3 0 MV A电石炉电极软硬断事故原因分析及对策

麻林伟，李广民，牛红亚，吕俊杰，李晓鹏

（1.中平能化集团汝州电化有限公司，河南 平顶山 467500；2.重庆科技学院 重庆400050）

电石炉属高能耗设备，电能消耗占综合成本的比重较大。近年来，国家相继出台了《电石行业准入条件》等政策，提高电石行业准入门槛，促使电石行业向密闭化、大型化、环保化、自动化方向发展。但是，大型密闭电石炉电极事故时有发生，电极事故的发生不仅造成能耗增高、生产指标降低，而且涉及电石炉安全生产问题。因此，确保密闭电石炉稳产、高产及安全运行，已成为电石行业关注的重要课题。

中平能化集团汝州电化有限公司45万t/a电石项目采用国家“十一五”电石行业节能减排重点推广技术，2009年，筹建8座30 MVA电石炉，2013年5月，3#30 MVA电石炉在正常运行过程中发生电极硬断事故，停电处理断电极后，送电焙烧电极，连续发生电极掉块、软断等事故。经采取措施后，确保了电石炉稳定安全高效运行。

1 电极软硬断事故现象

中平能化集团汝州电化公司3#30MVA电石炉于2012年3月开炉运行，2013年5月3日，该炉由于出炉跟不上，造成料面温度较高（温度检测显示为800～900℃），炉况运行不稳定，电极的焙烧速度大于消耗速度（电极过焙烧），工作端长度加长。6月3日12时，电极发生硬断事故（当时电石炉运行负荷不到2.2万VA）。迅速停电检查，发现断裂电极长度约一千二百毫米，组织人员把断裂的电极炸碎扒出。5月4日9时，开始四相焙烧电极，经过十余个小时焙烧完毕，正常运行时，又连续发生电极掉快、软断事故。由于发现事故及时，未造成电石炉安全事故。电极硬断、掉块及漏糊等事故造成炉况运行不稳定，电耗增高，电石发气量不稳定。

2 电极事故原因分析

全密闭电石炉自焙电极常见的电极事故主要有电极硬断、电极软断、电极漏糊、电极掉块、过烧、欠烧及电极筒内爆炸等。全密闭电石炉电极事故的发生，不仅影响电石炉稳定运行、电石能耗增高，而且，涉及电石炉安全运行问题，特别是电极软断事故，若电极筒内大量的熔化电极糊流入炉膛，造成炉气无法排出，加之炉内大量的氢气超标，就会发生电石炉爆炸事故。电极糊质量指标见表1。

表1 两地供应电极糊质量指标

表1为该公司使用的2种电极糊的质量指标。

从质量指标的分析比较，可以看出B厂电极糊灰分、挥发分较高，固定碳较低，比电阻较大，电极糊消耗较快 （本次电极消耗过慢的主要因素是出炉操作跟不上及停开炉频繁），焙烧好的电极发脆、容易硬断及出现烧结不好现象，降低了电极使用强度。另外，挥发分偏高，电极焙烧速度较慢，焙烧过程中，粗、细颗粒容易产生分层现象。该公司8座电石炉中，1#～3#炉用B厂生产的电极糊，其余电石炉用A厂电极糊。正常运行中，1#～3#炉电极消耗明显加快，焙烧跟不上消耗，说明B厂电极糊存在质量问题（配比不当）。

（1）电极硬断事故分析。根据3#炉用的B厂电极糊质量指标，电极糊灰分较高，烧结的电极糊强度较低，出现发脆现象，加上近段电石炉出炉操作跟不上，料面温度较高（800～900℃），设备故障率高，频繁停开炉，造成电极过焙烧及氧化现象。

根据电极内部温度分布及应力分布分析[1]，电极内外部的温度分布与电极电流的超肤效应和邻近效应、电极压放频率、炉内温度等因素有关。超肤效应使电极截面的面积电流从中心到周边逐渐增大；邻近效应是该电极邻近另根电极的部位面积增大，也就是说容量越大的炉型，邻近效应和超肤效应越明显，电极内外部温差越大，靠近炉心侧电极面积高于外侧，其温度也高于外部。电极内外部温度分布的差异，受炉内电磁力、机械力及微观结构差异的影响，由此导致电极内部的应力分布不均和变化。电极的热应力随电流周期波动的次数增加而增加，当电极内外部应力超过电极的极限强度，就发生了电极硬断事故。

（2）电极软断事故的分析[2]。表2为电极糊物理特性及电阻率与温度的对应关系表。

表2 电极糊物理特征及电阻率与温度的关系

根据电极糊物理特征及电阻率与温度的关系分析，电极糊在烧结过程中挥发物随温度的升高而下降，焙烧电极时，电极抗压强度随温度的升高而增加[3]。

表3为电极焙烧速度对其性能的影响对应关系表。

表3 电极焙烧速度对其物理性能的影响

根据电极焙烧速度对其物理性能的影响分析，电极的焙烧速度过快，将导致电极的孔隙率增大，电极的体积密度减小，电极强度下降，操作不当，就会发生电极软硬断、漏糊等电极事故。

3 防止电极软、硬断事故的措施

3.1 电极糊质量控制

电极糊的烧结与电炉参数、冶炼工艺水平及电极糊的质量有着密切的关系。生产实践中，当其他情况相同时，电极出现消耗过快，经常发生软硬断或者烧结不好，应及时和电极糊厂家沟通，调整电极糊配比。对进厂电极糊要跟踪取样化验，参照行业密闭电石炉质量标准，确保电极糊的质量稳定。不同企业生产的电极糊要分开存放，保证电极糊不混入杂质及灰尘，建立健全完善的质量管理体系。

3.2 优化停炉、开炉操作规程

停炉时，按照操作规程采取降档位（负荷）停炉措施及尽可能防止电极氧化措施。送电时，尽可能把三相电极升高，防止大电流冲击电极。新开炉焙烧电极按照送电工艺制度操作，防止电极焙烧速度过快，电极孔隙率增大，电极的体积密度减小，电极强度下降问题。

3.3 严格执行电极管理制度

在正常生产中，加强电极使用维护管理，压放电极坚持勤放、少放的原则；处理料面时，及时观察电极烧结情况；提高电炉设备的作业率，降低热停炉时间。压放电极后，发现电极烧结不好及有冒烟现象，应果断迅速地降低负荷，必要时，停炉做进一步检查处理。

4 结论

目前，大型电石炉尚不能完全杜绝电极事故，在生产实践中，找准电极发生事故的原因，采取有效措施，可以将电极事故的发生率大幅度降下来。

［1］赵乃成，张启轩.铁合金生产使用手册.北京：冶金工业出版社，2003.

［2］熊漠远.电石生产及其深加工产品.北京：化学工业出版社，2001.

［3］蒋仁全.矿热电炉电极发生事故的原因分析与对策措施.见21届全国铁合金学术研讨会论文集.长沙.2012.147－252.