張萬龍 孫正棟
中鹽吉蘭泰電石廠的27000KVA電石爐采用的是自焙電極,過去電石廠所使用的電極筒體直徑為Φ1250mm,筒體高度為1250mm,總高度為1680mm,材質(zhì)為冷軋鋼板(SPCC),年度產(chǎn)量約6000節(jié),鋼材消耗總量1470噸/年,平均單位成本為1730元,電極殼制作工序繁雜,人員工作緊張,廢料率及成本居高不下,產(chǎn)量不能如期完成。同時,也意味著1493.1噸鋼材隨電極消耗進入爐內(nèi),眾所周知,在電石生產(chǎn)過程中,進入電石爐內(nèi)的雜質(zhì)越少越好,鐵元素的帶入,會和原料中的硅元素反應生產(chǎn)硅鐵,增加電耗,縮短爐子壽命。所以,需要研究出一種電極筒制作的新工藝,達到減少勞動強度、降低生產(chǎn)成本的目的。
原電極筒制作包括由弧板(1)圍成的鋼筒,垂直切入筒壁的大筋板(2)與大筋板與小筋版相連接的焊接處(3)大筋板內(nèi)側焊附的圓鋼(4)如圖2.1所示。
2.1 電極筒外觀圖
目前對電極筒制作工藝的改進包括以下三個部分:
一是將電極筒的高度由1250mm增加至1500mm,大筋板隨著筒的高度增加而增加;與筒的高度平齊。減少了筒與筒之間的焊接工作量,減少了焊接人員焊接作業(yè)時產(chǎn)生的中毒的危險,電極殼焊縫減少,降低了電石爐電極系統(tǒng)發(fā)生故障的風險。
二是小筋板的高度由430mm減小至130mm,數(shù)量由12片減為6片。
三是圓鋼全部取掉,圓鋼的取消節(jié)省了鋼材,同時減少進入爐內(nèi)鐵含量,有利于爐況的調(diào)整控制。
1.電極筒制作工藝改進后,是否具有足夠的機械強度
工藝改進后節(jié)省大量鋼材,小筋板的高度由430mm減小至130mm,小筋板的主要作用是電極筒接長焊接時的定位對中作用,數(shù)量由12片減為6片后仍然可以準確定位,不影響電極筒后續(xù)的焊接;取掉所有圓鋼,圓鋼的作用主要是增加電極焙燒后的機械強度,但在實際運行中發(fā)現(xiàn),大筋板就可以起到圓鋼的作用,經(jīng)過檢驗合格的電極筒在后續(xù)電石生產(chǎn)中,沒有出現(xiàn)變形或是電極事故的發(fā)生。
2.電極筒制作工藝改進后,是否對電極燒結產(chǎn)生影響
電極糊在電極筒內(nèi)的燒結,熱源來自三個方面:一是電極本身熱量傳導,電極端頭產(chǎn)生電弧,高溫自下而上傳導,電極糊遇熱逐步燒結;二是電流通過電極本身產(chǎn)生的電阻熱;三是爐面火焰的輻射熱。三種熱源中,電弧熱的傳導是焙燒電極所需熱量的最主要來源,而電阻熱只提供一定熱量,所以取消圓鋼,不會對電極燒結產(chǎn)生影響[1]。
3.電極筒制作工藝改進后,是否對電石爐產(chǎn)生影響
電極殼制作過程中鋼材減少,意味著進入爐內(nèi)的鐵含量減少,鐵含量越少,對電石爐的裝置和生產(chǎn)越有益。
根據(jù)電極筒產(chǎn)量預算,工藝改進后對比改進前,節(jié)約375噸鋼材,即減少375噸鐵進入電石爐,鐵進入電石爐內(nèi)在高溫條件下被迅速氧化成Fe2O3,F(xiàn)e2O3在750℃條件下與碳發(fā)生還原反應:
按照理論計算,375噸鐵產(chǎn)生Fe2O3535.7噸,同時535.7噸Fe2O3被還原,消耗能量361597500千卡即419000KWh的電量。另外,原料中的SiO2與C和Fe經(jīng)過1500-1800度高溫還原的硅熔于鐵液中,形成硅鐵合金:
SiO2+2C+nFe=[Si]Fen+2CO-367.5Kcal形成硅鐵過程需要消耗能量2460937500千卡即2858200KWh的電量。按照目前電價0.19元/Kwh計算,共計節(jié)約成本62.3萬元。由此可以看出,減少鐵元素入爐,同時可以降低電耗。
根據(jù)2015年預算,電極殼制作工序年產(chǎn)量為6000節(jié),總長度為7500m,鋼材消耗共計1470噸,約500萬元。改進后在總長度7500m年產(chǎn)量不變的情況下只需生產(chǎn)5000節(jié)(按長度折算),鋼材共消耗1095噸,較改進前節(jié)約鋼材375噸,約127.5萬元。
電極殼焊接為138元/節(jié),改進后可減少電極殼焊接1000節(jié),節(jié)約焊接費用13.8萬元。由于電極殼制作減少圓鋼焊接及下料工序,小筋板制作工序是原來工作量的一半,因此單節(jié)電極殼人工工資成本由原來的136元/節(jié),下降至105元/節(jié),全年可節(jié)約成本15.5萬元。
極筒工藝改進后,一方面大幅度降低電極殼制造成本,同時減少人工,降低勞動強度。對于電石爐生產(chǎn)來說,減少鐵進入爐內(nèi),降低工藝電消耗,減少爐底升高的風險,延長電石爐使用壽命,是一項一舉多得的改進項目。