（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司，石河子市，832000） 陳 濤 王明潔

1 引言

近些年來，電石行業(yè)整體技術(shù)水平不斷提升，電石爐經(jīng)歷了開放式、半密閉式、全密閉式發(fā)展，電石爐容量從24 000kVA、33 000kVA 發(fā)展至40 500kVA，乃至81 000kVA，電石爐爐氣的處理方式從粗放式“點(diǎn)天燈”發(fā)展為經(jīng)過多級降溫凈化處理，收集純凈的CO，延伸下游碳一化工產(chǎn)業(yè)鏈，隨之而來的，電石爐出爐技術(shù)也得到快速發(fā)展。

電石爐出爐包括燒眼、開眼、引流、修眼、堵眼、爐舌清渣六個(gè)工序[1]，而以往，多數(shù)的電石生產(chǎn)廠家采用人工來完成出爐操作。在出爐操作過程中，人工使用燒穿器燒眼、修眼，使用鋼釬引流，使用泥球堵眼，操作的細(xì)節(jié)多依賴人工主觀意識判斷，而差異化操作往往會(huì)導(dǎo)致爐眼位置上抬、爐底持續(xù)升高等，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)破壞電石爐爐門或爐壁甚至爐墻磚襯；除此之外，出爐時(shí)的環(huán)境溫度高，煙氣量大，同時(shí)產(chǎn)生高噪音和高亮度，不利于操作人員的身體健康，且存在極大的安全隱患。因此，電石行業(yè)急需一種新的出爐工藝，來改變電石出爐的現(xiàn)狀。

通過對不同類型的出爐機(jī)進(jìn)行分析，結(jié)合某公司的出爐機(jī)試用狀況，探討最適合電石爐出爐的出爐機(jī)類型以及未來發(fā)展趨勢。

2 出爐機(jī)類型描述

根據(jù)當(dāng)前電石生產(chǎn)企業(yè)采用的出爐操作方式劃分，出爐機(jī)大體可分為半機(jī)械化、機(jī)械化、智能化，以下分別對不同類型的出爐機(jī)做簡單闡述。

2.1 半機(jī)械化出爐機(jī)

半機(jī)械化出爐機(jī)是從鐵合金爐開堵眼機(jī)（見圖1）發(fā)展而來的，采用機(jī)械化設(shè)備替代人工出爐的部分工序，通常是將開眼工具、引流工具、堵眼工具置于同一基座上，開眼工具采用沖擊鉆或燒穿器，引流工具采用液壓或壓縮空氣為動(dòng)力源，用鏈條帶動(dòng)鋼釬進(jìn)行往復(fù)動(dòng)作，堵眼工裝可使用空氣炮噴吹電石塊或者液壓推動(dòng)泥球進(jìn)行堵眼，操作人員使用有線或無線遙控器進(jìn)行出爐操作。

圖1 開堵眼機(jī)

該方式僅使用機(jī)械設(shè)備完成了開眼、引流、堵眼工序，燒眼、修眼、爐舌清渣工序仍需借助人力完成，最終未從根本上解決出爐操作勞動(dòng)力分配不均、出爐一致性差、安全隱患多等問題，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過電石人不懈努力，通過引進(jìn)吸收國外先進(jìn)出爐工藝，對國內(nèi)出爐設(shè)備加以改進(jìn)，最終研究開發(fā)處全機(jī)械化出爐機(jī)。

2.2 機(jī)械化出爐機(jī)

機(jī)械化出爐機(jī)徹底實(shí)現(xiàn)了使用機(jī)械設(shè)備完成出爐所有工序，并逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。該出爐機(jī)通常包括出爐機(jī)本體（見圖2）、燒穿送電裝置、動(dòng)力系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、操作臺(tái)等，本體包括行走機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)、出爐動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動(dòng)力系統(tǒng)以液壓為主，燒穿送電裝置實(shí)現(xiàn)了燒穿器的遠(yuǎn)程上電，監(jiān)控系統(tǒng)與操作臺(tái)相互配合，實(shí)現(xiàn)了出爐操作的遠(yuǎn)程控制。

圖2 出爐機(jī)本體

該出爐方式完全替代了人工出爐，操作員在遠(yuǎn)程操作室通過監(jiān)控畫面操作出爐機(jī)，基本實(shí)現(xiàn)了出爐操作“零”事故，出爐操作環(huán)境大大改善，出爐勞動(dòng)力得到有效改善，但該方式對出爐機(jī)操作員的技術(shù)水平依賴性強(qiáng)，沒有解決出爐操作的一致性問題，不利于電石爐爐眼的維護(hù)，間接影響了出爐的效率。

2.3 智能化出爐機(jī)

圖3 智能化出爐機(jī)

