淺議密閉電石爐開爐過程控制

石 磊 祁瑞峰

我國的電石生產(chǎn)起步于二十世紀中葉，當時的電石爐容量相對較小僅3000KVA，之后隨著以電石乙炔為原料的有機合成工業(yè)在我國興起，電石生產(chǎn)工業(yè)進入了快速發(fā)展階段。20 世紀80年代末大連重工從挪威引進了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)累計建成200 座以上埃肯型電石爐，成為國內(nèi)主流電石爐爐型。2007年中鹽吉蘭泰鹽化集團投資建設(shè)了12 臺容量為27000KVA電石爐，2009年全部建成投產(chǎn)，現(xiàn)已運行10年。筆者結(jié)合?？蠣t操作手冊開爐的方法與實際開爐經(jīng)驗談?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，進而轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。對比2013年之前的開爐方法，這種開爐方法具有快速、穩(wěn)定、人工勞動量少等突出優(yōu)點，值得推廣應(yīng)用。

2 開爐過程

2.1 開爐前準備

電石爐開爐前所做的主要的準備工作其實就是在爐膛內(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 個圓柱形啟動缸，啟動缸直徑1450mm，略大于電極直徑，高度取1500mm—1700mm，可根據(jù)開爐時的電極長度進行確定。將3 個啟動缸分別放置于電極正下方，啟動缸內(nèi)用碳素材料填滿，并通過升降電極將啟動缸內(nèi)的碳素材料壓實，為了加強碳素材料導(dǎo)電性，還可在啟動缸內(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 相變壓器等三個三相電極的電流回路。這個步驟是整個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假爐門，假爐門顧名思義就是一個假的爐門，砌筑假爐門主要原因是電石爐原有的爐門尺寸太大，填裝爐料后爐料會從爐門流出，因此需在爐內(nèi)用紅磚砌筑一個內(nèi)眼相對較小的爐門，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

圖1

電極把持器位置零點一般有兩種，一種是以電極升降缸活塞桿伸出長度為基準，另一種是以護屏上沿與密封套上沿距離為基準，這里的校準是以第一種為基準的。電極把持器位置校準應(yīng)注意在準確測量的基礎(chǔ)上，對把持器位置有效行程進行確認，因為有可能出現(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缸頂部基本平齊，并略低于啟動缸。裝爐時應(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，一方面會造成人工勞動量增大，另一方面會造成爐內(nèi)粒度不均勻，從而造成電石爐開爐時的電阻分布不均勻，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)溫度逐步提升進行烘爐，不需要再進行額外的烘爐作業(yè)，能夠有效減少人工作業(yè)。

圖2

電石爐各項準備工作都完成后，將電極敦實在啟動缸內(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，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，此時可適當提升電石爐檔位，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，在保證安全啟動的前提下盡快提升回路溫度。始終保持電極處于敦實狀態(tài)，隨著爐內(nèi)碳素材料溫度逐漸升高，電石爐爐內(nèi)電阻會逐漸減小，電流、負荷都會升高。當電極下降至最低位置后，可停電提電極在啟動缸內(nèi)加碳，加碳后繼續(xù)敦實電極。

大約經(jīng)過兩天時間，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開始了。

2.2.3 電石出爐

電石初次出爐一般按照經(jīng)驗耗電量決定是否出爐，一般電石爐耗電量達到11—15 萬KW 就可以開始首次出爐，當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到11萬KW 以上同時觀察爐眼是否冒煙決定是否出爐。首次出爐時將爐眼內(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，偶爾會夾帶出部分反應(yīng)不完全的電石。出爐初期需三個爐眼輪流出爐，出爐時間間隔一般為1.5 小時。出第二輪出爐時由于爐眼處已有電石，可以用燒穿器燒開爐眼進行出爐。第一輪出爐時需注意出爐的主要目的是卸掉爐內(nèi)壓力，不可深挖硬掏，之后出爐時需注意避免破壞出爐通道，出爐通道坍塌可能會造成出爐困難。

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，當然如果出爐不順暢也可進行適當吹氧，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。一般進行三輪出爐且出爐情況相對較好時，就可以繼續(xù)提升電石爐負荷。

按照經(jīng)驗來看，最初出爐的前兩天相對來說是比較困難的，主要是由于電石爐在不斷蓄積爐溫，熔池內(nèi)的高溫會快速向周圍爐料傳遞，此時最好能夠避免停電，因為停電會使出爐工作變得更加困難。當電石爐爐溫蓄積充足后，電石爐產(chǎn)能達到正常生產(chǎn)水平，這時電石爐開爐過程結(jié)束。

3 開爐過程中需注意要點

3.1 開爐前構(gòu)筑電流回路注意要點

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形成可測電流上有優(yōu)勢，但初次出爐會比較困難，不利于順利開爐。蘭炭的粒度也非常重要，如果粒度過小，會出現(xiàn)送電后長時間沒有可測電流的現(xiàn)象，初始的提升爐溫時間過長，影響正常開爐。

3.2 開爐前假爐門砌筑要點

假爐門需砌筑的牢固結(jié)實，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度。假爐門應(yīng)使用紅磚砌筑，不可使用耐火磚，因為紅磚會在出爐過程中熔化隨電石流出，不必擔(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)實際碳素材料含碳量進行調(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，同時高質(zhì)量電石有利于減少開爐時翻電石。

3.4 減少停電，提高開爐的效率

開爐時，由于爐料溫度較低，熔池和周圍物料的溫度差非常大，如果在開爐時停電，熔池的溫度會快速向周圍爐料傳遞，從而會導(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間和停電次數(shù)，可以有效提高開爐的效率。

3.5 開爐時其他注意項

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 啟動缸碳素材料處理

啟動缸內(nèi)為加強導(dǎo)電而埋入碳棒的操作筆者認為是沒有必要的，碳素材料的導(dǎo)電性主要取決于溫度和粒度，可以在裝爐時挑選粒度相對較大、導(dǎo)電性相對較好的碳素材料，并在開爐初期采用較高的變壓器檔位，也可實現(xiàn)2 小時內(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，用這種方法對電石爐進行開爐，從開爐到電石產(chǎn)量達到正常水平一般只需要一周時間，最快的僅需6 天（其中包括產(chǎn)量達到正常水平的1天時間），由于各種輔助設(shè)備故障停電較多時開爐時間一般也不會超過10 天，且不需要借助外部能源，人工勞動量也非常小，相對來說具有較強的可取性。