淺析降低電石爐電極消耗的措施

申孝春，高 剛

（陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

電石爐作為電石生產(chǎn)的核心設(shè)施，其主要工作原理是在電石爐內(nèi)部通過(guò)電極在電流作用下形成電弧，通過(guò)電弧產(chǎn)生的高溫將電石爐內(nèi)原材料之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，通過(guò)2000-2200攝氏度的高溫作用下形成電石。因此對(duì)電石爐內(nèi)電極進(jìn)行管理是進(jìn)行電石爐管理的主要內(nèi)容，從而對(duì)電極消耗的管理，降低其消耗量就成為衡量電石爐運(yùn)轉(zhuǎn)能力與工作水平的關(guān)鍵指標(biāo)。從當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，造成電極糊消耗較大的主要原因還是因?yàn)殡姌O糊質(zhì)量不高、電極管理不當(dāng)、原材料成分、成品電石質(zhì)量以及電石爐運(yùn)作能力等的影響。

電石爐生產(chǎn)工作過(guò)程中所使用的的持續(xù)性自焙電極是通過(guò)預(yù)置的電極筒電極糊，經(jīng)過(guò)一系列的熔化最終產(chǎn)生的。電極糊是自焙電極的唯一補(bǔ)充原材料，在電石爐內(nèi)部工作過(guò)程中不斷在焙燒中進(jìn)行持續(xù)性消耗，可以在高達(dá)三千攝氏度的高溫下持續(xù)工作，其具有較好的導(dǎo)電以及導(dǎo)熱等性能特點(diǎn)，并且其耐腐蝕性以及機(jī)械強(qiáng)度都比較好。在電石生產(chǎn)過(guò)程中，降低電極消耗量，不僅僅是減少電極糊損耗的數(shù)值問(wèn)題，還能夠直接體現(xiàn)出對(duì)電石爐整體的管理能力與水平，體現(xiàn)出整個(gè)電石企業(yè)的技術(shù)能力，對(duì)于整體電石產(chǎn)出的經(jīng)營(yíng)效益、推動(dòng)企業(yè)持續(xù)性發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電石爐電極消耗偏高的因素

1.1 電極糊質(zhì)量

電極糊的質(zhì)量高低直接會(huì)對(duì)電極消耗產(chǎn)生影響，對(duì)電石爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)更是會(huì)有一定的影響。其中灰分的含有量是一項(xiàng)重要的關(guān)鍵指標(biāo)，該項(xiàng)指標(biāo)直接影響到電極的焙燒導(dǎo)電能力、抗氧化水平以及消耗高低等。在進(jìn)行電極糊選擇的時(shí)候，對(duì)電極糊中灰分含量的關(guān)注極其重要。灰分含量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致電極焙燒力度不足，但是灰度太高又容易形成電極硬斷故障，不管怎樣都會(huì)影響到電極的消耗速度。因此電極糊的質(zhì)量問(wèn)題影響電石爐電極消耗偏高的因素之一。

1.2 電極糊柱高度

電極糊柱的高度指的是電極自導(dǎo)電位置上部開(kāi)始到電極糊高度控制線以下之間的范圍中電極糊的高度。電石爐中最合理的電極糊柱高度應(yīng)該控制在3.5m～4.5m 的范圍以?xún)?nèi)，電極糊在其單位面積上所承受的壓力通常為0.35kg～0.45kg 之間。

正常情況下，電極糊柱在單位面積中所耐壓能力，根據(jù)其原料粒度的不同而有所差異，這也是導(dǎo)致電極消耗較高的主要原因之一[1]。過(guò)高的添加電極糊柱，不僅僅會(huì)造成電極把持器因?yàn)樨?fù)荷增高影響安全生產(chǎn)，還會(huì)造成電極殼內(nèi)部液化，出現(xiàn)在電極糊焙燒的時(shí)候產(chǎn)生粒折問(wèn)題，再次進(jìn)行電極糊柱增加就很容易造成電極糊因正常燒結(jié)工作受到破壞而導(dǎo)致電極消耗的增加。

但是如果電極糊柱高度不夠的話，也會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)過(guò)度，導(dǎo)致電極殼的內(nèi)部因燒結(jié)過(guò)度而降低抗拉強(qiáng)度，引發(fā)電極硬斷故障；電極糊柱高度不夠，造成單位面積上壓力不夠，電極的燒結(jié)密度隨之降低，必然形成電極消耗的升高。

1.3 電極入爐深度

電石爐是電極管理工作的關(guān)鍵所在，也就是我們常說(shuō)的對(duì)三相電極的管理。電極在電石爐中到的入爐深度指的就是在電石爐內(nèi)部中插入的長(zhǎng)度，這是電機(jī)工作中隱秘的位置。根據(jù)當(dāng)前電石爐中電極長(zhǎng)度插入的判斷，并沒(méi)有更為精確的儀器或控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行精準(zhǔn)判定，還是要人工經(jīng)驗(yàn)加上相關(guān)輔助工具探測(cè)進(jìn)行評(píng)判，需要結(jié)合電壓負(fù)荷以及電極長(zhǎng)度，再結(jié)合具體電機(jī)工作情況進(jìn)行電極的消耗計(jì)量。

