密閉電石爐的電極

摘 要：密閉電石爐核心設備電極的重要性，生產過程中對電極的要求、對電極焙燒的要求，電極殼的加工制造，電石爐電極事故及處理。

關鍵詞：電極；電極焙燒；電機殼；電極事故處理

1 密閉電石爐對電極的要求

1.1 電極焙燒的彈性幅度要大，即電極消耗慢時，可以間隔4-8小時壓放一次電極，電極消耗塊時，可以間隔0.5小時壓放一次電極，特殊情況焙燒電極時，可以采用快速壓放焙燒電極，即10分鐘壓放一次，在如此大的彈性幅度，要保證電極焙燒完好，不至于過燒或欠燒。

1.2 具有更高的機械幅度：由于密閉電石爐容量一般較大，電極直徑相對較大，其機械力、電氣負荷力及爐料坍塌的力都很大，又由于密閉爐發生電極事故較內燃式爐更難處理，故需電極要有更高的機械強度，即電極一般不會發生硬斷事故。

1.3 裝設防軟化分層裝置：密閉爐電極較內燃式電極直徑較大，當電極糊在軟化過程中容易形成軟化糊的固體顆粒與粘結劑分層現象，導致電極縱向強度不一，極易發生電極軟、硬斷事故，故密閉電石爐電極柱上方需加裝電極加熱器并控制在一定溫度范圍。

1.4 電極糊的流動性要適宜：密閉爐的電極焙燒情況不易觀察，一旦發生電極軟斷，如果電極糊流動性過大，其流動極強，造成大量電極糊在爐中高溫環境下瞬間發生爆炸著火，可造成大的人身傷亡事故，故密閉爐電極糊的流動性要適宜。

1.5 由于瀝青和煤焦油的組份十分復雜，千差萬別，因而現在傳統的以軟化點和揮發份含量來衡量密閉電極糊的焙燒性能有很大的片面性，也是不可靠的，應以實際應用來確定電極糊的性能。

2 密閉電石爐電極的焙燒

2.1 焙燒電極的熱源

密閉爐電極焙燒熱源除電流，電極通過本身產生的電阻熱外，還有電極端頭電弧的傳導熱。因密閉爐的操作基本處于微正壓且密閉，電石爐的輻射熱很小，所以密閉爐電極焙燒的熱源主要是電阻熱和端頭電弧傳導熱。

2.2 加熱器及送風機

2.3 電極的燒結

密閉電石爐的燒結過程與內燃式電石爐基本相同，無明顯的界限段，但根據焙燒溫度及負荷，大體分為三個階段：即軟化階段、揮發階段、燒結階段。

A、軟化階段：此時固體電極糊逐漸熔化，電阻增大、溫度逐漸升高降低，最后電極糊全部成為熔體狀態，此階段溫度由室溫25℃左右升至90-200℃，大約在導電卡子上部500mm左右。

B、揮發階段：此時電極糊已充分熔化，沿著電極殼的內截面流動并填充糊塊之間的孔隙，同時隨溫度的升高，電阻不斷降低，瀝青分解并排出揮發物，最后顯半焦化狀態，在此階段溫度由90-200℃升至650-700℃，位置大約在導電卡子中心的上半部。

C、燒結階段：此時還有少量的揮發物排出，由半焦化到全焦化，溫度不斷增加，電阻逐漸降低，基本上完成燒結過程，位置大約在導電卡子下部。溫度由650-700℃升到800-1000℃。

2.4 電極燒結過程中其揮發物、比電阻、機械強度隨溫度變化情況

2.4.1 揮發物：電極糊的揮發物主要從兩個地方排出來，電極燒結中隨著粘結劑的熱分解，揮發物的排除，體積收縮，電極與電極筒之間便產生縫隙，揮發物從縫隙排出，溫度比較低的成份從電極筒上口排出。

2.4.2 電極糊的比電阻。電極糊在低溫時，電阻很高，隨焙燒溫度的升高而降低，大部分電流通過已燒結好的電極輸入爐內，如果電流通過燒結不好的電極時，便有可能燒穿電極殼而導致漏糊事故或電極軟斷事故。

