密闭电石炉的电极.pdf

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1、李银兰（青海盐湖海纳化工股份有限公司， 青海 西宁 810000 ）密闭电石炉核心设备电极的重要性， 生产过程中对电极的要求、 对电极焙烧的要求， 电极壳的加工制造， 电石炉电极事故摘要：及处理。关键词： 电极； 电极焙烧； 电机壳； 电极事故处理1 密闭电石炉对电极的要求1.1 电极焙烧的弹性幅度要大， 即电极消耗慢时， 可以间隔 4- 8小时压放一次电极，电极消耗块时，可以间隔 0.5 小时压放一次电极， 特殊情况焙烧电极时，可以采用快速压放焙烧电极，即 10 分钟压放一次， 在如此大的弹性幅度，要保证电极焙烧完好，不至于过烧或欠烧。1.2 具有更高的机械幅度： 由于密闭电石炉容量一般较大

2、，电极直径相对较大， 其机械力、 电气负荷力及炉料坍塌的力都很大， 又由于密闭炉发生电极事故较内燃式炉更难处理， 故需电极要有更高的机械强度， 即电极一般不会发生硬断事故。1.3 装设防软化分层装置： 密闭炉电极较内燃式电极直径较大，当电极糊在软化过程中容易形成软化糊的固体颗粒与粘结剂分层现象， 导致电极纵向强度不一，极易发生电极软 、 硬断事故， 故密闭电石炉电极柱上方需加装电极加热器并控制在一定温度范围 。1.4 电极糊的流动性要适宜： 密闭炉的电极焙烧情况不易观察，一旦发生电极软断， 如果电极糊流动性过大， 其流动极强， 造成大量电极糊在炉中高温环境下瞬间发生爆炸着火，可造成大的人身伤亡

3、事故， 故密闭炉电极糊的流动性要适宜。1.5 由于沥青和煤焦油的组份十分复杂， 千差万别， 因而现在传统的以软化点和挥发份含量来衡量密闭电极糊的焙烧性能有很大的片面性， 也是不可靠的， 应以实际应用来确定电极糊的性能 。2 密闭电石炉电极的焙烧2.1 焙烧电极的热源 密闭炉电极焙烧热源除电流，电极通过本身产生的电阻热外，还有电极端头电弧的传导热 。 因密闭炉的操作基本处于微正压且密闭， 电石炉的辐射热很小，所以密闭炉电极焙烧的热源主要是电阻热和端头电弧传导热。2.2 加热器及送风机 密闭电石炉在设计时在电极柱上方安装有电极加热器和送风机，送风机功率一般为7.5KW左右，加热器功率一般为三级共2

4、4KW，此装置主要用于防止电极软化后分层和调节电极焙烧速度的。2.2.1 加热器： 一般由三级加热器片组成， 也有二级的， Elkem密闭炉上的加热器由 12KW+6KW+6KW组成， 一般情况下， 第一级为常开， 它与送风机联锁， 送风机启动则第一级加热器就起动，第二、三级为手动开启，加热器内部由热电偶控制温度， 一般讲： 第一级90- 100， 第二级 120- 160， 第三级为 160- 230， 当温度超过规定的上限将自动断开。第二、 三级加热器的使用又根据炉子情况而定，一是焙烧电极、二是天气变冷、 三是特殊情况下应用 。如电极焙烧速度低于消耗速度时。2.2.2 送风机：一般 25M

5、W密闭电石炉送风机的风机风压设计如下：风门开到 25% （1/4 ）风压为 9Pa风门开到 50% （1/2 ）风压为 15Pa风门开到 75% （3/4 ）风压为21Pa风门开到 100%风压为 35Pa风门开度的大小对电极焙烧起着很重要的作用，风门的开度应按如下原则掌握：电极过长或烧结过度时， 风门可开的大一些， 加热器可关掉。电极过短或焙烧电极时，风门可开小一些， 但加热器的档位需在2 挡或 3 挡运行， 以防电极软化分层。炉内压力大 （原料粉沫多或水份大时） ， 风门开的大一些，加热器一挡， 以防炉内压力大，炉气上升引起火灾。如果电极焙烧过快 、 过干， 可把风门开度大一些，加热器小一