電極入爐深度的多少與電極糊的消耗之間具有正比例關(guān)系，理論上來(lái)說(shuō)，電極入爐深度應(yīng)當(dāng)根據(jù)廠區(qū)內(nèi)電石爐的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作環(huán)境等，加上管理手段的影響因素進(jìn)行實(shí)地切合實(shí)際的電極管理方式制定[2]。在進(jìn)行電極入爐深度管理上，不能始終依靠著入爐深度越長(zhǎng)工作越穩(wěn)定的思維，入爐長(zhǎng)度過(guò)多會(huì)造成冶煉能力熱失衡，爐料下沉速度受到影響，致使反應(yīng)區(qū)功率不夠，電石產(chǎn)量、效率以及質(zhì)量都會(huì)受到一定影響。

1.4 原材料及產(chǎn)成品質(zhì)量

1.4.1 原材料質(zhì)量

電石生產(chǎn)過(guò)程中用到的原材料品種眾多，各種相應(yīng)的需求指標(biāo)均不相同，假如炭原料中有著較高的揮發(fā)成分的話，就會(huì)非常容易造成電極腐蝕過(guò)快，加快電極的消耗速度。

表1 炭原料理化指標(biāo)含量表

就當(dāng)前我國(guó)內(nèi)部電石爐最常用到的炭原料成分來(lái)看，主要還是具有較高揮發(fā)分的蘭炭以及無(wú)煙煤使用最多，因?yàn)槭徒怪泻休^高成分的SO2，因此不能被用來(lái)進(jìn)行電石的生產(chǎn)原料。炭原料中的揮發(fā)分，指的是相對(duì)溫度較低的碳?xì)浠旌衔?，較多的運(yùn)用揮發(fā)分含量高的炭原料，不僅僅會(huì)容易導(dǎo)致電石爐爐料形成結(jié)板，還會(huì)加劇對(duì)電極的腐蝕以及消耗，造成電極消耗增高。因此，如果生產(chǎn)廠家較多的是使用蘭炭以及無(wú)煙煤作為原材料的時(shí)候，要重點(diǎn)關(guān)注炭材的配比參數(shù)問(wèn)題，通過(guò)使用合理的電氣操控指數(shù)，尤其是進(jìn)行合理的電極入爐深度管控，降低對(duì)電極的消耗目的。

1.4.2 產(chǎn)成品質(zhì)量

電石成品的質(zhì)量是對(duì)電石爐工作效果的最真實(shí)反映。電石產(chǎn)量質(zhì)量較高，表明電石爐的溫度高，電極入爐深度正常，電石爐內(nèi)部熱分配合理，電石爐運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)良好；但是如果電石的產(chǎn)成品質(zhì)量不佳，電石質(zhì)量越低越表明電石爐中電極入爐深度控制不合理，電石爐內(nèi)部熱度分配不夠科學(xué)、造成電石爐內(nèi)部溫度不穩(wěn)定，形成電極消耗增加。

電石在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)是需要大量熱量供應(yīng)作為供給的，電極中的碳成分會(huì)參與到電石爐內(nèi)部生產(chǎn)過(guò)程的反應(yīng)當(dāng)中，因此在進(jìn)行碳元素比例的時(shí)候要進(jìn)行充分的考慮[3]。當(dāng)在高溫、高運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作的時(shí)候，電石爐內(nèi)部中碳元素足夠，就會(huì)較少的消耗電極，但是如果碳元素不充足，產(chǎn)品質(zhì)量不高的話，就會(huì)加快電極消耗。

1.5 電石爐作業(yè)管理

電石爐在日常工作中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)樵O(shè)施質(zhì)量或生產(chǎn)事故所導(dǎo)致的電石爐停爐現(xiàn)象不可避免，就算是計(jì)劃性的停爐保養(yǎng)維護(hù)也是非常困難的。因?yàn)橥t將會(huì)對(duì)電石爐造成不利影響，造成電石爐電極氧化或粘連形成電極硬斷，尤其是當(dāng)停爐處理漏水問(wèn)題的情況是，會(huì)造成電極嚴(yán)重的浸泡；另外經(jīng)常性的開(kāi)門(mén)檢查電極入爐深度會(huì)進(jìn)行表面硬殼處理也會(huì)影響爐內(nèi)溫度，較多空氣的進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致電石爐內(nèi)部一氧化碳濃度下降，形成電極表面氧化。

