石 磊 祁瑞峰

我國的電石生產(chǎn)起步于二十世紀(jì)中葉，當(dāng)時(shí)的電石爐容量相對(duì)較小僅3000KVA，之后隨著以電石乙炔為原料的有機(jī)合成工業(yè)在我國興起，電石生產(chǎn)工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段。20 世紀(jì)80年代末大連重工從挪威引進(jìn)了25500KVA 電石爐技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上先后開發(fā)出了30000KVA、33000KVA 等各系列爐型，在國內(nèi)累計(jì)建成200 座以上?？闲碗娛癄t，成為國內(nèi)主流電石爐爐型。2007年中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)投資建設(shè)了12 臺(tái)容量為27000KVA電石爐，2009年全部建成投產(chǎn)，現(xiàn)已運(yùn)行10年。筆者結(jié)合?？蠣t操作手冊開爐的方法與實(shí)際開爐經(jīng)驗(yàn)談?wù)勲娛癄t大修后開爐過程控制。

1 開爐原理

密閉電石爐的開爐方法主要是在電石爐內(nèi)用碳素材料構(gòu)筑合適的電流回路，在爐底鋪設(shè)碳素材料，并用啟動(dòng)缸盛放碳素材料使之呈圓柱狀，以碳素材料為導(dǎo)體，結(jié)合電極、短網(wǎng)形成電流回路，從而使電石爐在不借助除變壓器外的其他能源的條件下，順利提升爐溫，進(jìn)而轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。對(duì)比2013年之前的開爐方法，這種開爐方法具有快速、穩(wěn)定、人工勞動(dòng)量少等突出優(yōu)點(diǎn)，值得推廣應(yīng)用。

2 開爐過程

2.1 開爐前準(zhǔn)備

電石爐開爐前所做的主要的準(zhǔn)備工作其實(shí)就是在爐膛內(nèi)構(gòu)筑電流回路、電石流通通道、砌筑假爐門的過程。

2.1.1 三相電極的電流回路建立

在爐底鋪設(shè)350mm 厚的碳素材料，制作3 個(gè)圓柱形啟動(dòng)缸，啟動(dòng)缸直徑1450mm，略大于電極直徑，高度取1500mm—1700mm，可根據(jù)開爐時(shí)的電極長度進(jìn)行確定。將3 個(gè)啟動(dòng)缸分別放置于電極正下方，啟動(dòng)缸內(nèi)用碳素材料填滿，并通過升降電極將啟動(dòng)缸內(nèi)的碳素材料壓實(shí)，為了加強(qiáng)碳素材料導(dǎo)電性，還可在啟動(dòng)缸內(nèi)埋入碳棒，從而構(gòu)筑A 相變壓器—1#電極—碳素材料—2#電極—B 相變壓器等三個(gè)三相電極的電流回路。這個(gè)步驟是整個(gè)開爐過程中最重要的一步，直接決定電石爐開爐是否能夠正常進(jìn)行，因此需格外關(guān)注。

2.1.2 電石流通通道建立

電石流通通道建立包括電極間通道和出爐通道兩部分，就是用紅磚砌筑一個(gè)中空的通道，磚與磚之間用黃泥涂抹密封，通道內(nèi)各放置一根圓木并用碳素材料塞滿縫隙，待電石爐送電升溫后，圓木碳化，體積縮小，就形成爐電極間通道和出爐通道，用于電石出爐。

2.1.3 電石出口的建立

為了避免爐料從爐門口流出，還要用紅磚砌筑一個(gè)假爐門，假爐門顧名思義就是一個(gè)假的爐門，砌筑假爐門主要原因是電石爐原有的爐門尺寸太大，填裝爐料后爐料會(huì)從爐門流出，因此需在爐內(nèi)用紅磚砌筑一個(gè)內(nèi)眼相對(duì)較小的爐門，可以將爐料封在爐膛內(nèi)。假爐門內(nèi)眼尺寸一般為高450mm、寬200mm。

2.1.4 電極把持器位置的校準(zhǔn)

圖1

電極把持器位置零點(diǎn)一般有兩種，一種是以電極升降缸活塞桿伸出長度為基準(zhǔn)，另一種是以護(hù)屏上沿與密封套上沿距離為基準(zhǔn)，這里的校準(zhǔn)是以第一種為基準(zhǔn)的。電極把持器位置校準(zhǔn)應(yīng)注意在準(zhǔn)確測量的基礎(chǔ)上，對(duì)把持器位置有效行程進(jìn)行確認(rèn)，因?yàn)橛锌赡艹霈F(xiàn)把持器位置超出行程后損壞測量裝置的現(xiàn)象。

