淺析降低電石爐電極消耗的措施

申孝春，高 剛

（陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

電石爐作為電石生產的核心設施，其主要工作原理是在電石爐內部通過電極在電流作用下形成電弧，通過電弧產生的高溫將電石爐內原材料之間進行化學反應的發生，通過2000-2200攝氏度的高溫作用下形成電石。因此對電石爐內電極進行管理是進行電石爐管理的主要內容，從而對電極消耗的管理，降低其消耗量就成為衡量電石爐運轉能力與工作水平的關鍵指標。從當前發展狀況來看，造成電極糊消耗較大的主要原因還是因為電極糊質量不高、電極管理不當、原材料成分、成品電石質量以及電石爐運作能力等的影響。

電石爐生產工作過程中所使用的的持續性自焙電極是通過預置的電極筒電極糊，經過一系列的熔化最終產生的。電極糊是自焙電極的唯一補充原材料，在電石爐內部工作過程中不斷在焙燒中進行持續性消耗，可以在高達三千攝氏度的高溫下持續工作，其具有較好的導電以及導熱等性能特點，并且其耐腐蝕性以及機械強度都比較好。在電石生產過程中，降低電極消耗量，不僅僅是減少電極糊損耗的數值問題，還能夠直接體現出對電石爐整體的管理能力與水平，體現出整個電石企業的技術能力，對于整體電石產出的經營效益、推動企業持續性發展具有重要的現實意義。

1 電石爐電極消耗偏高的因素

1.1 電極糊質量

電極糊的質量高低直接會對電極消耗產生影響，對電石爐的正常運轉更是會有一定的影響。其中灰分的含有量是一項重要的關鍵指標，該項指標直接影響到電極的焙燒導電能力、抗氧化水平以及消耗高低等。在進行電極糊選擇的時候，對電極糊中灰分含量的關注極其重要。灰分含量過低，會導致電極焙燒力度不足，但是灰度太高又容易形成電極硬斷故障，不管怎樣都會影響到電極的消耗速度。因此電極糊的質量問題影響電石爐電極消耗偏高的因素之一。

1.2 電極糊柱高度

電極糊柱的高度指的是電極自導電位置上部開始到電極糊高度控制線以下之間的范圍中電極糊的高度。電石爐中最合理的電極糊柱高度應該控制在3.5m～4.5m 的范圍以內，電極糊在其單位面積上所承受的壓力通常為0.35kg～0.45kg 之間。

正常情況下，電極糊柱在單位面積中所耐壓能力，根據其原料粒度的不同而有所差異，這也是導致電極消耗較高的主要原因之一[1]。過高的添加電極糊柱，不僅僅會造成電極把持器因為負荷增高影響安全生產，還會造成電極殼內部液化，出現在電極糊焙燒的時候產生粒折問題，再次進行電極糊柱增加就很容易造成電極糊因正常燒結工作受到破壞而導致電極消耗的增加。

但是如果電極糊柱高度不夠的話，也會導致燒結過度，導致電極殼的內部因燒結過度而降低抗拉強度，引發電極硬斷故障；電極糊柱高度不夠，造成單位面積上壓力不夠，電極的燒結密度隨之降低，必然形成電極消耗的升高。

1.3 電極入爐深度

電石爐是電極管理工作的關鍵所在，也就是我們常說的對三相電極的管理。電極在電石爐中到的入爐深度指的就是在電石爐內部中插入的長度，這是電機工作中隱秘的位置。根據當前電石爐中電極長度插入的判斷，并沒有更為精確的儀器或控制系統能夠進行精準判定，還是要人工經驗加上相關輔助工具探測進行評判，需要結合電壓負荷以及電極長度，再結合具體電機工作情況進行電極的消耗計量。

電極入爐深度的多少與電極糊的消耗之間具有正比例關系，理論上來說，電極入爐深度應當根據廠區內電石爐的實際內部結構以及工作環境等，加上管理手段的影響因素進行實地切合實際的電極管理方式制定[2]。在進行電極入爐深度管理上，不能始終依靠著入爐深度越長工作越穩定的思維，入爐長度過多會造成冶煉能力熱失衡，爐料下沉速度受到影響，致使反應區功率不夠，電石產量、效率以及質量都會受到一定影響。

1.4 原材料及產成品質量

1.4.1 原材料質量

電石生產過程中用到的原材料品種眾多，各種相應的需求指標均不相同，假如炭原料中有著較高的揮發成分的話，就會非常容易造成電極腐蝕過快，加快電極的消耗速度。

表1 炭原料理化指標含量表

就當前我國內部電石爐最常用到的炭原料成分來看，主要還是具有較高揮發分的蘭炭以及無煙煤使用最多，因為石油焦中含有較高成分的SO2，因此不能被用來進行電石的生產原料。炭原料中的揮發分，指的是相對溫度較低的碳氫混合物，較多的運用揮發分含量高的炭原料，不僅僅會容易導致電石爐爐料形成結板，還會加劇對電極的腐蝕以及消耗，造成電極消耗增高。因此，如果生產廠家較多的是使用蘭炭以及無煙煤作為原材料的時候，要重點關注炭材的配比參數問題，通過使用合理的電氣操控指數，尤其是進行合理的電極入爐深度管控，降低對電極的消耗目的。