2 降低電石爐電極消耗的措施

2.1 嚴(yán)控電極質(zhì)量

在進(jìn)行電石爐生產(chǎn)過(guò)程中，要嚴(yán)格把控電極糊的質(zhì)量問(wèn)題，保證電石爐能夠持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)作。盡量選用碳含量較高、揮發(fā)分較低并且灰分較低的電極糊，通過(guò)電極糊質(zhì)量的提高滿足電石爐運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。在實(shí)際工作環(huán)境中，嚴(yán)格把握電極糊質(zhì)量，通過(guò)加強(qiáng)與供應(yīng)廠商的技術(shù)交流，依照自身企業(yè)實(shí)際電石爐的體積、操作能力、裝配情況等，再依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行電極糊質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的確定，明確規(guī)范的質(zhì)量檢驗(yàn)流程與標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行全面的檢驗(yàn)報(bào)告，降低因?yàn)楣?yīng)商或其他因素造成的質(zhì)量問(wèn)題。

2.2 提高電極操作管理

電極是電石爐工作的核心部件，因此加強(qiáng)對(duì)電極的操作管控十分重要，要加強(qiáng)對(duì)電極消耗的管理，當(dāng)電極處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，電石爐溫度穩(wěn)步上升、電石產(chǎn)成品質(zhì)量較穩(wěn)定以及出爐操作較為順利的情況下，避免進(jìn)行壓放時(shí)間的縮短及改變，更要杜絕在電壓不穩(wěn)定、電流過(guò)大或出爐狀態(tài)不穩(wěn)定的時(shí)候進(jìn)行電極壓放頻率的改變操作。要定時(shí)對(duì)電極糊進(jìn)行補(bǔ)充，科學(xué)的進(jìn)行電極糊柱高度的管控，降低因電極糊柱高度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致的電極糊焙燒粒折或燒結(jié)現(xiàn)象，造成電極消耗量的增加[4]。還要重視進(jìn)行電極焙燒時(shí)候溫度的改變，注意實(shí)時(shí)監(jiān)控電極筒上方煙氣的顏色情況。加強(qiáng)監(jiān)督管理，多巡查、多分析，及時(shí)關(guān)注是否存在事故發(fā)生的趨勢(shì)，降低電極事故發(fā)生概率。加強(qiáng)電極電壓管理，做好負(fù)荷控制管理，降低電極消耗速度。

2.3 提升原材料成分管理

電石爐運(yùn)行狀況的好壞與原材料的質(zhì)量息息相關(guān)，原材料的質(zhì)量高低、配比是否合理都直接會(huì)影響到電極的消耗程度。因此，在進(jìn)行電石爐原材料選用以及參數(shù)配比的時(shí)候，要提升原材料的質(zhì)量層次，減少原材料中雜質(zhì)含量，切實(shí)嚴(yán)格控制水分、力度以及氧化鎂的含量等，在進(jìn)行投入電石爐之前，進(jìn)行合理有效的原料配比。提升炭原料的質(zhì)量把控，盡量使用含碳量高、灰分及水分低的炭材，降低對(duì)電極的侵蝕，降低電極消耗量。

2.4 加強(qiáng)電石爐作業(yè)監(jiān)管

一方面，要重視對(duì)電石爐操作人員的技能培訓(xùn)工作，依照最新的電極糊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，及時(shí)掌握最新的標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)容，不斷完善企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)流程與體系構(gòu)建，強(qiáng)化技術(shù)管理，降低與先進(jìn)技術(shù)之間電極糊消耗的差距[5]。通過(guò)培訓(xùn)管理工作，提升操作人員的技能水平，保證電石爐的穩(wěn)定運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表現(xiàn)；另一方面，在電石爐運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，形成良好的電石爐操作管理流程，構(gòu)建高配比、高效率、高溫度低能耗的電石爐操作管理規(guī)范，切實(shí)解決電石爐電極消耗較高的問(wèn)題。通過(guò)各種電石爐操作參數(shù)的優(yōu)化，形成嚴(yán)格的精細(xì)化管理制度。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，盡管電極并不是電石生產(chǎn)中主要的原材料，但是其在輔助運(yùn)行材料中占有重要地位，盡管企業(yè)相應(yīng)成本支出并不多，約占到總成本支出的百分之二左右，但是對(duì)于保證電石的生產(chǎn)效率，維持持續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)流程具有重要作用。對(duì)電石企業(yè)進(jìn)行提質(zhì)增效、提高生產(chǎn)穩(wěn)定性具有重要作用，是保證整個(gè)電石生產(chǎn)流程穩(wěn)定、持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容。深入分析電石爐電極消耗偏高的影響因素，及時(shí)采取有效的管理措施，能夠有效提升電石生產(chǎn)效率以及電石成品質(zhì)量，對(duì)維護(hù)電極安全運(yùn)行，降低電極損耗，提高電石生產(chǎn)效率，推進(jìn)企業(yè)持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展意義重大。