6、些。电极不下， 经常至上行程， 风门开度可大一些。电极加热器的挡位调节和送风机风门开度的调节要根据实际情况随时调整， 保证电极成熟适当。2.3 电极的烧结密闭电石炉的烧结过程与内燃式电石炉基本相同， 无明显的界限段， 但根据焙烧温度及负荷，大体分为三个阶段：即软化阶段 、 挥发阶段、 烧结阶段。A、 软化阶段： 此时固体电极糊逐渐熔化，电阻增大、 温度逐渐升高降低， 最后电极糊全部成为熔体状态，此阶段温度由室温25左右升至 90- 200， 大约在导电卡子上部 500mm左右。B、 挥发阶段： 此时电极糊已充分熔化，沿着电极壳的内截面流动并填充糊块之间的孔隙，同时随温度的升高，电阻不断降低，

7、沥青分解并排出挥发物， 最后显半焦化状态， 在此阶段温度由 90- 200升至 650-700， 位置大约在导电卡子中心的上半部。C、 烧结阶段： 此时还有少量的挥发物排出， 由半焦化到全焦化，温度不断增加， 电阻逐渐降低， 基本上完成烧结过程， 位置大约在导电卡子下部。温度由 650- 700升到 800- 1000 。2.4 电极烧结过程中其挥发物 、 比电阻、 机械强度随温度变化情况2.4.1 挥发物： 电极糊的挥发物主要从两个地方排出来， 电极烧结中随着粘结剂的热分解，挥发物的排除，体积收缩， 电极与电极筒之间便产生缝隙，挥发物从缝隙排出，温度比较低的成份从电极筒上口排出。2.4.2

8、电极糊的比电阻 。电极糊在低温时，电阻很高， 随焙烧温度的升高而降低，大部分电流通过已烧结好的电极输入炉内， 如果电流通过烧结不好的电极时，便有可能烧穿电极壳而导致漏糊事故或电极软断事故。2.4.3 电极糊的强度 。电极在焙烧过程中，强度逐渐增加到800以上时， 强度已达到极限值， 证明此电极已为成熟的电极。2.5 影响电极烧结速度的因素有 电极下放长度和间隔时间； 冷却电量的大小 （即风门的开度） 和送风时间的长短； 加热器的运行档位；焙烧新电极时的负荷上升速度； 炉内料面电极温度的高低变化； 电极位置的变化。密闭电石炉电极糊的主要技术指标 密闭炉电极糊主要有三种：一种是满足符合国标GB10

9、130 - 88 标准的 THD- 1、 THD- 2， 其主要技术指标为：$ %fi% &+()& ( +%g/! m, Mmm / M , , -+&(.,&(.,#$% &#$% * ()&*() % & (, ()&*() % & (另一种是满足符合冶金行业YB/T5215- 1996 标准的 M- 1、 M-2， 其主要技术指标为：$ %fi% , &() *% &+) +&() *% &+) +&, )*&/Mmm / M &).,+% (*#$+% (*+% (*M % &M % (-) *还有一种就是根据各企业需要， 电极糊厂生产一种叫特种密闭糊， 指标如下： 除上述技术指标外

10、， 使用者还应多注意观察其电极糊断面主料和辅料的混捏均匀性。3 密闭炉组合式电极筒及电极糊柱高度3.1 电极筒结构及制造：电极筒是由 12 块 =2 弧板与 10 块 =3mm的加强筋和 =20mm的圆钢组成。电极筒加强筋及圆钢的作用： 增加电极筒与碳素材料的接触科技创新与应用2013年第 19期科 技 创 新特种密闭糊指标$ %fi% & ( &)&*Mmm / M &- %面积， 导电卡子内的电极下半部分是基本烧结好的电极， 部分导电性很差， 而电流要从导电卡子经过钢板，圆钢传到烧结电极，如果电极筒与碳素材料接触面积小， 电阻就大， 大量的能量电流任务传到了电极筒上， 极易烧坏或刺坏电极筒

