麻林偉，李廣民，牛紅亞，呂俊杰，李曉鵬

（1.中平能化集團汝州電化有限公司，河南 平頂山 467500；2.重慶科技學(xué)院 重慶400050）

電石爐屬高能耗設(shè)備，電能消耗占綜合成本的比重較大。近年來，國家相繼出臺了《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件》等政策，提高電石行業(yè)準(zhǔn)入門檻，促使電石行業(yè)向密閉化、大型化、環(huán)?；?、自動化方向發(fā)展。但是，大型密閉電石爐電極事故時有發(fā)生，電極事故的發(fā)生不僅造成能耗增高、生產(chǎn)指標(biāo)降低，而且涉及電石爐安全生產(chǎn)問題。因此，確保密閉電石爐穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)及安全運行，已成為電石行業(yè)關(guān)注的重要課題。

中平能化集團汝州電化有限公司45萬t/a電石項目采用國家“十一五”電石行業(yè)節(jié)能減排重點推廣技術(shù)，2009年，籌建8座30 MVA電石爐，2013年5月，3#30 MVA電石爐在正常運行過程中發(fā)生電極硬斷事故，停電處理斷電極后，送電焙燒電極，連續(xù)發(fā)生電極掉塊、軟斷等事故。經(jīng)采取措施后，確保了電石爐穩(wěn)定安全高效運行。

1 電極軟硬斷事故現(xiàn)象

中平能化集團汝州電化公司3#30MVA電石爐于2012年3月開爐運行，2013年5月3日，該爐由于出爐跟不上，造成料面溫度較高（溫度檢測顯示為800～900℃），爐況運行不穩(wěn)定，電極的焙燒速度大于消耗速度（電極過焙燒），工作端長度加長。6月3日12時，電極發(fā)生硬斷事故（當(dāng)時電石爐運行負荷不到2.2萬VA）。迅速停電檢查，發(fā)現(xiàn)斷裂電極長度約一千二百毫米，組織人員把斷裂的電極炸碎扒出。5月4日9時，開始四相焙燒電極，經(jīng)過十余個小時焙燒完畢，正常運行時，又連續(xù)發(fā)生電極掉快、軟斷事故。由于發(fā)現(xiàn)事故及時，未造成電石爐安全事故。電極硬斷、掉塊及漏糊等事故造成爐況運行不穩(wěn)定，電耗增高，電石發(fā)氣量不穩(wěn)定。

2 電極事故原因分析

全密閉電石爐自焙電極常見的電極事故主要有電極硬斷、電極軟斷、電極漏糊、電極掉塊、過燒、欠燒及電極筒內(nèi)爆炸等。全密閉電石爐電極事故的發(fā)生，不僅影響電石爐穩(wěn)定運行、電石能耗增高，而且，涉及電石爐安全運行問題，特別是電極軟斷事故，若電極筒內(nèi)大量的熔化電極糊流入爐膛，造成爐氣無法排出，加之爐內(nèi)大量的氫氣超標(biāo)，就會發(fā)生電石爐爆炸事故。電極糊質(zhì)量指標(biāo)見表1。

表1 兩地供應(yīng)電極糊質(zhì)量指標(biāo)

表1為該公司使用的2種電極糊的質(zhì)量指標(biāo)。

從質(zhì)量指標(biāo)的分析比較，可以看出B廠電極糊灰分、揮發(fā)分較高，固定碳較低，比電阻較大，電極糊消耗較快 （本次電極消耗過慢的主要因素是出爐操作跟不上及停開爐頻繁），焙燒好的電極發(fā)脆、容易硬斷及出現(xiàn)燒結(jié)不好現(xiàn)象，降低了電極使用強度。另外，揮發(fā)分偏高，電極焙燒速度較慢，焙燒過程中，粗、細顆粒容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象。該公司8座電石爐中，1#～3#爐用B廠生產(chǎn)的電極糊，其余電石爐用A廠電極糊。正常運行中，1#～3#爐電極消耗明顯加快，焙燒跟不上消耗，說明B廠電極糊存在質(zhì)量問題（配比不當(dāng)）。

（1）電極硬斷事故分析。根據(jù)3#爐用的B廠電極糊質(zhì)量指標(biāo)，電極糊灰分較高，燒結(jié)的電極糊強度較低，出現(xiàn)發(fā)脆現(xiàn)象，加上近段電石爐出爐操作跟不上，料面溫度較高（800～900℃），設(shè)備故障率高，頻繁停開爐，造成電極過焙燒及氧化現(xiàn)象。

