趙永遠 辛紹兵

組合式把持器電石爐自90年代從挪威埃肯公司引進以來，在中國經(jīng)過多年的消化吸收，結(jié)合國內(nèi)的原材料質(zhì)量、人員操作水平、設(shè)備制造能力、土建設(shè)計及施工水平，業(yè)內(nèi)人士進行了多方探索和改進，克服了原來設(shè)計中存在的諸多問題，如電極裸露部分過多，電耗較高，三個變壓器非等邊三角形排布，使用過程中因電流分布不均而使角區(qū)電流密度大，易燒壞導(dǎo)電筋板等，逐漸成為密閉電石爐的主流工藝趨勢，工藝設(shè)計和設(shè)備制造已完全國產(chǎn)化，而且呈現(xiàn)爐型大型化、節(jié)能化的趨勢。但是，由于行業(yè)還沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標準，如何在設(shè)計初期優(yōu)化工藝參數(shù)，將生產(chǎn)實際中發(fā)現(xiàn)的問題解決掉就成為項目建設(shè)單位和設(shè)計人員需要優(yōu)先慎重全面考慮的事情。本人結(jié)合在密閉電石爐從事技術(shù)及生產(chǎn)管理工作多年的經(jīng)驗，在我公司新建30萬噸/年密閉電石綜合利用示范項目中，進行了一些的探索和改進，與行業(yè)人士進行交流學(xué)習(xí)，主要的做法如下：

1、在工廠總體設(shè)計中和總圖布置上進行優(yōu)化。根據(jù)生產(chǎn)工序的排列上，首先要考慮縮短物流路線，優(yōu)化設(shè)備及工藝布置；其次要考慮功能區(qū)劃分明，便于環(huán)境治理；第三要考慮原料和成品的貨運物流暢通有序，廠區(qū)的環(huán)形道路要互連互通，減少貨運轉(zhuǎn)運次數(shù)；第四，由于電石生產(chǎn)具有高溫、粉塵相對較大、崗位隨時不能離人的特點，在使用功能上要多為生產(chǎn)人員進行人性化設(shè)計考慮，如多設(shè)置送飯點、合理的盡可能多的設(shè)置廁所、消防、綠化、降噪設(shè)施、寬敞的操作間和行走通道等。在生活設(shè)施上舍得投入，才能在投運后穩(wěn)定人心，方便生產(chǎn)和生活。第五，在污染治理上要舍得投入。在對設(shè)備及運輸通廊進行全面密封情況下，合理布置除塵設(shè)施，精心計算各揚塵點所需風量、風壓；根據(jù)不同的使用溫度、介質(zhì)，選用合理的過濾風速和布袋材質(zhì)。

2、優(yōu)化工藝參數(shù)。通過參觀學(xué)習(xí)國內(nèi)各生產(chǎn)廠家的裝置，結(jié)合各家的設(shè)計參數(shù)和實際使用效果，進行工藝參數(shù)優(yōu)化，確定合適的電極直徑、極心圓直徑、爐體及爐蓋高度、加料管個數(shù)及分布、加料管深入爐內(nèi)長度、變壓器的合理參數(shù)。

挪威?？系臓t型參數(shù)在使用中發(fā)現(xiàn)：存在電極直徑設(shè)計較大，相應(yīng)的極心圓直徑也大，爐膛深度深，爐蓋高度低等問題以及對使用原料要求高，適合于精料。我們結(jié)合德馬克爐型的參數(shù)進行了優(yōu)化，適當調(diào)小電極直徑、增加爐蓋高度，使其適應(yīng)國內(nèi)原料和操作習(xí)慣。

使用中還存在：爐膛中心布料不足，布料器長度短，不利于降低爐內(nèi)溫度。我們將布料器加長200mm，數(shù)量由12根增加到15根，使中心布料更加均勻，有利于減少弧光和輻射熱，降低料面溫度。

