電極測溫裝置在礦熱爐生產(chǎn)中的應(yīng)用

康朝陽

摘 要：重點(diǎn)介紹了礦熱爐測溫裝置的結(jié)構(gòu)、原理、作用，使用說明和注意事項(xiàng)，如何選取壓放的適宜溫度，利用溫度進(jìn)行壓放操作，利用檢測的溫度進(jìn)行判斷電極柱本體部位的故障。電極測溫裝置，能夠準(zhǔn)確測量電極在焙燒時(shí)的溫度，減少了電極在生產(chǎn)中的事故，為電極壓放量的多少提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：礦熱爐；電極；測溫裝置；鉑銠熱電偶；補(bǔ)償導(dǎo)線；控制儀表

礦熱爐又稱電弧電爐或電阻電爐。它主要用于還原冶煉礦石、碳質(zhì)還原劑及溶劑等原料。主要生產(chǎn)硅鐵，錳鐵，鉻鐵、鎢鐵、硅錳合金，工業(yè)硅、電石等產(chǎn)品，這些工業(yè)產(chǎn)品是冶金工業(yè)中重要工業(yè)原料和化工原料。其工作特點(diǎn)是采用碳質(zhì)或鎂質(zhì)耐火材料作爐襯，電極插入爐料進(jìn)行埋弧操作，利用電弧的能量及電流通過爐料產(chǎn)生的電阻熱來熔煉金屬，斷續(xù)加料，間歇出爐，連續(xù)作業(yè)的一種工業(yè)電爐。礦熱爐是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐。主要由爐殼，爐蓋、爐襯、短網(wǎng)，水冷系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、電極殼、電極壓放及升降系統(tǒng)，上下料系統(tǒng)，把持器，燒穿器，液壓系統(tǒng)，礦熱爐變壓器及各種電器設(shè)備等組成。

電極的作用是在電爐冶煉的過程中，把電能轉(zhuǎn)化為熱能的載體，或者說是轉(zhuǎn)換能量的橋梁，電極運(yùn)行的正常與否，關(guān)系著產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量，尤其是產(chǎn)品的電耗，有人說電極是礦熱爐的“心臟”，電極在礦熱爐中的作用不言而喻，但在實(shí)際的生產(chǎn)中，電極要承受高溫、較大的的電磁應(yīng)力、溫度劇變等不利因素。

根據(jù)不同的電爐容量和冶煉產(chǎn)品的不同，不同的生產(chǎn)工藝，選取不同的碳質(zhì)材料做為電爐的電極。電極的分類目前主要有自焙電極、碳素電極和石墨電極三大類，自焙電極的原料主要有無煙煤、焦炭、瀝青和焦油，在一定溫度下形成糊狀即電極糊，在電爐上用鐵皮制成的電機(jī)殼內(nèi)裝入電極糊，利用一定的糊柱高度產(chǎn)生壓力，同時(shí)利用電極電流經(jīng)過產(chǎn)生的電阻熱和輻射熱進(jìn)行熔化后燒結(jié)而成。碳素電極是以低灰分的碳素材料如低灰分無煙煤、瀝青焦和石油焦等，按照一定的比例和粒度進(jìn)行混合，混合后加入一定量的瀝青做為粘結(jié)劑，攪拌壓制成型，在焙燒爐內(nèi)慢慢燒制而成，石墨電極是碳素電極經(jīng)過高溫石墨化爐進(jìn)行石墨化處理而成。