11、外皮钢板，造成漏糊事故 。 增加电极的机械强度：因为增加了电极筒的立筋和横断面积， 使电极筒和电极糊结合的更牢固，增加了电极筒的抗拉强度 。增加电极的导电能力： 电极在没有烧结好前，其导电能力很差，这期间一部分电流靠电极壳和筋板及圆钢传导 。减少表面效应对电极影响：直径大于 1 米以上的电极，表面效应影响显著，造成电极靠外部的电流密度大于中心部的电流密度，装筋片后， 可以很好的适应这一情况， 并减少其影响， 我们可从电气知识上得知。3.2 电极筒的制造 电极筒经剪板机 、 冲压机、 弯板机、 点焊机、缝焊机和一定数量的模具制造完成的。3.3 电极糊的装填 电极糊在装填之前，方进行破碎至一定合适

12、的粒度，一般为50- 100mm ， 太大或太小将将造成电极糊悬料或喷料现象， 发生电极事故。3.4 电极糊高度的方法 如果糊柱太高， 电极糊中粗细颗粒易出现分层现象， 或者由于压力太大而胀坏电极筒，如果糊柱太低， 则由于糊柱压力太小，填充性差， 难以获得致密的电极，电极消耗快且强度差，合适的电极糊柱高度， 有利于电极焙烧的质量。4密闭电石炉电极事故及处理4.1 电极的硬断 电极硬断发生的原因和预防措施与内燃式电石炉基本相同， 在此不作叙述， 就电极硬断的处理方法介绍如下： 密闭炉一般容量较大， 电极直径相对地大， 因炉盖密闭， 当电极硬断时， 根据其断头大小， 采用不同方法：4.1.1 如果

13、电极断头较短，且在料面之下， 可借电极自重和压放装置， 将断头压入炉内， 如果剩余的工作电极较短时，适当下放电极进行焙烧， 负荷缓慢增加，并把该相电极四周的下料管配比减到一定程度， 每个下料管大约上 18 批料， 即可把断头电极消耗掉，电极焙烧可采用一次性压放到位的方法焙烧电极， 焙炼电极的电流应小于安全焙烧电流； 如果剩余的电极较长，能满足生产需要，则不用焙烧电极， 此时可采用缩短压放时间的办法，降低负荷运行，将电极逐步压放至所需工作长度后， 调整压放时间到正常。4.1.2 如果电极断头较长或断头处在料面上部，则必须采用爆破电极断头的方法，将爆破的电极碎块取出，然后下放电极至一定长度， 缓慢

14、增加负荷， 至焙烧安全电流进行焙烧，密闭电石炉电极硬断后， 其断头爆破方法如下：将事故电极周围的下料柱取出一个， 做为爆破操作孔，用风镐钻头对准电极断头选择炮眼角度并打眼， 眼深度一般为电极直径的 1/2- 2/3。用云母管、 黄泥作为装药器， 用工业硝酸铵炸药 、 电雷管作为引爆物， 方法见下。 上述爆破需说明以下几点：A、 装药量要适宜， 经爆破工程技术人员确定，不得多装。B、 黄泥不能太干， 也不能太湿， 黄泥封口长度在 150- 200mm 。C、 每次安装电雷管两支，必须串联使用， 以防其中一支失效。D、 云母管规格一般为 4050500， 套管一般用吹氧管即可 。E、 将装好的炸药

15、放入电极断头后30秒内必须合闸引爆 。 在密闭电石炉生产中，发生的翻电石 、 大量硬壳也可采用此种方法进行爆破， 处理好料面。4.2 电极流糊 电极中熔化后的电极糊，从破损的电极筒处流出， 这类事故一般叫流糊。4.2.1 流糊的原因： 电极糊烧结不好，焙烧速度赶不上消耗速度。 电极筒焊接质量不好，焊缝裂开。 导电卡子与电极筒接触不好， 刺坏电极筒。 电极筒承受过量的电负荷被烧穿。 出现拉弧或电极筒局部过热， 电极筒被烧成洞。4.2.2 处理方法。 发生流糊事故应立即停电， 把事故降低到最小程度， 如果流糊的孔洞在显露部位， 可用耐火材料把孔洞堵塞， 再用钢板焊死， 如果孔洞在设备里面，将有关设