圖1、圖2 為25500KVA 電石爐操作手冊中開爐時(shí)爐料布置的主視圖和電石流通通道的俯視圖。

2.2 開爐

2.2.1 裝爐

填加配比為62%的石灰、碳素材料混合料至與啟動(dòng)缸頂部基本平齊，并略低于啟動(dòng)缸。裝爐時(shí)應(yīng)注意電極外角料倉多投料，電極內(nèi)角料倉少投料，主要是為了避免電石爐中心投料過多，一方面會(huì)造成人工勞動(dòng)量增大，另一方面會(huì)造成爐內(nèi)粒度不均勻，從而造成電石爐開爐時(shí)的電阻分布不均勻，影響電極操作。

2.2.2 烘爐及電極焙燒

由于是大修后新開爐，爐墻中有部分水分需通過烘爐排出，用這種方法開爐可以在電極焙燒過程中利用爐內(nèi)溫度逐步提升進(jìn)行烘爐，不需要再進(jìn)行額外的烘爐作業(yè)，能夠有效減少人工作業(yè)。

圖2

電石爐各項(xiàng)準(zhǔn)備工作都完成后，將電極敦實(shí)在啟動(dòng)缸內(nèi)的碳素材料上，電石爐送電焙燒電極并提升爐底溫度。初送電時(shí)，由于電石爐內(nèi)碳素材料溫度較低，爐內(nèi)電阻過大，可能出現(xiàn)電流過小無法測量的現(xiàn)象，此時(shí)可適當(dāng)提升電石爐檔位，待電石爐內(nèi)出現(xiàn)可測電流后再逐步降低至最低檔位。降檔原則是保持一次電流不超過10A，在保證安全啟動(dòng)的前提下盡快提升回路溫度。始終保持電極處于敦實(shí)狀態(tài)，隨著爐內(nèi)碳素材料溫度逐漸升高，電石爐爐內(nèi)電阻會(huì)逐漸減小，電流、負(fù)荷都會(huì)升高。當(dāng)電極下降至最低位置后，可停電提電極在啟動(dòng)缸內(nèi)加碳，加碳后繼續(xù)敦實(shí)電極。

大約經(jīng)過兩天時(shí)間，電極焙燒成熟，電石爐烘爐任務(wù)也同步結(jié)束，電石爐開始投料，一邊提升電極把持器位置，一邊提升電石爐檔位，而電石出爐工作也從這時(shí)開始了。

2.2.3 電石出爐

電石初次出爐一般按照經(jīng)驗(yàn)耗電量決定是否出爐，一般電石爐耗電量達(dá)到11—15 萬KW 就可以開始首次出爐，當(dāng)然也有眼觀爐眼情況決定是否出爐的情況，中鹽吉蘭泰電石廠電石出爐一般是在電石爐好電量達(dá)到11萬KW 以上同時(shí)觀察爐眼是否冒煙決定是否出爐。首次出爐時(shí)將爐眼內(nèi)的殘余木頭取掉，扒出出爐通道內(nèi)的蘭炭，用鋼釬捅眼即可出現(xiàn)噴火現(xiàn)象，偶爾會(huì)夾帶出部分反應(yīng)不完全的電石。出爐初期需三個(gè)爐眼輪流出爐，出爐時(shí)間間隔一般為1.5 小時(shí)。出第二輪出爐時(shí)由于爐眼處已有電石，可以用燒穿器燒開爐眼進(jìn)行出爐。第一輪出爐時(shí)需注意出爐的主要目的是卸掉爐內(nèi)壓力，不可深挖硬掏，之后出爐時(shí)需注意避免破壞出爐通道，出爐通道坍塌可能會(huì)造成出爐困難。

出爐前期一般不需要吹氧作業(yè)，通過燒穿器燒眼可打開爐眼，當(dāng)然如果出爐不順暢也可進(jìn)行適當(dāng)吹氧，但必須注意不能深捅，避免破壞爐內(nèi)料層結(jié)構(gòu)，造成出爐異常困難。一般進(jìn)行三輪出爐且出爐情況相對(duì)較好時(shí)，就可以繼續(xù)提升電石爐負(fù)荷。

