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电石炉电极断裂事故原因分析及控制措施探讨 阳小陆 1 李永福 1 杨运泉 2 （ 1 ．湖南省湘维有限公司生产技术部，湖南溆浦 419323 ； 2. 湘潭大学化工学院 , 湖南湘潭市 411105 ） [ 摘 要 ] 从电极糊质量、锥形环压力、电极糊粒度、糊柱高度等四个方面对造成电石炉电极硬、软断事故的原因进行了分析，并提出了减少电极事故的控制措施。通过实施这些措施，取得了明显的效果，保障了电石生产的连续、平稳和满负荷运行。 [ 关键词 ] 电极断裂 分析 控制 1 前言 湖南省湘维有限公司现有两台电石炉。其中一台为 18000KVA （简称 1# 炉），建于 1977 年；另一台为 10000KVA （简称 2# 炉）建于 1997 年。两台炉在 2000 年 5 月前电极软、硬断事故很少，平均每年只有 2~3 次 / 炉。自此以后，两炉的电极软、硬断事故非常频繁，最多时每月达十几次 / 炉。 2000 年 5 月该公司成立了电石生产工作组，采取了更换油压系统液压油，恢复铜瓦、锥形环至 1996 年以前原状等措施，使两炉电极事故基本上消失。但进入 2001 年以来， 2# 炉电极事故频率又开始回升，至 2001 年 12 月，两炉同时频繁出现电极事故。电极事故严重影响了两电石炉的稳定生产，使电石产量减少，原材料及能源消耗升高。更为严重的是影响了该公司整个主生产线的连续满负荷稳定运行。为此，该公司专门抽调有关人员组成了电极事故攻关小组，经过深入的摸索，找到了引起电炉电极事故的原因，并采取了相应的控制措施。 2 电极事故的影响因素及应对措施 2.1 电极糊质量 电石厂 2000 年和 2001 年使用 A 炭素厂和 B 炭素厂的电极糊。我们统计了 2000 年和 2001 年发生的电极事故情况，发现使用 A 厂电极糊时主要发生电极软断事故，使用 B 厂电极糊时主要发生电极硬断事故。我们通过在马弗炉中进行电极糊烧结试验，以模拟电极糊在电石炉上的自焙情况，发现 A 厂的电极糊软化点较低（ 60 ℃ ~70 ℃），烧结过程产生的稀糊多，烧结后的试样气孔多。 B 厂电极糊烧结后的试样上层呈蜂窝状，烧结后的强度低。通过进一步到浙江衢化等国内同类生产厂家实地考察和调研，发现这些厂家均有过发生电极事故的历史，经更换电极糊供货厂家后，未再发生电极事故。他们还推荐了 巩义冶金材料总厂 、芜湖炭素厂、吉林炭素股份有限公司等厂家生产的密闭糊。经我们对这几家炭素厂生产的密闭糊质量（取 2002 年平均值）进行对比分析发现： 巩义冶金材料总厂 、芜湖炭素厂、吉林炭素厂的密闭糊质量好于 A 炭素厂、 B 炭素厂密闭糊（如表 1 所示）。 表 1 各炭素厂密闭糊质量对比表
根据表 1 的数据，结合我们进行的马弗炉中电极糊烧结模拟试验结果分析，我们认为 A 、 B 炭素厂密闭糊造成我公司电极事故的原因是： （ 1 ） A 炭素厂电极糊灰分偏高。灰分高，电极糊的粘结力差，灰分集中的地方容易产生硬断，电极消耗也快。 （ 2 ） A 炭素厂电极糊软化点偏低，电极糊烧结后的结焦值低，电极强度差，易造成电极事故。 （ 3 ） B 炭素厂电极糊电阻率偏高。电极糊电阻率高，表示电极糊的石墨化程度低，导电性差，电极抗氧化能力差，焙烧后的电极刚性强，电极易折断。 依据上述分析，我们于 2002 年 6 月对 1# 炉电极糊进行更换并开始试用芜湖电极糊，芜湖糊于 7 月 5 日正式作功。试用情况与上半年使用 A 厂电极糊的情况对比如下表 2 所示。 表 2 1# 炉试用芜湖厂和 A 厂电极糊发生的事故对比表
从表 2 可以看出： 1# 炉在试用芜湖电极糊期间的第一阶段即 2002 年 7 月 5 日至 8 月 28 日连续 55 天中无电极事故，而在第二阶段即 2002 年 8 月 29 日至 9 月 16 日则因后叙的其他方面原因造成了三次电极事故。由此说明电极糊质量是影响 1# 炉电极事故的一个主要因素。 2# 炉于 2002 年 6 月 28 日到 7 月 29 日试用吉林产电极糊并于 7 月 13 日开始作功， 8 月 5 日作功完毕。 2# 炉试用吉林电极糊与使用 A 炭素厂糊的情况对比如下表 3 所示。 表 3 2# 炉试用吉林厂和 A 厂电极糊发生的事故对比表