2.4.3 電極糊的強度。電極在焙燒過程中，強度逐漸增加到800℃以上時，強度已達到極限值，證明此電極已為成熟的電極。

2.5 影響電極燒結速度的因素有

3 密閉爐組合式電極筒及電極糊柱高度

3.1 電極筒結構及制造：

電極筒加強筋及圓鋼的作用：①增加電極筒與碳素材料的接觸面積，導電卡子內的電極下半部分是基本燒結好的電極，部分導電性很差，而電流要從導電卡子經過鋼板，圓鋼傳到燒結電極，如果電極筒與碳素材料接觸面積小，電阻就大，大量的能量電流任務傳到了電極筒上，極易燒壞或刺壞電極筒外皮鋼板，造成漏糊事故。②增加電極的機械強度：因為增加了電極筒的立筋和橫斷面積，使電極筒和電極糊結合的更牢固，增加了電極筒的抗拉強度。③增加電極的導電能力：電極在沒有燒結好前，其導電能力很差，這期間一部分電流靠電極殼和筋板及圓鋼傳導。④減少表面效應對電極影響：直徑大于1米以上的電極，表面效應影響顯著，造成電極靠外部的電流密度大于中心部的電流密度，裝筋片后，可以很好的適應這一情況，并減少其影響，我們可從電氣知識上得知。

3.2 電極筒的制造

電極筒經剪板機、沖壓機、彎板機、點焊機、縫焊機和一定數量的模具制造完成的。

3.3 電極糊的裝填

電極糊在裝填之前，方進行破碎至一定合適的粒度，一般為50-100mm，太大或太小將將造成電極糊懸料或噴料現象，發生電極事故。

3.4 電極糊高度的方法

如果糊柱太高，電極糊中粗細顆粒易出現分層現象，或者由于壓力太大而脹壞電極筒，如果糊柱太低，則由于糊柱壓力太小，填充性差，難以獲得致密的電極，電極消耗快且強度差，合適的電極糊柱高度，有利于電極焙燒的質量。

4 密閉電石爐電極事故及處理

4.1 電極的硬斷

電極硬斷發生的原因和預防措施與內燃式電石爐基本相同，在此不作敘述，就電極硬斷的處理方法介紹如下：

密閉爐一般容量較大，電極直徑相對地大，因爐蓋密閉，當電極硬斷時，根據其斷頭大小，采用不同方法：

4.1.1 如果電極斷頭較短，且在料面之下，可借電極自重和壓放裝置，將斷頭壓入爐內，如果剩余的工作電極較短時，適當下放電極進行焙燒，負荷緩慢增加，并把該相電極四周的下料管配比減到一定程度，每個下料管大約上18批料，即可把斷頭電極消耗掉，電極焙燒可采用一次性壓放到位的方法焙燒電極，焙煉電極的電流應小于安全焙燒電流；如果剩余的電極較長，能滿足生產需要，則不用焙燒電極，此時可采用縮短壓放時間的辦法，降低負荷運行，將電極逐步壓放至所需工作長度后，調整壓放時間到正常。

4.1.2 如果電極斷頭較長或斷頭處在料面上部，則必須采用爆破電極斷頭的方法，將爆破的電極碎塊取出，然后下放電極至一定長度，緩慢增加負荷，至焙燒安全電流進行焙燒，密閉電石爐電極硬斷后，其斷頭爆破方法如下：

①將事故電極周圍的下料柱取出一個，做為爆破操作孔，用風鎬鉆頭對準電極斷頭選擇炮眼角度并打眼，眼深度一般為電極直徑的1/2-2/3。②用云母管、黃泥作為裝藥器，用工業硝酸銨炸藥、電雷管作為引爆物，方法見下。③上述爆破需說明以下幾點：A、裝藥量要適宜，經爆破工程技術人員確定，不得多裝。B、黃泥不能太干，也不能太濕，黃泥封口長度在150-200mm。C、每次安裝電雷管兩支，必須串聯使用，以防其中一支失效。D、云母管規格一般為Φ40×φ50×500，套管一般用吹氧管即可。E、將裝好的炸藥放入電極斷頭后30秒內必須合閘引爆。在密閉電石爐生產中，發生的翻電石、大量硬殼也可采用此種方法進行爆破，處理好料面。

4.2 電極流糊

電極中熔化后的電極糊，從破損的電極筒處流出，這類事故一般叫流糊。

4.2.1 流糊的原因：①電極糊燒結不好，焙燒速度趕不上消耗速度。②電極筒焊接質量不好，焊縫裂開。③導電卡子與電極筒接觸不好，刺壞電極筒。④電極筒承受過量的電負荷被燒穿。⑤出現拉弧或電極筒局部過熱，電極筒被燒成洞。

4.2.2 處理方法。發生流糊事故應立即停電，把事故降低到最小程度，如果流糊的孔洞在顯露部位，可用耐火材料把孔洞堵塞，再用鋼板焊死，如果孔洞在設備里面，將有關設備、元件拆除進行處理，隨后補加電極糊，重新焙燒電極。

