电石生产全流程一体化控制与优化对策研究

电石生产全流程一体化控制与优化对策研究

张世伟

新疆圣雄电石有限公司 新疆省吐鲁番市 838100

摘要：随着集散控制系统的出现，我国各生产企业的流程控制方式在不断创新，对生产参数以及设备运行等工作也进行了严格管控。不过在进行电石生产作业的过程中，由于电石炉内情况复杂，再加上会受很多因素的影响，所以集散控制系统在控制方面也存在很多问题。基于此，本文围绕电石生产全流程一体化控制与优化对策进行了分析和探讨，以期可优化电石生产控制效果，进而促进电石生产行业的稳定、持续发展。

关键词：电石生产；一体化控制；优化对策

引言：电石又称碳化钙，其不仅是石灰氮、PVC等生产原料，还可作为化工原料广泛应用于焊接等工作之中。如今，电石的生产已被列入我国危险化学品生产工艺之中，在开展电石生产作业时，生产企业不仅要尽可能的减少人工作业，还要借助控制系统智能控制电石的生产流程，这样电石生产涉及的参数可得到合理调整，而电石生产的安全性与稳定性也会提高。

1. 电石生产流程控制概述

1. 电石生产工艺流程

电石的生产作业是在密闭性较强的电石炉装置中进行的，电石炉装置是一种矿热电炉，其生产原理是由电极将电流引入电石炉中，通过将弧光、电流转化成热能便可提高炉内的温度，之后将生石灰、焦炭这些碳素材料添入电石炉中，在高温环境下也可反应形成电石。密闭电石炉装置又包含了很多装置，如电极、升降装置以及出炉系统等。在进行生产工作的过程中，需先烘干处理焦炭、生石灰等碳素材料，还要将其存储在石灰仓与料仓中。结合材料生产配比合理称量生产原料，再将其放置在环形布料仓中，再在其下方装设投料管也可与电石炉有效连接。利用导电设备与变压器，电流可通入电极，在电流的作用下炉内也会出现电弧热反应，这样电石炉的温度也会大幅度提高，在其温度达到2000^。C时，生产原料也会形成电石、一氧化碳，而此时的电石也会呈现为熔融状态。再通过应用出炉系统，熔融电石可由电石炉转移到电石锅中冷却，随后便可在破碎机中破碎成固定形状，这样电石的生产作业便可完成。至于电石生产期间产生的一氧化碳气体，则需随着高温炉气引入到净化系统，通过除尘、冷却等一系列操作后，所形成的气体也会运往用气单元，进而循环使用继续生产副产物。

2. 电石生产控制存在的相关问题

生产企业应用集散控制系统虽能代替工作人员来控制电石生产流程，同时也能实时监测并调整参数系统，对电石生产的质量与安全性也能大幅度提高。但在应用的过程中，集散控制系统也存在一些问题，同时也需人工配合开展作业。如配料响应慢，集散控制系统无法及时获取电石原料的组分情况，再加上配料速度慢，也大大降低了电石炉的生产工作效率。而且由人工进行配料还会提高工作人员的工作强度，企业的人工成本也会增加，对工作人员的身体健康也会造成威胁。又如电极的升降，在生产电石期间，三相电流存在非线性耦合关系，企业应结合电极、耦合关系在炉内的深度来控制电极的上升和降低，这样电极的功率与电流也能处于稳定状态。不过在开展电石生产控制工作的过程中，集散控制系统无法有效掌控电极的升降，通常都是由工作人员结合自身的工作经验进行控制，这在很大程度上都会导致电极的升降不及时，其不但会影响电石的生产质量和产量，还会增加能源的损耗。此外，在电石生产的过程中还存在电极压放问题，工作人员需结合电石炉的工作情况以及电极长度等合理设置电极压放次数，而电极长度等生产参数又需工作人员亲自检测，在这一过程中极易出现偏差，其不仅会使电极压放次数不合理，还会对电石的生产作业造成很大的影响^[1] 。

2. 电石生产全流程一体化控制与优化对策

1. 优化方案

以某生产企业的电石生产流程控制为例，该企业采用的是三相圆形密闭电石炉，工作人员使用的是APC-Suite软件。该软件涵盖了很多功能组件，也具备了多元控制功能，应用APC-Suite软件完全能替代工作人员进行电石生产作业，而企业的电石生产控制工作也能向着智能化、现代化方向发展。该企业在电石生产全流程一体化控制中，工作人员采用了很多功能组件来制定优化方案。首先是APC-Adcon软件，其不仅具备多变量预测控制功能，还能同时管理并控制各种生产参数，随之电石的生产流程也能得到优化。其次是具备软测量功能的APC-Sensor软件，其可稳定控制电石的生产过程，而APC-iSYS平台由于具有模拟优化功能，所以不仅能降低电石生产能源的损耗，还能提高生产质量与效果。

2. 方案要点

首先是对配料的管控，由于集散控制系统无法及时获取配料，而电石生产仍是以人工配料为主，这不仅会加大工作人员的工作量，配料还易受人为因素的影响而出现失误问题。所以工作人员可借助APC-Suite软件自动控制配料。在APC控制系统的作用下不仅能获取仓进料等参数，还可结合料仓的下料情况科学排序配料需求，结合系统设定配料比与料位需求合理计算料仓的配料量，通过将配料量信号输送到配料系统也可结合实际需求精准配料，再借助打料操作也能进行自动配料。在此期间，如若刮板参数存在异常情况，APC控制系统也能自动采取应急预案及时调整料仓，这在很大程度上也能确保诊断与维修期间的配料系统可以稳定运行，而电石生产也能拥有足够的原料配料。其次是对电极升降的控制问题，APC控制系统带有电极升降控制器，其不仅能管控三相电极，还能提高电极做功的稳定性，再根据电石炉的工作情况也能合理计算电流、电压等参数信息。依据三相电极的耦合关系与规格参数，分析电石炉工作期间电极长度的变化也能了解三相电极的升降需求，这样APC控制系统也能自动控制电极的升降情况

^[2] 。

结束语：

总而言之，在生产电石的过程中由于集散控制系统的智能化程度较低，所以其无法满足电石生产的安全性标准，要想实现电石生产全流程的一体化控制，生产企业还可采用APC-Suite软件，科学配置配料并控制电极的升降，APC控制系统可完全替代人工操作，这不仅能优化电石生产全流程的控制，还能最大限度的提高电石生产的质量和产量。

参考文献：

[1] 高智祥. 电石生产全流程一体化控制与优化[J]. 化工管理,2021(4):163-164.

[2] 富琛,张树吉,金晓明,等. 电石生产全流程一体化控制与优化策略[J]. 自动化仪表,2018,39(8):23-26.