密闭电石炉电极糊消耗偏高的原因分析及对应措施
中国石化长城能源化工(宁夏)公司投入运行的密闭电石炉是国内首座81000KVA大型密闭电石炉，引进了德国西马克公司的大型密闭电石炉炉型及压力环式组合把持器和空心电极技术。对于电极的焙烧及电极管理要求更高。自从20世纪初挪威人索德贝尔格首先发明了自焙电极之后，自焙电极在电石炉上得到了广泛的应用。
电极糊作为自焙电极的唯一重要填充原料，它的产品质量直接影响着电极的烧结质量和使用效果Ⅲ。因此，对于密闭电石炉使用的电极糊产品质量也不断提出了更高的要求。因为它不仅仅只是为了达到降低电极糊消耗的指标问题，更主要的是确保电石炉的安全生产。电极糊消耗指标直接反映了电石炉操作管理的整体技术水平，是具体体现电石生产综合效益的重要技术指标之一。如何加强电石炉的电极管理，避免和杜绝电极事故的发生，降低密闭电石炉的电极糊消耗，已经成为大中型全密闭式电石炉节能降耗、安全生产的又一关键性的技术研究课题。
影响密闭电石炉电极糊消耗的因素很多，现结合本公司密闭电石炉实际运行情况，对电极糊消耗偏高的原因进行分析，并提出相应的解决措施。
电极糊消耗偏高的原因
1.1电极糊的产品质量
电极糊质量优劣直接影响到电极的焙烧质量和消耗指标，更是影响到炉子的安全平稳运行，本公司11月密闭电石炉电极糊指标(见表1，图1).
表1 11月密闭电石炉电极糊指标
图1 11月电极糊灰分曲线
灰分含量是一个严格控制的质量指标，因为它对电极的焙烧速度、导电性能、抗氧化性能、烧结密度、消耗速度等都有直接的影响，严格控制电极糊的灰分质量指标尤为关键，同时避免灰分越低越好的误区，并不是灰分越低越好，灰分太低，电极的焙烧强度不够，灰分太高容易造成电极的硬断，都会增加电极糊的消耗。合理控制电极糊的产品质量，确保电石炉长期稳定运行。
1.2电极事故
电石炉操作管理中发生电极软、硬断事故主要原因在于电极管理工作中对于某些操作细节尚未引起足够的重视，对于密闭电石炉电极实际入料深度测定不够准确，所以电极的入料深度经常出现大范围的波动，由于在调整电极时操作不当，在焙烧电极阶段极易发生电极事故，破坏电极焙烧的热平衡，重新建立起正常的焙烧秩序相当困难。并且在大电流条件下强制性焙烧的电极质量气孔率较高、机械强度也差，其消耗速度将会加快。由于处理电极事故造成热停炉频繁，电石产量减少，电极糊消耗受到极大影响，电极事故是影响电极糊消耗偏高的一个主要因素。
1.3电极糊柱高度
电极糊柱高度是指从电极的导电部件上端起至电极糊添加高度控制线范围的电极糊高度。电石炉理想糊柱高度控制范围为导电元件上端起3.5m～4.5m范围处，电极糊单位面积所承载的压力一般为0.35kg～0.45kg。
实际上电极糊柱单位面积的受压耐力，由于添加粒度的变化其堆积比重已经发生了量的变化，也是电极糊单位消耗得以大幅度降低的重要原因。如果电极糊柱添加过高，除了电极把持器负荷加大不利于电石炉的安全生产之外，主要是容易发生电极壳内整体液化，产生电极糊焙烧过程中的粒析现象，再次添加时很容易破坏电极糊正常的烧结程序，造成电极工况恶化，电极糊消耗增加。
电极糊柱控制过低，容易造成过速烧结，电极壳内容易产生电极的烧结分层抗拉强度衰减，对电极硬断事故埋下隐患;由于电极糊柱的控制过低，单位面积承载压力减小，电极的烧结密度变小，电极糊的消耗必然增加。所以，严格控制电极糊柱高度，保证电极的焙烧良好，最大限度避免和减少电极事故，对于密闭式电石炉电极糊消耗降低至关重要。
1.4电极入炉深度控制
电石炉电极管理的核心，实质上就是三相电极的长度管理。电极的入炉深度是指电极在炉内的实际插入深度，它是电极工作长度的隐蔽部分。目前电石炉对于电极入炉长度的准确观察判断，尚无一种高科技的探测仪器和测定手段，依然是依靠人工使用棍棒探测的手感经验和探测角度来估测。根据电极的投入负荷和电极的压放长度，结合电极工作位置的变化范围来测算电极消耗。