16、备 、 元件拆除进行处理，随后补加电极糊， 重新焙烧电极。4.3 电极软断密闭电石炉电极软断同内燃式电石炉电极软断其原理 、 处理方法相同， 不再叙述。4.4 电极糊的悬料 电极糊块大， 使糊柱内出现较大空间， 称为电极的悬料， 此现象一旦发生即可引起电极的软断和硬断 。 悬料多发生于冬季和新开炉期间， 特别是多见于密闭炉或糊柱太高的情况 。4.4.1 原因： 电极糊粒度不合适， 大小不均。 糊柱太高， 电极上部温度低， 电极糊难以熔化下沉。电极筒内落入异物， 如铁片、铁筋、 木板等。电极筒加强筋制作不规则。4.4.2 当操作工测电极糊柱时， 如果空筒高度没增加或不变时，应考虑到电极处于悬料状

17、态， 应及时处理， 处理方法如下： 用木棒或包胶皮的铁辊撞击电极筒， 使其振动下落。用重锤从电极筒内砸落悬糊。用木棒自上而下捅落悬糊。4.5 电极过烧 由于电极的焙烧速度大于其消耗速度，操作者又未及时更改电极压放周期，往往会造成导电卡子部位处的电极密封损坏， 使电极焙烧上移， 使本应处在半烧结状态的电极糊柱部位变为已烧结的电极柱， 此时， 导电卡子中部的电极筒铁片被烧损，导电卡子与电极筒接触不好， 造成电刺火， 进一步刺坏导电卡子， 被破停炉检修。4.5.1 产生的原因： 电极密封损坏。压放周期不合适 。料面温度高。电极电流过大 。电极长时间顶上行程，不能压放电极。4.5.2 解决方法： 增加

18、电极的密封性 。调整压放周期。调整操作电流和炉况 。 上述方法中， 如事故电极相电极过长，需将电极炸断后， 取出断头， 才能将过烧电极放下，至合适位置，使导电卡子与电极筒接触完好。4.6 电极放不下来 往往在密闭电石炉生产中， 需压放电极时，电极放不下来， 如长时间电极得不到压放和补充，则电极工作长度不够，被迫停炉， 甚至造成更大的电极事故。4.6.1 原因： 电极密封处的铁皮损坏，并上卷， 形成很大的阻力， 使电极无法下放。由于停电时间过长， 致使导电卡子处焦垢，由于变冷形成坚硬固体与电极护屏之间形成很大阻力，致使电极难以下放。 导电卡子夹紧力或锥形环压力过紧 。 压放缸压力过紧。4.6.2

19、 解决方法： 打开护屏，用气焊割除卷起的铁皮，并下放电极至合适位置， 使导电卡子部位与电极筒有很好的接触 。先送电 20- 30分钟后， 使护屏中的焦油硬块遇热变软后， 压放电极。 调整导电卡子夹紧力或锥形环压力，如事故相电极较长，则需爆破， 取出断头， 再下放电极至合适位置。调整加大压放力至额定值。4.7 如何判断电极的成熟和电极事故4.7.1 电极成熟质量的判断 由于密闭电石炉电极在炉中的工作情况在送电过程中是难以观察看到的， 除严格按上述内容处理好电极外，需在电炉停电， 观察料面等情况下， 打开观察门观察电极：电极把持器位置下移后，可观看到导电卡子下的电极呈暗红色，略带铁皮则焙烧良好 。

20、先把电极把持器位置下移后，可观看到导电卡子下面的电极发白， 内翅裂缝， 不见铁皮， 则电焙烧过干。电极冒黑烟、 发黑、 带白点， 则电极焙烧太软。针对以上观察， 适当调整风门开度加热元件至合适级调整电极压放周期， 使电极焙烧好。4.7.2 事故发现与判断： 带有不平衡负荷闭锁装置。 当电极发生软、 硬断事故时， 若电石炉开关装有负荷不平衡跳闸装置，事故发生时， 其三相负荷严重不平衡， 电炉主开关会自动跳闸， 操作人员在获取信号后， 观察电炉情况， 可判断出电极事故 。电极硬断： 无自动闭锁装置的需靠二层操作人员发现， 事故相电极电流突然下降或急剧上升后， 电极电流突然下降， 对地电压突然升高 。电极软断：无自动闭锁装置的需靠二层操作人员发现，事故相电极往往在压放电极后， 较短时间电流突然升高， 对地电压降至 “ 0”伏， 炉压增大。作者简介： 李银兰， 女， 青海省西宁市， 学历： 本科， 研究方向： 电石工艺设备。-2-