组合把持器技术在内燃式电石炉上的应用

【摘 要】 本文详细介绍了12500KVA内燃式电石炉通过应用组合把持器技术，有效利用了炉气热能，降低了电石能耗，减少了设备故障率，提高了电石炉开动率，改善了炉面操作环境。真正达到节能、环保、降耗的目的

【关键词】 组合把持器技术 内燃式电石炉上 应用

电石行业属高耗能、高污染行业。在电石生产中，电石炉的炉型不同耗能大不相同。目前我国电石炉的炉型主要有开放式电石炉、内燃式电石炉和密闭电石炉。由于开放式电石炉耗能大，危险性高，已基本被淘汰，现实际生产的电石炉为内燃式电石炉和密闭电石炉。为提高能源综合利用率，真正实现节能降耗，必须从生产电石所产生的大量炉气热能上入手。电石炉炉气热能利用得越多，电石的综合能耗就越低。下面以我公司三台12500KVA电石炉组合把持器技术改造进行一下探讨。

1 电极设备

1.1 电极设备的组成

电石炉主要由炉体、电极、电石炉变压器及其短网、出炉系统和炉气净化除尘系统等组成。而电极是电石炉的最重要设备之一。传统的内燃式电石炉电极设备包括把持筒、电极把持器、电极升降装置、电极水冷却系统和电极压放装置等。

1.2 电极把持器

电极把持器又名电极夹持器。由导电颚板、锥形环、导电铜管等组成。锥形环和导电颚板分别由吊杆和提缸管固定在把持筒上，导电颚板由导电铜管连接到短网上，实现电路闭合。

1.3 电极把持器的作用

电极把持器的作用是把经变压器和短网传过来的强大的电流导入电石炉电极的端头，在电石炉内进行电弧燃烧而把电能转换为热能，并且通过压放电极来调节电极的烧结速度，使电极处于连续工作状态。电极把持器的好坏直接影响电石炉的耗电量和设备运转率。

2 包头新源化工有限公司组合把持器改造

（1）新源公司有三台12500KVA内燃式电石炉，设计年产量7.5万吨。2007年实际工艺单耗3612度/吨，2008年上半年电石工艺单耗为3762度/吨。电石炉炉盖开孔率大大超过10%，电石生产过程中大量热能散发到炉面，这部分热能未对电石生产起到任何作用，反而加重炉面操作环境的污染。为了减少热损失，节约能源，降低消耗，必须减小炉盖的开孔尺寸。而减小炉盖的开孔尺寸的必要条件是电极把持器技术改造，把原来的导电颚板、吊杆、锥形环、提缸管及导电铜管组合在一起，缩小炉盖和电极开孔尺寸，实现炉盖和电极间密封起来，大幅降低电石工艺单耗，达到节能的目的。

（2）德国埃肯公司的组合把持器技术是一项应用在电石炉电极上的导电装置技术，二十世纪九十年代引入中国。它引入国内主要应用在容量在25500KVA以上的大型密闭式电石炉上，体现出电极结构紧凑、故障率低、电石炉运行率高的优势，具有增效、节能降耗、环保等多重功效。但是没有在12500KVA半密闭电石炉上应用的先例。2008年4月，我公司与江苏宜兴宇龙合作，将此项组合保持器技术应用到我公司2#电石炉上，开创了组合把持器在中型半密闭电石炉上应用的先河。

3 电石炉技术改造

3.1 技术方案

（1）组合把持器电极及短网；原有短网能够满足改造要求，所以仍然利用原有短网设施，铜管36根（Φ70×12.5），水冷软缆36根，同时利用原有的接线板，但是吊挂位置根据要求作调整，支撑度高需要提升300mm。（2）液压系统；液压站设备基本不作变动，立缸控制仍利用原有的电磁阀及管件，电极周围配置三台压放盘，油路由液压站引入，内装电磁阀，用于控制电极压放油缸，改造内容主要配置三台压放盘及改造管路。（3）冷却水系统；因为电极被冷却部件通道较狭窄，调整冷却进水水压在0.3Mpa以上，同时水量应当充足，水温不宜太高，控制在35oC以内。每相电极配备14组循环冷却水路。（4）电极壳制作；电极桶由原来的圆形电极桶改为外圆均布8条筋的电极壳。根据电极壳的结构特点，配置专用的电极壳制作设备。标准设备主要有：剪板机、冲压机、折弯机、缝焊机、点焊机、压力机等，非标设备主要有：焊接架、滚动架、焊接台、弧板模具、吊具、卡具等。