电极的入炉长度与电极糊的消耗速度成反比。理想的电极入炉长度应当结合本地区炉料结构实际条件、工艺电气制度的控制特点、操作管理的优势特长，合理制定符合公司特色的电极管理模式，在电极入炉长度控制理念上，也要彻底转变电极越长炉况越稳定的传统观念，过长的入炉深度会导致冶炼工艺的热平衡失调，炉料的下降速度减缓，反应区功率密度不足，导致质量及产量下降。科学合理的电极入炉深度应当控制在电极直径的1.1～1.25倍。
1.5炭素材料品质影响
电石生产所使用的炭素材料品种繁多，理化指标各有特点，如果炭素材料中所含挥发分指标偏高时，则对电极的侵蚀速度加快，直接影响着电极糊的消耗指标(见表2)。
表2 各种炭素材料主要理化指标对照表
从目前国内电石炉常规使用的炭素材料来看，依然是高挥发分含量的炭素材料兰炭和无烟煤占主导地位，由于石油焦含二氧化硫较高，被认为是不适合用来生产电石的炭素炭材。炭素材料中的挥发分，主要是一些低温碳氢化合物，大量使用高挥发分的炭素材料，除了炉料容易结板之外，重要的是对电极的侵蚀消耗加快。所以，在大量使用兰炭和无烟煤的时候，要合理调整炭材配合，选择合适的电气控制参数，特别是对电极埋入长度、消耗速度严格进行科学管理，本公司现采用兰炭与焦炭配合使用，比例为7：3。
1.6电石产品质量影响
电石产品的质量，直观地反映了电石炉的真实反应状况，电石产品质量高，说明电石炉温度高，电极在炉内的工作长度控制适中，电石炉的热分配得当，炉况处于平稳最佳工作状态;如果电石产品质量低劣，说明电极的入炉长度波动范围较大，电石炉的理想热分配受到破坏，电极入炉深度波动大，不稳定，造成电极糊消耗偏高。
电石生成反应的大量热能是要依靠电阻热来完成冶炼，电弧在电石炉熔池区域所占比例与电阻相比甚是微小，因此，电极的炭素必然要参与炉内的化学反应，在计算炉料炭材配比时也将电极炭的消耗量考虑在内。当电石炉在高炉温、高质量、高配比状态下运行时，炉内炭材充足，电极的消耗相对较少;反之，则造成炉内严重缺炭，产品质量低，电极糊消耗速度加快。
1.7电石炉作业率的影响
电石炉在正常运行中，因突发性设备故障以及生产事故所造成的热停炉在所难免，即使是有计划的停炉对电极的维护也相当困难。由于热停炉对密闭电石炉电极的保护措施不力，容易造成电极表皮氧化和与炉内半成品粘接发生电极硬断事故，特别是在热停炉状态下处理设备漏水事故时，对电极的冲刷和浸泡危害更是严重，对电极的理想工作位置的恢复调整不利;频频打开观察门探测电极工作长度和处理料面硬壳和积灰，且炉子的观察门密封材料易烧损漏气，大量空气进入炉内燃烧，造成炉子一氧化碳浓度减低，电极外表皮严重氧化脱落。
频繁的热停炉破坏了炉子电极的正常焙烧秩序，因为热传导是电极焙烧的主要热源，热停炉以后炉内熔池的温度降低甚是缓慢，电极仍然在慢慢继续向上焙烧，这就造成了电极的过烧结，送电0后电极严重刺火，造成炉子停停开开的恶性循环，电极的硬断事故在所难免，电极的消耗指标将随之升高。
采取的措施
(1)选择优质的电极糊产品作保证，稳定电极糊的产品供货质量，经过几个月的摸索与实践，已与电极糊供货厂家沟通，要求电极糊质量配比按照如下成分生产(见表3)。
(2)在操作管理中建立高负荷、高配比、高质量、高炉温、低消耗的密闭式电石炉操作管理体系，解决密闭式电石炉电极糊消耗偏高的问题。
(3)重视电极的消耗调节控制，在电极工作长度足够、炉温开始上升、产品质量相对稳定、出炉操作顺畅的条件下切勿缩小压放时间，避免在低电压、大电流、出炉不畅的情况下增加压放频次。
(4)优化调整电石炉的工艺电气参数，确立工艺纪律的严肃性和权威性，电石炉操作要把电极糊添加检查、电极压放长度核实设立专人负责。
结 论
通过对密闭电石炉电极糊消耗偏高的原因分析，掌握影响电极糊消耗偏高的各项因素，及时采取相应的措施，可提高电石炉的生产负荷、效率及产品质量，达到安稳长满优的生产目标。
作者单位：
中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司生产调试部