从表 3 可以看出，试用吉林电极糊期间发生的电极事故较使用 A 炭素厂电极糊发生的电极事故更频繁。 2# 炉后于 7 月 29 日至 8 月 5 日使用巩义电极糊发生电极事故 1 次， 8 月 6 日起改用芜湖电极糊至 9 月 16 日发生电极事故 7 次。这一数据说明 2# 炉发生电极事故的原因除了电极糊本身质量因素外还有其它方面的因素影响。 2.2 锥形环压力 我们对 7 月 13 日至 9 月 16 日 2# 炉发生的电极事故原因进行了统计分析，结果如下 表 4 。 表 4 2# 炉 7 月 13 日至 9 月 16 日电极事故原因统计分析
从表 4 可看出：大部分电极硬断和软断事故是在停电松锥形环压放电极过程发生的。 7 月 13 日至 9 月 16 日期间 2# 炉三相电极锥形环压力一般在 3.0 MPa ~4.0Mpa ，而 8 月 29 日至 9 月 16 日期间 1# 炉三相电极锥形环油缸压力比较高。具体如下表 5 所示。 表 5 1# 炉三相电极锥形环压力表
1# 、 2# 炉三相电极使用较高的锥形环油缸压力的原因是：在此以前，往往将发生电极事故的原因归结为铜瓦对电极的抱紧力不够和电极压放速度过快，因而为了降低电极压放速度，采取了提高锥形环压力的方法。 对于锥形环压力过高的影响，我们与国内同行专家进行了一些探讨，他们认为：锥形环压力过高，一是电极被抱得过紧，进行电极压放操作时电极在很大的压力作用下易造成变形、受伤；二是在铜瓦内稀糊和硬糊交接处形成很大的挤压，可能造成稀糊和硬糊从交接处分离，即发生电极软断；再次，锥形环压力过高造成电极经常不能顺利压放，不得不每隔 2~3 小时进行停电松锥形环压放，这样就违背了电极自焙的规律（即每小时烧结好 3~4cm ，压放 3~4cm ），很容易造成电极事故；锥形环压力过高甚至能将铜瓦吊杆和锥形环吊杆拉弯，导致锥形环对电极的抱紧力降低。那么， 1# 、 2# 炉合适的锥形环油缸压力应该是多少呢？ 1# 炉在设计时确定的锥形环油缸压力为 2.6~4.2Mpa 。 2# 炉设计安装时，每相电极有三个锥形环油缸，油压最小抱紧力为 2.6Mpa ， 97 年 9 月改为四油缸后，油缸最小抱紧力仍定为 2.6Mpa ，此后生产中一直执行此标准。我们通过与 1# 炉进行比较和计算，认为 2# 炉最小抱紧力只需 2.1MPa 。因此我们从 2002 年 9 月 16 日起将 2# 炉锥形环压力由 3.0 ~4.0MPa 下调至 2.1 ~2.4Mpa ，实施后达到了预期效果：电极压放顺利且没有下滑现象，电极形成正常烧结与正常压放的良性运行，至同年 12 月底止 2# 炉仅发生一起电极事故。 自 2002 年 9 月 16 日起我们同时也在 1# 炉实施了降低锥形环压力的措施。为了达到进一步减少电极事故的目的，在降低 1# 炉三相电极锥形环压力之前对有关设备进行了检修：对三相电极铜瓦内外侧面的积渣进行了清理，更换、调整了弯曲的铜瓦吊杆；减小了油压系统流量阀的开度，使电极压放速度减小。通过这些措施，使 1# 炉的电极事故率大为下降。 表 6 1# 炉锥形环油缸压力调整前后对比
2.3 电极糊粒度 两炉电极糊粒度原执行指标为≤ 150mm 。电极糊粒度越大，越易在电极筒内加糊时形成“搭棚”现象（即电极糊架空），从而造成电极糊在电极筒内非均匀下沉和非均匀熔化，影响电极糊烧结后强度的均匀性；其次，电极糊粒度越大，在电极筒内自焙时越不易熔化，烧结速度慢，使电极糊焙烧速度跟不上电极消耗速度，造成电极事故。据了解，浙江衢化、福建三化等同类厂家的电极糊粒度只有 50~100 mm 。我们于 2002 年 9 月对本公司的电极糊粒度指标进行了调整，由原≤ 150mm 减小至≤ 75mm 。 2.4 糊柱高度 我公司 1# 炉糊柱高度 ( 指铜瓦以上糊柱的高度 ) 指标为 3.0~3.5m ， 2# 炉糊柱高度指标为 4~4.5m 。糊柱高度低，电极糊熔化后沉积不密实，焙烧后密度小，导致电极的强度低，电极消耗快；糊柱高度过低，容易在电极筒内糊柱表层产生稀糊 ( 如在 1# 炉三相电极筒内经常可以看到有稀糊 ) 。当糊柱表层产生稀糊时，加入的硬糊会沉至底层，被稀糊包住，整个糊柱不能均匀地熔化、烧结，影响电极糊焙烧质量，焙烧不透的电极易产生电极事故。因此我们从 2002 年 9 月 16 日起将 1# 炉糊柱高度指标调整为 4.5~5.0m 。 3 效果 通过采取以上措施，自 2002 年 10 月份起有效地防止了电极事故的发生。有关电极事故的分析统计结果如下表 7 所示。 表 7 1# 、 2# 炉整改前后电极事故统计分析表
4 结论 4.1 经过近一年的摸索，我们找到了 1# 、 2# 电石炉发生电极事故的主要原因： • 电极糊质量差； 4.2 通过采取如下措施，能有效防止电极事故的发生。即： • 采用生产质量较好厂家的电极糊； |
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