智能化出爐機(jī)是伴隨著國內(nèi)智能化設(shè)備的興起而研發(fā)的專用出爐設(shè)備，通過構(gòu)建空間坐標(biāo)和運(yùn)行模型，用機(jī)器人代替人工完成出爐的六個(gè)工序。該出爐機(jī)（見圖3）通常由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使之具備前后行走、左右旋轉(zhuǎn)、上下俯仰的動(dòng)作，并且結(jié)合編碼器技術(shù)完成不同動(dòng)作的精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)行走、旋轉(zhuǎn)、俯仰的自動(dòng)化控制；通過監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

該出爐方式將出爐機(jī)的重復(fù)性動(dòng)作改造成自動(dòng)化，節(jié)省了出爐各個(gè)工序的時(shí)間，提升了出爐效率，降低了對出爐操作員的依賴性，解決了出爐一致性差的問題；除此之外，已有少數(shù)廠家經(jīng)過大數(shù)據(jù)積累和深度開發(fā)，實(shí)現(xiàn)引流工序的自動(dòng)化操作，進(jìn)一步提高產(chǎn)量，減少了出爐操作人員，是電石行業(yè)未來發(fā)展的方向之一。

3 現(xiàn)場運(yùn)行狀況對比分析

某電石公司自2012年起引入出爐機(jī)，首先試用半機(jī)械化出爐機(jī)，但由于壓縮空氣壓力不穩(wěn)定，導(dǎo)致出爐機(jī)“無力”，不足以完成開眼、引流等工序，遂在2016年先后引入機(jī)械化出爐機(jī)和智能化出爐機(jī)，并在此基礎(chǔ)上完善了每個(gè)工序的工藝參數(shù)，形成出爐操作的數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作奠定了基礎(chǔ)，以下分別從出爐功能實(shí)現(xiàn)方式、耗材、經(jīng)濟(jì)效益等方面，對比不同出爐機(jī)的差異性。

3.1 出爐功能實(shí)現(xiàn)方式對比

出爐機(jī)替代人工完成出爐的6 個(gè)工序，首先需要將人工出爐的動(dòng)作進(jìn)行分解，然后出爐機(jī)模擬人工出爐的動(dòng)作完成出爐操作，因此出爐機(jī)在功能設(shè)計(jì)上各有不同，實(shí)現(xiàn)方式也不同，對比情況如表1：

根據(jù)表1 可以看出，機(jī)械化出爐機(jī)和智能化出爐機(jī)已不再依靠人力完成出爐操作，“人”從勞動(dòng)密集型的工作中解脫出來，從而實(shí)現(xiàn)從“力”到“智”的轉(zhuǎn)變，但二者相比，智能化出爐機(jī)在控制上更優(yōu)一籌，使得出爐操作對人的依賴性降至最低，使得電石爐對出爐機(jī)的適應(yīng)性增強(qiáng)。

表1 出爐機(jī)功能實(shí)現(xiàn)方式對比表

表2 出爐機(jī)耗材對比表

表3 智能化出爐機(jī)實(shí)施前后效益比對（單臺(tái)電石爐）

3.2 出爐機(jī)耗材

使用出爐機(jī)后，不改變出爐的工藝，出爐時(shí)的耗材主要有電極棒、圓鋼等，經(jīng)過對該公司近一年的統(tǒng)計(jì)，不同出爐機(jī)對材料的消耗對比如表2：

通過表2可以看出，相比較人工出爐，使用出爐機(jī)后的耗材明顯降低，尤其是采用智能化出爐機(jī)后，電極棒消耗降幅達(dá)26.4%，圓鋼消耗降幅達(dá)85%，出爐成本進(jìn)一步降低。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)表1、表2總結(jié)分析，智能化出爐機(jī)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是最優(yōu)的，因此，本小節(jié)以人工出爐和智能化出爐機(jī)為例進(jìn)行對比，經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在減人效果、耗材減少等，使用出爐機(jī)后增加了電力消耗和維護(hù)成本。（詳見表3）

該公司采用智能化出爐機(jī)出爐后，每年單臺(tái)電石爐可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益97.84 萬元，以該公司38 臺(tái)電石爐為例，年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3 717.92萬元。

4 結(jié)論

近些年，隨著自動(dòng)化、智能化設(shè)備的不斷發(fā)展和普及，電石人積極開拓進(jìn)取，將先進(jìn)理念和先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備引入電石爐出爐環(huán)節(jié)，取得顯著成效。目前，該公司已安裝智能化出爐機(jī)14 套，并且在大數(shù)據(jù)的積累下，實(shí)現(xiàn)了引流的全自動(dòng)化操作，不僅解決了出爐所需勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，還避免了可能出現(xiàn)的安全隱患，與此同時(shí)，該公司不斷加大研發(fā)投入，正逐步攻克其他出爐工序的自動(dòng)化操作問題，進(jìn)一步提升出爐效率，增強(qiáng)出爐操作的一致性，最終實(shí)現(xiàn)“一爐兩出”（即控制兩臺(tái)出爐機(jī)同時(shí)工作）工藝。