依電石爐變壓器的視在功率統一電石爐的容量,不要以爐子的有功來衡量。
9.目前,大部分電石生產企業的爐氣用來生產石灰,其附加值不高。建議實行“氣改煤”工程,將爐氣置換出來,生產附加值更高的化工產品。
(摘錄:第十三屆健康發展大會會議資料 編輯人:蔣順平)
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