4.3 電極軟斷

密閉電石爐電極軟斷同內燃式電石爐電極軟斷其原理、處理方法相同，不再敘述。

4.4 電極糊的懸料

電極糊塊大，使糊柱內出現較大空間，稱為電極的懸料，此現象一旦發生即可引起電極的軟斷和硬斷。懸料多發生于冬季和新開爐期間，特別是多見于密閉爐或糊柱太高的情況。

4.4.1 原因：①電極糊粒度不合適，大小不均。②糊柱太高，電極上部溫度低，電極糊難以熔化下沉。③電極筒內落入異物，如鐵片、鐵筋、木板等。④電極筒加強筋制作不規則。

4.4.2 當操作工測電極糊柱時，如果空筒高度沒增加或不變時，應考慮到電極處于懸料狀態，應及時處理，處理方法如下：①用木棒或包膠皮的鐵輥撞擊電極筒，使其振動下落。②用重錘從電極筒內砸落懸糊。③用木棒自上而下捅落懸糊。

4.5 電極過燒

由于電極的焙燒速度大于其消耗速度，操作者又未及時更改電極壓放周期，往往會造成導電卡子部位處的電極密封損壞，使電極焙燒上移，使本應處在半燒結狀態的電極糊柱部位變為已燒結的電極柱，此時，導電卡子中部的電極筒鐵片被燒損，導電卡子與電極筒接觸不好，造成電刺火，進一步刺壞導電卡子，被破停爐檢修。

4.5.1 產生的原因：①電極密封損壞。②壓放周期不合適。③料面溫度高。④電極電流過大。⑤電極長時間頂上行程，不能壓放電極。

4.5.2 解決方法：①增加電極的密封性。②調整壓放周期。③調整操作電流和爐況。上述方法中，如事故電極相電極過長，需將電極炸斷后，取出斷頭，才能將過燒電極放下，至合適位置，使導電卡子與電極筒接觸完好。

4.6 電極放不下來

往往在密閉電石爐生產中，需壓放電極時，電極放不下來，如長時間電極得不到壓放和補充，則電極工作長度不夠，被迫停爐，甚至造成更大的電極事故。

4.6.1 原因：①電極密封處的鐵皮損壞，并上卷，形成很大的阻力，使電極無法下放。②由于停電時間過長，致使導電卡子處焦垢，由于變冷形成堅硬固體與電極護屏之間形成很大阻力，致使電極難以下放。③導電卡子夾緊力或錐形環壓力過緊。④壓放缸壓力過緊。

4.6.2 解決方法：①打開護屏，用氣焊割除卷起的鐵皮，并下放電極至合適位置，使導電卡子部位與電極筒有很好的接觸。②先送電20-30分鐘后，使護屏中的焦油硬塊遇熱變軟后，壓放電極。③調整導電卡子夾緊力或錐形環壓力，如事故相電極較長，則需爆破，取出斷頭，再下放電極至合適位置。④調整加大壓放力至額定值。

4.7 如何判斷電極的成熟和電極事故

4.7.1 電極成熟質量的判斷

由于密閉電石爐電極在爐中的工作情況在送電過程中是難以觀察看到的，除嚴格按上述內容處理好電極外，需在電爐停電，觀察料面等情況下，打開觀察門觀察電極：①電極把持器位置下移后，可觀看到導電卡子下的電極呈暗紅色，略帶鐵皮則焙燒良好。②先把電極把持器位置下移后，可觀看到導電卡子下面的電極發白，內翅裂縫，不見鐵皮，則電焙燒過干。③電極冒黑煙、發黑、帶白點，則電極焙燒太軟。針對以上觀察，適當調整風門開度加熱元件至合適級調整電極壓放周期，使電極焙燒好。

4.7.2 事故發現與判斷：①帶有不平衡負荷閉鎖裝置。當電極發生軟、硬斷事故時，若電石爐開關裝有負荷不平衡跳閘裝置，事故發生時，其三相負荷嚴重不平衡，電爐主開關會自動跳閘，操作人員在獲取信號后，觀察電爐情況，可判斷出電極事故。②電極硬斷：無自動閉鎖裝置的需靠二層操作人員發現，事故相電極電流突然下降或急劇上升后，電極電流突然下降，對地電壓突然升高。③電極軟斷：無自動閉鎖裝置的需靠二層操作人員發現，事故相電極往往在壓放電極后，較短時間電流突然升高，對地電壓降至“0”伏，爐壓增大。

作者簡介：李銀蘭，女，青海省西寧市，學歷：本科，研究方向：電石工藝設備。