按照經(jīng)驗(yàn)來看，最初出爐的前兩天相對(duì)來說是比較困難的，主要是由于電石爐在不斷蓄積爐溫，熔池內(nèi)的高溫會(huì)快速向周圍爐料傳遞，此時(shí)最好能夠避免停電，因?yàn)橥ｋ姇?huì)使出爐工作變得更加困難。當(dāng)電石爐爐溫蓄積充足后，電石爐產(chǎn)能達(dá)到正常生產(chǎn)水平，這時(shí)電石爐開爐過程結(jié)束。

3 開爐過程中需注意要點(diǎn)

3.1 開爐前構(gòu)筑電流回路注意要點(diǎn)

構(gòu)筑電流回路使用的碳素材料以粒徑10—20mm 蘭炭為好，使用蘭炭的主要原因是初次出爐較容易，而如果使用焦炭雖然在最初送電時(shí)形成可測電流上有優(yōu)勢，但初次出爐會(huì)比較困難，不利于順利開爐。蘭炭的粒度也非常重要，如果粒度過小，會(huì)出現(xiàn)送電后長時(shí)間沒有可測電流的現(xiàn)象，初始的提升爐溫時(shí)間過長，影響正常開爐。

3.2 開爐前假爐門砌筑要點(diǎn)

假爐門需砌筑的牢固結(jié)實(shí)，以避免在出爐過程中捅塌假爐門，導(dǎo)致爐膛內(nèi)爐料外泄。如果爐料外泄，不但破壞了爐內(nèi)料層結(jié)構(gòu)，而且還影響正常開爐進(jìn)度。假爐門應(yīng)使用紅磚砌筑，不可使用耐火磚，因?yàn)榧t磚會(huì)在出爐過程中熔化隨電石流出，不必?fù)?dān)心如何拆除假爐門。

3.3 開爐前爐料配比選擇

開爐前爐料配比可根據(jù)實(shí)際碳素材料含碳量進(jìn)行調(diào)整，但整體要求是必須保持高配比，主要原因是配比越高，產(chǎn)生的電石質(zhì)量也越高，蓄積爐溫的能力也越強(qiáng)，同時(shí)高質(zhì)量電石有利于減少開爐時(shí)翻電石。

3.4 減少停電，提高開爐的效率

開爐時(shí)，由于爐料溫度較低，熔池和周圍物料的溫度差非常大，如果在開爐時(shí)停電，熔池的溫度會(huì)快速向周圍爐料傳遞，從而會(huì)導(dǎo)致由于熔池內(nèi)電石溫度降低而發(fā)黏，造成出爐困難、電極上抬。因此開爐過程中需盡量減少停電時(shí)間和停電次數(shù)，可以有效提高開爐的效率。

3.5 開爐時(shí)其他注意項(xiàng)

3.5.1 電極頭封頭

初次開爐的電石爐由于需要焙燒三相電極，需在電極筒端頭加裝錐形封頭，并在筒體上開一些直徑2—3mm 小孔用于揮發(fā)分逸散。

送電后控制電極電流在一定范圍內(nèi)，避免電極電流過大刺損電極筒，造成電極筒內(nèi)電極糊外泄。

3.5.2 啟動(dòng)缸碳素材料處理

啟動(dòng)缸內(nèi)為加強(qiáng)導(dǎo)電而埋入碳棒的操作筆者認(rèn)為是沒有必要的，碳素材料的導(dǎo)電性主要取決于溫度和粒度，可以在裝爐時(shí)挑選粒度相對(duì)較大、導(dǎo)電性相對(duì)較好的碳素材料，并在開爐初期采用較高的變壓器檔位，也可實(shí)現(xiàn)2 小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生可測電流。

4 結(jié)論

總結(jié)近幾年來的電石爐開爐情況，用這種方法對(duì)電石爐進(jìn)行開爐，從開爐到電石產(chǎn)量達(dá)到正常水平一般只需要一周時(shí)間，最快的僅需6 天（其中包括產(chǎn)量達(dá)到正常水平的1天時(shí)間），由于各種輔助設(shè)備故障停電較多時(shí)開爐時(shí)間一般也不會(huì)超過10 天，且不需要借助外部能源，人工勞動(dòng)量也非常小，相對(duì)來說具有較強(qiáng)的可取性。