1.4.2 產成品質量

電石成品的質量是對電石爐工作效果的最真實反映。電石產量質量較高，表明電石爐的溫度高，電極入爐深度正常，電石爐內部熱分配合理，電石爐運轉工作狀態良好；但是如果電石的產成品質量不佳，電石質量越低越表明電石爐中電極入爐深度控制不合理，電石爐內部熱度分配不夠科學、造成電石爐內部溫度不穩定，形成電極消耗增加。

電石在生產過程中產生的化學反應是需要大量熱量供應作為供給的，電極中的碳成分會參與到電石爐內部生產過程的反應當中，因此在進行碳元素比例的時候要進行充分的考慮[3]。當在高溫、高運轉狀態工作的時候，電石爐內部中碳元素足夠，就會較少的消耗電極，但是如果碳元素不充足，產品質量不高的話，就會加快電極消耗。

1.5 電石爐作業管理

電石爐在日常工作中，經常會因為設施質量或生產事故所導致的電石爐停爐現象不可避免，就算是計劃性的停爐保養維護也是非常困難的。因為停爐將會對電石爐造成不利影響，造成電石爐電極氧化或粘連形成電極硬斷，尤其是當停爐處理漏水問題的情況是，會造成電極嚴重的浸泡；另外經常性的開門檢查電極入爐深度會進行表面硬殼處理也會影響爐內溫度，較多空氣的進入會導致電石爐內部一氧化碳濃度下降，形成電極表面氧化。

2 降低電石爐電極消耗的措施

2.1 嚴控電極質量

在進行電石爐生產過程中，要嚴格把控電極糊的質量問題，保證電石爐能夠持續平穩運作。盡量選用碳含量較高、揮發分較低并且灰分較低的電極糊，通過電極糊質量的提高滿足電石爐運轉的需求。在實際工作環境中，嚴格把握電極糊質量，通過加強與供應廠商的技術交流，依照自身企業實際電石爐的體積、操作能力、裝配情況等，再依據國家相關標準，進行電極糊質量標準的確定，明確規范的質量檢驗流程與標準，進行全面的檢驗報告，降低因為供應商或其他因素造成的質量問題。

2.2 提高電極操作管理

電極是電石爐工作的核心部件，因此加強對電極的操作管控十分重要，要加強對電極消耗的管理，當電極處于穩定工作狀態，電石爐溫度穩步上升、電石產成品質量較穩定以及出爐操作較為順利的情況下，避免進行壓放時間的縮短及改變，更要杜絕在電壓不穩定、電流過大或出爐狀態不穩定的時候進行電極壓放頻率的改變操作。要定時對電極糊進行補充，科學的進行電極糊柱高度的管控，降低因電極糊柱高度過高或過低導致的電極糊焙燒粒折或燒結現象，造成電極消耗量的增加[4]。還要重視進行電極焙燒時候溫度的改變，注意實時監控電極筒上方煙氣的顏色情況。加強監督管理，多巡查、多分析，及時關注是否存在事故發生的趨勢，降低電極事故發生概率。加強電極電壓管理，做好負荷控制管理，降低電極消耗速度。

2.3 提升原材料成分管理

電石爐運行狀況的好壞與原材料的質量息息相關，原材料的質量高低、配比是否合理都直接會影響到電極的消耗程度。因此，在進行電石爐原材料選用以及參數配比的時候，要提升原材料的質量層次，減少原材料中雜質含量，切實嚴格控制水分、力度以及氧化鎂的含量等，在進行投入電石爐之前，進行合理有效的原料配比。提升炭原料的質量把控，盡量使用含碳量高、灰分及水分低的炭材，降低對電極的侵蝕，降低電極消耗量。

2.4 加強電石爐作業監管

一方面，要重視對電石爐操作人員的技能培訓工作，依照最新的電極糊標準規定，對相關人員進行培訓，及時掌握最新的標準與內容，不斷完善企業技術標準流程與體系構建，強化技術管理，降低與先進技術之間電極糊消耗的差距[5]。通過培訓管理工作，提升操作人員的技能水平，保證電石爐的穩定運行，提高經濟指標表現；另一方面，在電石爐運轉過程中，形成良好的電石爐操作管理流程，構建高配比、高效率、高溫度低能耗的電石爐操作管理規范，切實解決電石爐電極消耗較高的問題。通過各種電石爐操作參數的優化，形成嚴格的精細化管理制度。

3 結語

綜上所述，盡管電極并不是電石生產中主要的原材料，但是其在輔助運行材料中占有重要地位，盡管企業相應成本支出并不多，約占到總成本支出的百分之二左右，但是對于保證電石的生產效率，維持持續、穩定的生產流程具有重要作用。對電石企業進行提質增效、提高生產穩定性具有重要作用，是保證整個電石生產流程穩定、持續生產的關鍵內容。深入分析電石爐電極消耗偏高的影響因素，及時采取有效的管理措施，能夠有效提升電石生產效率以及電石成品質量，對維護電極安全運行，降低電極損耗，提高電石生產效率，推進企業持續平穩發展意義重大。