在冶煉生產(chǎn)中，無論使用何種電極，電流都是通過電極進(jìn)入爐內(nèi)，產(chǎn)生高溫電弧，加熱爐料進(jìn)行高溫還原冶煉，電極在不斷的消耗過程中，通過電極本身的電阻熱和爐內(nèi)的輻射熱進(jìn)行焙燒電極，電極焙燒不好進(jìn)行下放，極易產(chǎn)生電極斷裂事故，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，燒結(jié)過度，可能會產(chǎn)生局部過熱而使導(dǎo)電原件損壞，進(jìn)行停爐檢修，因此判斷電極焙燒的程度，直接關(guān)系到生產(chǎn)能否安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行，是生產(chǎn)過程中必不可少的保障因素?，F(xiàn)在，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家都是根據(jù)直觀的觀察，憑借技術(shù)人員的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來判斷電極焙燒是否到位，如看到壓放下來呈現(xiàn)暗紅，或表面呈紅色，表明已經(jīng)焙燒到位，如果發(fā)現(xiàn)電極較黑和冒黑煙過多，則表明電極焙燒不到位，極易發(fā)生電極事故。如自焙電極可發(fā)生硬斷、流糊、軟斷等電極事故，碳素電極會發(fā)生電極硬斷事故。

準(zhǔn)確判斷電極壓放前電極的焙燒狀況，是礦熱爐生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響電極是否正常壓放，生產(chǎn)能否連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。為準(zhǔn)確檢測電極在生產(chǎn)過程中的焙燒狀況，需安裝特殊的測溫裝置，檢測電極不同時(shí)段的焙燒狀況，由于電極結(jié)構(gòu)及所處的特殊環(huán)境，溫度高、磁場強(qiáng)、空間小、現(xiàn)場粉塵大、所測量物件又處于間斷運(yùn)動狀態(tài)，致使許多測量儀表不能使用或測量數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)相差較大，如紅外線不接觸測溫，光纖一體式測溫不適合這種環(huán)境下應(yīng)用，這類測溫儀表、測溫探頭都屬于電子集成器件，工作環(huán)境溫度較低，而電極所處的環(huán)境溫度高達(dá)800度，并且空間非常狹小，電極表面的測溫點(diǎn)與外面的保護(hù)裝置在30mm—50mm之間，因此必須采取不同的辦法，不同的方式完成這一測溫過程。

為了克服以上種種不利因素和特殊環(huán)境，經(jīng)過研究分析和現(xiàn)場的多次試驗(yàn)，研制出一套電極測溫裝置，能夠準(zhǔn)確測量電極在焙燒時(shí)的溫度，減少了電極在生產(chǎn)中的事故，為電極壓放量的多少提供了科學(xué)依據(jù)，根據(jù)電極焙燒狀況，調(diào)節(jié)電極反吹冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量，使電極的焙燒速度與生產(chǎn)中電極消耗相適應(yīng)。

礦熱爐電極測溫裝置是在電極柱下部護(hù)屏內(nèi)的電極處裝設(shè)鉑銠熱電偶，在護(hù)屏內(nèi)的上、中、下部裝設(shè)不同長度的熱電偶，在護(hù)屏的下部裝設(shè)量程為1500℃，長度為1000mm的熱電偶，中部裝設(shè)量程為1200℃，長度為800mm的熱電偶，上部裝設(shè)量程為800℃，長度為500mm的熱電偶，在電極的極心園處裝設(shè)第一組熱電偶，離極心園圓心最遠(yuǎn)處的電極處裝設(shè)第二組熱電偶，在第一組和第二組熱電偶中間裝設(shè)第三組熱電偶，由于電極不同部位溫度差異較大，這樣就能檢測電極不同部位的溫度，同時(shí)也可以間接檢測電極柱下部導(dǎo)電不同部位設(shè)備的工作狀況，在電極與水冷護(hù)屏之間填充耐高溫石棉，將熱電偶緊貼焙燒段電極，熱電偶采集的溫度信號經(jīng)補(bǔ)償導(dǎo)線接至溫度變送器，再通過雙絞屏蔽線接至二次控制儀表或PLC控制器。為了保護(hù)熱電偶，在熱電偶的外部加裝100瓷管作為保護(hù)。為了防止強(qiáng)磁場干擾及熱電偶將強(qiáng)電信號傳至后面的二次控制儀表和PLC控制器，各個(gè)熱電偶采集的溫度信號首先經(jīng)過溫度變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，再通過雙絞屏蔽線接到二次控制顯示儀表或PLC控制器。

