81000kVA电石炉新开炉工艺的改进与效果.docx

? ? 81000kVA电石炉新开炉工艺的改进与效果 ? ? 李志军，邬子峰 （内蒙古君正能源化工有限公司，内蒙古 乌海 016040） 电石炉的新开炉分为新炉开炉和旧炉清炉后重新开炉两种，两者之间的区别在于新炉开炉需先焙烧新的工作电极，而旧炉新开炉则可以利用原有的旧工作电极。无论哪种开炉法，首先都得焙烧好足够长度的电极，只是新炉开炉焙烧电极的时间适当长一些。 内蒙古君正能源化工有限公司（简称君正公司）4×81 000 kVA 密闭电石炉建成于2012 年，首次点炉于2012 年8 月19 日。在当时，该炉型属于新型密闭炉，采用德国西马克公司的技术，没有成熟的工艺资料可参考，所以开炉过程由德国西马克公司指导进行，其开炉过程较保守，耗时较长。 从2012 年点炉至今，4×81 000 kVA 电石炉经历过新炉开炉与清炉后开炉，在后期旧炉新开炉中，君正公司对原有西马克开炉工艺技术做出了优化改进，并取得了较大的成效。本文就原有开炉工艺和改进后的开炉工艺进行介绍，以供参考。 1 西马克开炉工艺过程 西马克公司采用分步开炉法，分为片柴烘炉、焙烧电极、装料升温三步，点炉前要做好安全准备工作。 1.1 开炉前准备工作 开炉前对电石炉所有设备进行冷功能测试，包括信号的输入输出、部件功能、各系统功能、各联锁功能等测试，现场安全应急处置措施确认，操作工的上岗技能确认，各通讯工具的完好确认，雨水天气的预防措施等。开炉所用的原材料、工器具等都按要求备好，启动缸焊接完好并充装完毕，炉底焦粒按要求铺设完毕。所有准备工作都到位后，执行开炉操作。 1.2 开炉过程 先将大量片柴置于炉内点燃进行烘炉，对炉内的耐材预焙烧，将其水分烘出。片柴烘炉结束后，正式启动电极焙烧程序。电极焙烧过程较慢，这也是后期开炉过程中的一个重点改进的工艺环节。西马克开炉升负荷方案趋势图见图1。 图1 西马克开炉升负荷方案趋势图 开炉时，以星形接法（简称星接）起动电流10 kA稳定运行1 h 后，采用间断停送电操作，从“运行5 min、停炉30 min”逐步过渡到“运行25 min、停炉5 min”，最后连续送电运行，该过程用时79 h。连续运行时电流达到40 kA～45 kA，均匀升电流至95 kA，负荷约20 MW，此时总用时265 h（即星接约11 d），变压器改为三角形接法（简称角接）运行。角接20 MW 保持运行3 d～5 d，之后以每3 d～5 d 增加5 MW 的负荷梯度增加，直至达到46 MW。送电到升至满负荷整个过程耗时约50 d。开炉期间，电极容易发生硬断事故。 1.3 炉料配比及炉内料位控制 开炉时采用的炭材全部为兰炭，炉料配比为兰炭与白灰质量比为54∶100。炉内填充炉料，电石出炉前，料位充装到炉膛深度的二分之一处，开始出炉后的第一天料位填充到三分之二处，第二天料位填充到四分之三处，第三天料位全部加满并持续放料（即料管闭料阀全部打开，炉料靠自重下沉到炉内）。 1.4 出炉时间控制 首次出炉在负荷升至8 MW～9 MW 时，根据电极电流波动情况进行出炉，时间大约在电炉送电的一周后。开始出炉的前几天，电石发气量较低，基本都为等外品。 西马克开炉工艺整个开炉过程较保守，且分步开炉法造成了电能的极大浪费；低配比开炉不利于炉温的提升与电石质量的稳定，同时达标达产耗时太长；而且开炉过程中因星接时间过长，电极焙烧过干，三相电极均发生了断裂事故，对生产效益造成很大影响。 2 优化后的开炉工艺 君正公司经过多年的实践和摸索，对传统新开炉工艺进行了改进优化，总结出同时进行烘炉、焙烧电极、升温的一步法新开炉工艺。 2.1 开炉焙烧电极过程的改进 开炉过程中，重点是要把握好电极焙烧，电极不出事故，整个开炉过程就会很顺利。根据温度和部位，可将电极焙烧分为三个阶段。 （1）软化阶段。电极糊温度由常温逐渐上升至120 ℃～200 ℃，固态电极糊逐渐熔化呈液态，位置在铜瓦上约500 mm 处。 （2）挥发阶段。电极糊充分熔化，在电极壳内流动、充填空隙。该阶段温度由120 ℃～200 ℃上升至600 ℃～750 ℃，位于铜瓦下接近底环部位。 （3）烧结阶段。该阶段少量挥发物继续挥发，电极进一步烧结，成为坚硬整体。电极完全烧结的温度在900 ℃～1 000 ℃。 电极焙烧过程的热平衡见式（1）： 还可表示为式（2）： 式中：Q供是提供给电极的热量，J；Q损是损失掉的热量，J；Q导是熔池传导热，J；Q阻1是料面以上电极电阻热，J；Q阻2是铜瓦与电极接触电阻热，J；Q辐是炉面辐射热，J；q1是电极糊挥发分开始分解所需热量，J；q2是黏接剂成焦热，J；q3是铜瓦以上电极的散热，J；q4是铜瓦下至料面间电极的辐射热，J；q5是铜瓦冷却水带走的热量，J。 由式（1）可知，为进行良好的电极焙烧，要设法增