3.2 技术原理

（1）组合把持器电极主要由上下电极外套、电极壳、接触元件、底部环、保护屏、馈电管、电极送风装置、电极水路、电极压放装置、事故夹钳、升降立缸等部件组成。上部电极外套端面组装电极压放装置以及事故夹钳，侧面装配电极冷风装置。下部电极外套固定电极水路、馈电管，下端吊挂接触元件、底部环以及不锈钢护屏等装置。（2）电流由变压器二次出线端经过短网、馈电管、接触元件、电极输送到电石炉内。接触元件靠碟形弹簧张力与电极壳筋板接触，传导电流。（3）电极水路用于冷却底部环和不锈钢护屏。接触元件与连接馈电管共用一路冷却水。（4）电极的升降及压放由液压装置的运行来完成。电极升降靠两侧立缸的动作实现，给油时电极升起，泄油时电极下降。电极压放由加紧压放油缸控制，正常时电极由加紧油缸上的碟簧张力作用于卡钳来夹持电极，需要压放电极时，夹紧油缸给油卡钳松开电极筋板，接着压放油缸升起，然后夹紧油缸泄油卡钳又夹紧电极翅板，加紧压放油缸顺序完成以上动作后，压放油缸同时给油实现电极的压放。每次电极压放20mm。

4 安装、调试及试生产

4.1 安装工程

安装工程分为两部分。一部分是拆除工程。将原有电极导电系统、电极外套筒、三相电极筒拆除，液压系统除保留液压站和大立缸以及液压回路外，其余液压回路全部拆除。另一部分是组合把持器装置安装工程。具体包括底环、导电元件、导电连接块、吊架、导电铜管、水冷软铜缆、不锈钢护屏的安装，所有元件配套的冷却循环水路的安装，带电压放油缸以及管路的安装，液压站液压油精密过滤器的安装，电极事故夹钳的安装，组合式电极壳的安装，电石炉炉盖开孔缩小密封安装。

4.2 调试

调试工作的主要内容就是检查冷却循环水路是否通畅；煨制铜管与新设备连接是否走向正确，位置合理；组合式电极压放是否精确顺畅等。电极带电压放是电石生产操作的最重要环节之一，调试过程中，针对出现个别电极筒压放不下来现象，现场总结分析原因，主要是电极筒连接时焊口没有打磨平整，个别电极筒制作精度不高，直径有误差。整改后满足生产要求。

4.3 生产

安装调试完毕后，正式送电生产。面对新设备新工艺必须不断摸索，消化吸收。生产过程中也出现电极软硬脱节、电极糊架糊、炉盖断水、导电连接元件的密封烧毁等事故现象，通过加强生产各环节管理，电石炉运行逐渐转入正常，经济技术指标日趋良好。

5 技术改造效果总结

5.1 优势对比

在生产实践中，组合把持器式电极装置与原来颚板、锥形环电极装置相比，具有如下显著特点：

（1）结构简单，它简化了把持器和压放电极机构，使用可靠，重量轻；（2）组合把持器接触电阻小，电效率高，不易与电极壳刺火；（3）由于降低电极的冷却，因而使电极焙烧位置升高；（4）运行过程中电极壳不变形，电极培烧均匀，减少了电极断损事故；（5）寿命长，普通的颚板、锥形环式把持器一般寿命较短，颚板、锥形环块式把持既重又易磨损，而由接触元件及压放装置组成的组合把持器电极重量轻且不易磨损，增加了设备的使用寿命，减少了检修次数，提高了设备的运转率；（6）在电极导电系统中，接触元件与电极壳之间通过弹簧进行夹紧，电极压放时不用停电或降低电炉负荷，而在电炉满负荷的状态下进行电极的压放，这样大大的提高了电石炉的功率利用系数。

5.2 生产指标对比

组合把持器技术应用改造完成后，因电石炉炉盖和电极间密封了起来，炉盖开孔率降到10%以下，电石生产过程中原先大量散发到炉面的热能被收集起来，参与到电石生产中，增加了产量，减少了热损失，节约了能源，降低了消耗，而且改善了炉面的操作环境。从2008年10月生产转入正常后，2#炉各项生产指标均取得并保持较好的水平。技改前2007年全年平均日产70.85t，平均工艺单耗3612kwh/t，2008年上半年平均日产64.91t，平均工艺单耗3762kwh/t。工艺单耗远远高于同行业先进水平。技改后，从2008年10月到2009年4月半年的时间内每日平均产量达到75.38t，工艺单耗最低3300以下，平均工艺单耗降到3428kwh/t.取得了公司生产以来的最好水平。

5.3 效益分析

公司2009年三台12500KVA内燃式电石炉全部组合把持器技术应用改造后，年产生经济效益计算：按设计年生产电石7.5万吨、年生产330日为计算依据，技改后电石炉开动率提高4%，电石炉开动率提高每年产生效益7.5×4%×200=60万元，每吨电石节约电能200kwh，每度电按0.40元，每年节约电费7.5×200×0.40=600万元，电极壳制作费用提高增加电石成本5元/吨，电极壳增加制作费用7.5×5= 37.5万元，备品备件及维修费用每年减少72万元，每年节约生产费用约60+600+72-37.5=694.5万元。

6 结语

对于内燃式电石炉来讲，提高能源综合利用率，实现节能降耗是行业发展趋势。而组合把持器电极技术改造从有效利用炉气热能上入手，降低了电石的工艺单耗，减少了电极的故障率，提高了电石炉的开动率，改善了炉面的操作环境，具有环保、节能、降耗的多重功效，有利于提高电石炉生产的整体技术水平。

参考文献：

[1]熊漠远.《电石炉及其深加工产品》.化学工业出版社，1989.

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