電極溫度檢測裝置安裝完畢后，如何選取壓放的電極的適宜溫度，是保證電極正常運(yùn)行的關(guān)鍵，下面就以25500KVA礦熱爐生產(chǎn)工業(yè)硅為例進(jìn)行闡述如何選取壓放的適宜溫度： 當(dāng)?shù)V熱爐開始啟動生產(chǎn)時(shí)，或者停爐檢修重新啟動時(shí)，在啟動的前期由于電極溫度較低，檢測溫度在300℃以下時(shí)，電極的反吹冷卻風(fēng)機(jī)關(guān)閉，當(dāng)溫度上升到300℃時(shí) ，將風(fēng)機(jī)啟動，風(fēng)量調(diào)整到三分之一以內(nèi)，這時(shí)風(fēng)機(jī)的主要作用是防止?fàn)t內(nèi)的煙塵量進(jìn)入電極柱下部設(shè)備內(nèi)，影響散熱和導(dǎo)電部位的接觸，減少設(shè)備事故率。當(dāng)檢測到的最高溫度400℃時(shí)，將風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)到三分之二，根據(jù)檢測上升速度的快慢，調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，當(dāng)檢測的溫度達(dá)到650℃以上時(shí)，電極可以進(jìn)行壓放，電極壓放后，會隨著電極的下放，電極檢測的數(shù)據(jù)會隨著下降，電極下放的長度越長，溫度會下降的越多；反之，電極下放的長度越小，電極溫度下降的越少。電極溫度下降到檢測最高溫度600℃后，應(yīng)停止進(jìn)行電極壓放，隨著壓放的停止，電極檢測部位的溫度會慢慢的上升，當(dāng)電極檢測部位的溫度上升到650℃以上時(shí)，可以進(jìn)行下次壓放，根據(jù)以上規(guī)律，進(jìn)行電極壓放，可以避免電極壓放過快，產(chǎn)生電極斷和如軟斷事故，我們企業(yè)電極測溫裝置安裝使用后，沒有產(chǎn)生過一次因電極壓放快慢產(chǎn)生的電極事故。當(dāng)然，電極壓放的適宜溫度與冶煉產(chǎn)品的品種、礦熱爐容量的大小，電極的種類，電極的尺寸等因素有關(guān)，波動范圍在100℃以內(nèi)，一般情況下，電極直徑越大，選取壓放的適宜溫度越高，電極直徑越小，選取電極壓放的適宜溫度越低，冶煉品種還原溫度越高，選取壓放的適宜溫度越高，反之則選取溫度越低。自焙電極壓放的適宜溫度比碳素電極高，碳素電極比石墨電極的適宜壓放溫度高。電極溫度檢測裝置安裝完畢后。在實(shí)際生產(chǎn)中，技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，制定電極壓放的適宜溫度，現(xiàn)場的儀表控制操作人員按照制定的適宜溫度，進(jìn)行壓放電極操作，就能避免電極壓放過快而產(chǎn)生的電極事故。

當(dāng)電極某一檢測點(diǎn)的溫度達(dá)到800℃以上時(shí)，可以加快電極壓放，當(dāng)溫度達(dá)到1000℃以上時(shí)，一般情況下，是導(dǎo)電元件與電極接觸不好所致，就應(yīng)停爐進(jìn)行檢查，避免設(shè)備事故進(jìn)一步擴(kuò)大，造成不必要的損失。

電極測溫裝置能有效檢測電極的焙燒溫度，為電極的壓放時(shí)間和壓放量提供了科學(xué)直觀的依據(jù)，大大減低生產(chǎn)中電極事故，有利于降低生產(chǎn)的電耗，降低生產(chǎn)成本。