20万t/a矩形密闭电石炉开炉试车总结
在电石生产行业中，电石炉按结构类型分为开放型电石炉、半开放型电石炉及密闭型电石炉三大类。密闭性电石炉在电石生产过程中可以将尾气回收处理后进行再次利用，可有效地避免环境污染，并使尾气循环再利用。
国内常见的密闭性电石炉产能最大的只有4.5万t/a，形状为圆形炉，单台炉3根电极柱成三角形分布，而该项目的电石炉为密闭性矩形电石炉，其形状为矩形，单台炉有6根电极柱成一字型分布，设计产能达20万t/a，该炉型有产能大、热效率高、电耗低、自动化性能高、尾气中一氧化碳纯度高等优点。
开车准备
1.1 电石生产工艺介绍
电石生产工艺是以石灰和焦炭按一定比例混合，通过加料设备进入到电石炉内，通过施加在电极柱的小于500V直流电向电石炉内供电，电石炉内混合炉料在电极柱之间的电弧热的作用下反应生成电石和炉气(一氧化碳)，反应生成的电石周期性的出炉至电石锅内，通过搬运系统经冷却后送至破碎系统的生产过程。电石炉副产物炉气，经空冷段、水冷段、强制通风冷却、除尘后，将合格排放标准的电石炉气经气柜缓存后送至气烧石灰作为石灰生产的燃料气。电石生产的化学反应方程式为：
CaO+3C==CaC₂+CO↑-465kJ
电石生产工艺流程框图见图1。
图1 电石生产工艺流程框图
主要从密闭型矩形电石炉试生产过程中发现的问题及提出有效的整改措施等两方面进行总结。
1.2原辅料准备
(1)原材料准备
电石炉生产过程中，其原材料主要为为石灰、焦炭和电极糊。其电石生产所需的原材料物化性参数分别见表1、表2和表3。
表1 石灰规格表
表2 焦炭规格表
表3 电极糊规格表
(2)辅料准备
电石生产过程除原料外，还需电极壳、直供电及水电气等公用工程介质用于辅助生产。
(3)人员准备
电石生产工艺属高危生产行业，根据设计和电石生产经验要求，人员方面需设立管理团队、技术团队、操作团队、维保团队等。
(4)技术文件准备
电石生产属冶金生产工艺，属重点监管的危险化工工艺，所以根据法律法规及行业要求试生产之前必须编制完成技术规程、操作规程、开车方案(含开车过程中的应急处置预案)等。
试生产过程
电石炉的带料试车可分为如下几个步骤。
(1)装炉。电石炉的装炉过程就是在炉内从底层依次为：电极糊、启动缸、颗粒焦炭、混合料等顺序步骤进行物料装填，这个过程中电极糊厚度、启动缸大小和深度、颗粒焦炭的粒度及装填深度以及混合料的配比等均有严格的要求。
(2)电极焙烧。电极的焙烧是电石生产过程中最为重要的环节之一，电极焙烧是从电极糊添加到电极焙烧结束的一整套过程，这其中对电极糊物化参数及添加步骤等均有严格的要求。
(3)通电生产。因电石生产是以电极柱之间的电弧热对物料进行加热至1800~2000℃时，通过化学反应生成电石的过程，所以电石炉在第一次通电时通过间歇通电，逐步将炉料温度提升至反应温度后进行正常的电石生产操作。
(4)出炉。待电石炉持续通电运行一段时间后具备出炉条件，此时电石炉内电极端头周围已形成较大的电石熔池，电石出炉就是将出炉口与电极端头的熔池打通，将炉内的电石顺势流出电石炉的操作。
(5)搬运。出炉的电石盛放在特制的电石锅内，通过围绕电石炉的驱动装置将电石锅送至电石冷却厂房一侧，再通过起重机将热电石锅搬运至冷却通道进行48h或更长时间的冷却过程。
存在的问题分析
(1)装炉。
在电石炉装炉过程中，因作业空间较小，厂房内空气流通不畅，在人工装炉过程中焦炭粉尘的扬尘严重影响到了人员身体健康和对作业现场形成了粉尘爆炸的隐患。
改进措施：在今后的装炉作业中利用机械或者通过已有的设备去辅助装炉，同时可以在生产厂房内增加除尘装置或者换气装置，此类装置在正常生产时也可用于电石炉气的排放，使生产的生产环境更加安全。
(2)电极焙烧。
因该电石炉设计产量大且为矩形结构，国内以及全球上无类似产量及形状的电石炉，所以在电极柱设计方面存在一定的缺陷，在开车过程中电极柱频繁出现硬断事故，分析得出结论：电极柱设计存在缺陷，其中的电极壳的技术参数、电极柱的技术参数等均不适用于该电石炉的正常生产运行。
改进措施:a.电极壳制造时材质厚度自0.8mm升级至1.0mm;b.提升焊接质量和焊缝检测频次与方式;C.缩短通电电极焙烧的时间间隔，用于减小电极焙烧过程温差变化;d.调整电极糊的物化参数。
(3)通电生产。
在电石炉按计划进行了通电生产时，出现了电极柱与炉盖间刺火现象、炉盖冷却水管破损、翻电石等现象。初步分析得出的结论：因电石炉设备设计存在缺陷，造成本应在电极柱端头形成电弧的现象变成了料面以上与炉盖之间产生电弧现象，这一变化直接引起炉盖设备烧损、炉盖冷却水水管烧损。分析得出结论，一是因为电极柱导电夹设计与炉盖上方，致使电能通过导电夹至电极端头后形成回路的电阻大于电极料面位置的电阻，发生短路现象;二是电极柱与炉盖之间的安全距离过小，造成电能在电极柱与炉盖之间击穿空气出现刺火现象。
改进措施:a.将电极柱导电夹部分移至炉盖下方，以缩短电极柱工作端长度的方式降低其电阻。b.增加炉盖与炉盖之间和炉盖与电极柱之间的绝缘部件和大小。
(4)出炉。
该项目在现场安装有出炉小车(出炉机器人)用于进行出炉操作，在实际生产运用时此“机器人”频繁罢工，其中液压系统故障、转动臂机械故障、电气系统故障等频频发生。经分析得出的结论是因为电石炉出炉口区域温度过高且有电磁辐射，常出现电石飞溅造成电气设施烧损、液压系统仪表受电磁干扰工作异常、因温度高造成机械设备润滑不畅等原因。
改进措施:a.增加对电气设备的防火及防电磁辐射设施;b.更换不受电磁干扰或受电磁辐射干扰较小的仪表;c.加大设备的润滑油添加频次以及更换润滑方式等。
(5)搬运。
搬运系统由出炉轨道链条和冷却通道起重机组成。电石自出炉口排出后盛放在电石锅内，电石锅由电石锅小车在轨道链条的驱动下带出出炉口位置到冷却通道位置。然后由冷却通道起重机吊至冷却通道支架上进行冷却的过程。该搬运系统根据设计是全自动化无人值守运行模式，因出炉系统不正常，导致溢出的电石烧损轨道电气控制线路和电石炉的电磁辐射影响仪表正常工作，导致轨道运行不正常;冷却通道起重机是因为轨道运行不正常，导致无法全自动运行，必须进行人工操作。
改进措施:a.将易烧损部位的仪表更换安装位置及增加安全防护措施;b.更换不受电磁干扰或受电磁辐射干扰较小的仪;C.将行车运行系统与轨道系统进行独立控制，减少其关联程度从而降低故障频次。
结 语