使用中還發(fā)現(xiàn)：?？蠣t型由于三個變壓器分布距離不等，短網(wǎng)長度不同，因集膚效應(yīng)和中心部位散熱不良導(dǎo)致角區(qū)和外圍短網(wǎng)上的電流分布不平衡，經(jīng)測試相差達30%左右，如操作中存在三相電極擺放不合適時差異更大。這樣極易導(dǎo)致角區(qū)的接觸元件因電流過大燒毀筋板甚至電極殼的事故，需要停爐檢修，重新安裝接觸元件，嚴重時或者電極長度過長則需要炸掉電極，重新焙燒電極。為解決此問題，我們設(shè)計布置變壓器位置使其呈等邊三角形均布，同時，將傳統(tǒng)的12組元件改成16組，降低了每組元件上流過的電流，并應(yīng)用跳相技術(shù)改變導(dǎo)電銅管布置方式，使角區(qū)和外圍的電流在理論上均勻化。另外，?？蠣t型的電流電壓比值小，在原料質(zhì)量較好的情況下，電極能深入料層內(nèi)，裸露部分就少，電爐電耗就會下降；而國內(nèi)普遍的原料質(zhì)量達不到此爐型的要求，這樣電極就很難深入料層內(nèi)，裸露部分增加，料面溫度高，電爐電耗就會增加。為適應(yīng)國內(nèi)原料可以將電流電壓比值適當提高，以達到電極更好深入料內(nèi)，降低溫度和電耗的效果。

3、主要應(yīng)用的新技術(shù)介紹：

在我們的項目中總結(jié)了使用中存在的問題后，有針對性地提出了有效整改措施，主要有：

（1）進行了主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將變壓器等邊三角形排布，并盡量靠近爐子，減少短網(wǎng)長度，降低電耗；

（2）采用110KV進線入爐，取消了星/角轉(zhuǎn)換。榆林地區(qū)110KV進線的電價要便宜2分多，可以降低生產(chǎn)成本；以往的35KV進線都有星/角轉(zhuǎn)換，如在110KV進線中設(shè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，造價很高，且系統(tǒng)運行的可靠度差；星接運行主要是在開爐階段為了降低入爐電壓便于調(diào)節(jié)爐況和焙燒電極時使用，正常生產(chǎn)中不會用的，取消轉(zhuǎn)換開關(guān)后，我將爐變的起檔電壓從100V開始，在開爐階段和焙燒時利用電極深入長度和爐料電阻來調(diào)節(jié)即能達到目的；同時，還減少了因倒換開關(guān)的停電次數(shù)和時間。

（3）利用專用燒穿變壓器維護爐眼，取消以往的從爐變一相引出燒穿器電源的做法。正常維護爐眼需要電流在5000A左右，維護爐眼時很容易因三相不平衡而導(dǎo)致某相電極上下波動較大現(xiàn)象，給操作帶來很大困難，而且在爐子停爐情況下無法維護爐眼。使用專用燒穿變壓器不會存在三相不平衡現(xiàn)象，隨時可以根據(jù)需要維護爐眼，但是關(guān)鍵是要選擇合適的變壓器參數(shù)，使其有足夠的弧長，滿足維護爐眼的需要。

（4）根據(jù)神木地處沙漠風沙較大的自然條件，對電石爐所用冷卻水進行軟化處理，采用封閉式冷卻塔。這樣，一方面軟水去除了金屬離子，不會結(jié)垢，冷卻水系統(tǒng)封閉運行也避免了環(huán)境中的沙塵帶入系統(tǒng)的可能，徹底凈化了水質(zhì)，保證了設(shè)備的冷卻效果，延長了設(shè)備使用壽命。過去使用的循環(huán)冷卻水一般只采用加藥及殺菌滅藻，沒有使用軟水，在電石爐的高溫條件下運行時經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)爐蓋底板全部燒壞，結(jié)成的厚厚的水垢層變成底板的情況，冷卻效果極差，經(jīng)常出現(xiàn)爐蓋設(shè)備漏水的事情，給安全生產(chǎn)和開車率帶來極大的危害。

（5）降低水套底座的高度和加長料管的長度。埃肯爐型的水套底座高度較高，電極落到下限時的裸露部分仍很多，布料器長度短，這樣料面及爐氣溫度就高，爐氣溫度很難降低到600度以下，一般在650-700度。為解決此問題，我們將水套底座高度降低200mm，將布料器長度增加200mm，就能有效減少電極的裸露和降低爐氣溫度。