根據(jù)電極內(nèi)部溫度分布及應(yīng)力分布分析[1]，電極內(nèi)外部的溫度分布與電極電流的超膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)、電極壓放頻率、爐內(nèi)溫度等因素有關(guān)。超膚效應(yīng)使電極截面的面積電流從中心到周邊逐漸增大；鄰近效應(yīng)是該電極鄰近另根電極的部位面積增大，也就是說容量越大的爐型，鄰近效應(yīng)和超膚效應(yīng)越明顯，電極內(nèi)外部溫差越大，靠近爐心側(cè)電極面積高于外側(cè)，其溫度也高于外部。電極內(nèi)外部溫度分布的差異，受爐內(nèi)電磁力、機械力及微觀結(jié)構(gòu)差異的影響，由此導(dǎo)致電極內(nèi)部的應(yīng)力分布不均和變化。電極的熱應(yīng)力隨電流周期波動的次數(shù)增加而增加，當(dāng)電極內(nèi)外部應(yīng)力超過電極的極限強度，就發(fā)生了電極硬斷事故。

（2）電極軟斷事故的分析[2]。表2為電極糊物理特性及電阻率與溫度的對應(yīng)關(guān)系表。

表2 電極糊物理特征及電阻率與溫度的關(guān)系

根據(jù)電極糊物理特征及電阻率與溫度的關(guān)系分析，電極糊在燒結(jié)過程中揮發(fā)物隨溫度的升高而下降，焙燒電極時，電極抗壓強度隨溫度的升高而增加[3]。

表3為電極焙燒速度對其性能的影響對應(yīng)關(guān)系表。

表3 電極焙燒速度對其物理性能的影響

根據(jù)電極焙燒速度對其物理性能的影響分析，電極的焙燒速度過快，將導(dǎo)致電極的孔隙率增大，電極的體積密度減小，電極強度下降，操作不當(dāng)，就會發(fā)生電極軟硬斷、漏糊等電極事故。

3 防止電極軟、硬斷事故的措施

3.1 電極糊質(zhì)量控制

電極糊的燒結(jié)與電爐參數(shù)、冶煉工藝水平及電極糊的質(zhì)量有著密切的關(guān)系。生產(chǎn)實踐中，當(dāng)其他情況相同時，電極出現(xiàn)消耗過快，經(jīng)常發(fā)生軟硬斷或者燒結(jié)不好，應(yīng)及時和電極糊廠家溝通，調(diào)整電極糊配比。對進廠電極糊要跟蹤取樣化驗，參照行業(yè)密閉電石爐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保電極糊的質(zhì)量穩(wěn)定。不同企業(yè)生產(chǎn)的電極糊要分開存放，保證電極糊不混入雜質(zhì)及灰塵，建立健全完善的質(zhì)量管理體系。

3.2 優(yōu)化停爐、開爐操作規(guī)程

停爐時，按照操作規(guī)程采取降檔位（負荷）停爐措施及盡可能防止電極氧化措施。送電時，盡可能把三相電極升高，防止大電流沖擊電極。新開爐焙燒電極按照送電工藝制度操作，防止電極焙燒速度過快，電極孔隙率增大，電極的體積密度減小，電極強度下降問題。

3.3 嚴格執(zhí)行電極管理制度

在正常生產(chǎn)中，加強電極使用維護管理，壓放電極堅持勤放、少放的原則；處理料面時，及時觀察電極燒結(jié)情況；提高電爐設(shè)備的作業(yè)率，降低熱停爐時間。壓放電極后，發(fā)現(xiàn)電極燒結(jié)不好及有冒煙現(xiàn)象，應(yīng)果斷迅速地降低負荷，必要時，停爐做進一步檢查處理。

4 結(jié)論

目前，大型電石爐尚不能完全杜絕電極事故，在生產(chǎn)實踐中，找準(zhǔn)電極發(fā)生事故的原因，采取有效措施，可以將電極事故的發(fā)生率大幅度降下來。

［1］趙乃成，張啟軒.鐵合金生產(chǎn)使用手冊.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］熊漠遠.電石生產(chǎn)及其深加工產(chǎn)品.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［3］蔣仁全.礦熱電爐電極發(fā)生事故的原因分析與對策措施.見21屆全國鐵合金學(xué)術(shù)研討會論文集.長沙.2012.147－252.