（6）電爐無功補償采用國家智能電網(wǎng)推薦的SVG先進技術(shù)。隨著電石爐容量的逐步大型化，其自然功率因數(shù)會降低的，為達到提高入爐有功功率，降低無功消耗，提高功率因數(shù)，必須進行電容補償。傳統(tǒng)的高壓電容補償后雖然力率達到0.90以上，供電局不會罰款，但是補償?shù)氖请娋W(wǎng)，入爐有功功率不能提高；中壓電容補償可以部分補償?shù)綘t子上，但是需要的電容量很大；低壓電容補償直接可以補償?shù)綘t子，提高入爐電壓和有功功率，但是補償容量更大，補償導(dǎo)線在短網(wǎng)上連接很不容易，使用中存在電容衰減很大，如果電爐大修時間長，再次投運后衰減的更厲害，使用維護的工作量很大。我們綜合各種補償?shù)膬?yōu)缺點后，采用中低壓聯(lián)補的方法，具體分配比例為中壓補償容量占三分之二，低壓補償占三分之一的方式，采用國家智能電網(wǎng)推薦的動態(tài)補償?shù)腟VG先進技術(shù)。該補償具有如下優(yōu)點：保證電石爐在任意工況下，功率因數(shù)始終達到0.95以上；具備連續(xù)快速調(diào)節(jié)入爐電流、電壓的能力；有分相調(diào)節(jié)能力，在任意工況下使短網(wǎng)三相電壓平衡；動態(tài)跟蹤性能好，不過補，可以濾除各次諧波。

（7）對環(huán)形加料機進行改造。?？蠣t型設(shè)計的爐頂環(huán)形加料機刮板氣缸在加料機內(nèi)部，由于溫度較高，氣缸密封材料易燒壞，影響使用效果；使用三組傳動裝置，因加料機直徑較大，傳動裝置負荷大，運行中經(jīng)常出現(xiàn)故障。我們將刮板氣缸外置就可以有效延長氣缸壽命，減少檢修次數(shù)；增加三組平衡裝置，這樣設(shè)備整體的平衡性能增加了，傳動裝置的負荷就會明顯減小，設(shè)備整體的變形量小了，壽命會大為延長。

（8）對關(guān)鍵運輸線采用雙線工藝，膠帶機一用一備，可以隨時切換，有效保證生產(chǎn)運行。使用蘭炭生產(chǎn)電石有利有弊，利大于弊，蘭炭比電阻高，活性好，固定碳含量高，有利于電極深入料內(nèi)，且價格低；但是其燃點低，烘干后的儲存及運輸中容易發(fā)生自燃現(xiàn)象，易發(fā)生燒毀運輸膠帶的情況，給生產(chǎn)帶來影響。除了在生產(chǎn)管理上采取密封料倉，隔絕空氣減少自燃、膠帶上用水降溫等措施外，對關(guān)鍵運輸線雙線工藝很有必要， 有效減少因原料供應(yīng)不上而導(dǎo)致的電石爐降負荷或者停爐的事故。

綜上所述，我們在建的30萬噸/年密閉電石綜合利用示范項目從工廠布置、工藝路線設(shè)計、設(shè)備性能、安全環(huán)保等方面吸取了以往運行中出現(xiàn)的各種問題，經(jīng)過詳細論證后進行了有針對性的有效改進，力圖避免和解決實際生產(chǎn)中的制約因素，使設(shè)計更加合理，使用更加方便，以期達到確保安全環(huán)保、穩(wěn)定長周期運行、節(jié)能循環(huán)利用、使?？蠣t型適應(yīng)國內(nèi)實際情況，更好發(fā)揮作用的目的。

項目2012年底逐臺投產(chǎn)至2013年6月底全部投產(chǎn)后的使用效果良好，在全是新員工的情況下，入爐有功功率能保持在27000KVA左右最高達30000KVA，單爐日產(chǎn)最高240噸，平均日產(chǎn)200噸，質(zhì)量平均在290L/Kg，電爐電耗在3050--3100KWh/t，全廠平均動力電耗在150KWh/t以下，并于2014年6月順利完成72小時性能考核及單項驗收。當然，隨著人員對設(shè)備認識和掌握程度的加深以及操作水平的逐步提升，設(shè)備潛力將得以逐步挖掘，有功功率穩(wěn)定在31000KWA以上，產(chǎn)量還有提高的空間，相應(yīng)的電耗下降空間還很大，還要加強原材料進廠質(zhì)量的把關(guān)工作，進一步加強生產(chǎn)管理使裝置更好發(fā)揮作用。本文但愿能起到拋磚引玉的作用，熱切盼望得到同行的幫助和指導(dǎo)，以便提高自身水平。