預(yù)防電石爐大塌料淺析

劉建

（神木能源發(fā)展有限公司，陜西 神木 719300）

一、電石爐大塌料簡述

電石爐塌料又稱“崩料”，是指電石（化學(xué)名稱叫作碳化鈣）生產(chǎn)過程中，爐內(nèi)高溫氣體伴隨著紅料、半成品瞬間從電石爐內(nèi)快速噴出的現(xiàn)象。塌料規(guī)模比較大的，即稱作大塌料。自電石生產(chǎn)業(yè)發(fā)展以來，電石爐大塌料現(xiàn)象一直無法徹底消除，成為電石生產(chǎn)的一個(gè)瘤疾，給電石正常生產(chǎn)造成極大的危害。

二、電石爐大塌料的成因分析

（一）大塌料成因分析

電石爐發(fā)生大塌料的兩個(gè)關(guān)鍵條件，即爐內(nèi)氣體的產(chǎn)生、爐內(nèi)氣體的積聚與壓力的升高。

1.電石爐內(nèi)氣體的形成

（1）爐內(nèi)氣體的產(chǎn)生

電石是由生石灰和碳素原料（常用石油焦、焦炭、碳化焦球、蘭炭等）在電石爐內(nèi)憑借電弧熱和電阻熱在1800～2200℃的高溫下反應(yīng)而制得，碳化鈣的生成總反應(yīng)式是：

電石爐內(nèi)生成電石的過程中，同時(shí)發(fā)生各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)（見式②～⑦），并伴隨著CO、CO2、H2等氣體的生成。

（2）主反應(yīng)生成CO 氣體式①表明，電石爐內(nèi)碳化鈣的生成過程，必然有氣體CO 的不斷生成，這是爐內(nèi)氣體的主要來源。

（3）各種副反應(yīng)生成氣體

①投爐原材料中，生成石灰及蘭炭中的碳酸鈣在高溫下分解，生成CO2氣體：

②部分CO2氣體在熾熱的碳層被還原成CO 氣體：

③各種氧化物雜質(zhì)（如SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO等）被還原，生成CO氣體：

④水份（碳素料中的水份或爐面設(shè)備冷卻系統(tǒng)漏水）與爐內(nèi)紅料的碳素發(fā)生還原反應(yīng)，形成CO、H2氣體。

三、影響電石爐料層透氣性的因素

（一）石灰粉末率大引發(fā)的大塌料

石灰在生產(chǎn)和儲(chǔ)存的過程中，吸收空氣中的水分和碳材中的水分而生成一部分氫氧化鈣粉末，當(dāng)大量的粉末積聚時(shí)，就會(huì)在電極周圍料層結(jié)成硬殼，產(chǎn)生棚料現(xiàn)象。棚料會(huì)降低爐料的下降速度，甚至阻礙爐料的下降，爐內(nèi)熔池爐氣不易及時(shí)排出，增大了爐內(nèi)氣體的壓力，當(dāng)平衡被破壞，硬殼塌陷，大量爐氣沖出料層，最后發(fā)生噴料和塌料現(xiàn)象。

（二）碳素粉末率大引發(fā)的大塌料

炭材原料粉末對(duì)電石生產(chǎn)有很大的影響，粉末量大，料層透氣性變差，粉末在料層表面形成高溫粉料，在長期高溫的條件下，容易板結(jié)形成硬殼，使熔池區(qū)域內(nèi)的料層發(fā)生變化，電石生成過程中產(chǎn)生的爐氣不能及時(shí)順利排出，爐料不會(huì)有序下降，在硬殼下方形成空洞，不利于爐料循環(huán)和爐氣排出，造成爐況惡化，當(dāng)料層出現(xiàn)突然沉降時(shí)就會(huì)發(fā)生塌料，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生大塌料。

（三）原料中氧化鎂含量高引發(fā)的大塌料

原材料中的氧化鎂在熔融的高溫區(qū)被還原成金屬鎂，而使熔融區(qū)成為一個(gè)強(qiáng)烈水溫高溫區(qū)，當(dāng)鎂蒸氣從熾熱的高溫區(qū)逸出時(shí)，一部分鎂蒸氣與一氧化碳反應(yīng)，生成氧化鎂。

Mg+CO=MgO+C+489kJ

另一部分鎂與氧反應(yīng)時(shí)放出大量的熱，生成氧化鎂。氧化鎂與氮反應(yīng)生成氮化鎂容易使?fàn)t料發(fā)粘，使料面板結(jié)，阻礙爐氣的排出，在硬殼下部形成一個(gè)密閉的氣室，當(dāng)下部爐料燒失后在下方形成空洞。電極位置變化時(shí)，料層被破壞，料層下陷，爐氣壓力失去平衡而沖出料層，造成塌料。

（四）原材料中揮發(fā)份高引發(fā)的大塌料

原料中磷、硫等高溫餾分含量過高時(shí)，容易被石灰吸附，同時(shí)易與石灰中的氧化鈣反應(yīng)生成磷化鈣和硫化鈣而混合在電石和爐料中。揮發(fā)份含量越高，使碳素的利用小料降低，揮發(fā)份含量過高還易形成紅料和半融粘料，使反應(yīng)區(qū)的物料下落困難，支路電流增大造成結(jié)硬殼棚住爐料，在硬殼下面形成空洞，當(dāng)料層結(jié)構(gòu)被破壞，爐氣壓力平衡被打破時(shí)，引發(fā)塌料，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)大塌料。

四、預(yù)防大塌料的措施

（一）加強(qiáng)石灰石、蘭炭質(zhì)量管控力度，使用的原材料粒度應(yīng)滿足電石生產(chǎn)工藝要求，安排專人專崗專門負(fù)責(zé)原料質(zhì)量的把關(guān)質(zhì)量管理員，從外觀檢查原材料粒度、含沫率，從每車隨機(jī)抽取具有代表性的原材料樣品，由化驗(yàn)室化驗(yàn)員對(duì)其成分、含量進(jìn)行客觀檢測(cè)，出具檢測(cè)報(bào)告，對(duì)檢查、檢測(cè)不合格的原料批次，積極進(jìn)行協(xié)商解決，確保蘭炭質(zhì)量合格。

（二）嚴(yán)格控制碳材烘干水分，確保蘭烘后水分＜1%，避免電石爐因蘭炭水分高引起的塌料。通過對(duì)烘干滾筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)改造，降低蘭炭破碎率，提高入爐蘭炭利用率，降低蘭炭退末率。

（三）電石爐水冷設(shè)備有漏水，則可通過打焦粉或者計(jì)劃性檢修進(jìn)行設(shè)備消缺。

（四）電石爐根據(jù)自身運(yùn)行情況，及時(shí)停電處理料面，將爐內(nèi)紅料、粉料等扒出爐外，切實(shí)疏松料層，對(duì)爐門兩側(cè)、煙道下方應(yīng)及時(shí)清理，不宜大量結(jié)成硬塊，造成物料循環(huán)不暢。

（五）電石爐生產(chǎn)運(yùn)行中，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)爐氣中氫氣含量及氧氣含量，氫氣含量不宜大于12%，氧氣含量不大于0.5%，爐壓應(yīng)控制在-10Pa～10Pa 范圍內(nèi)，同時(shí)保護(hù)氮?dú)夂趿坎淮笥?.5%，操作場(chǎng)所空氣中一氧化碳含量小于30mg/m3,儲(chǔ)存電石設(shè)備和設(shè)施內(nèi)要控制乙炔含量小于0.5%，各項(xiàng)指標(biāo)需嚴(yán)格執(zhí)行。

（六）提高自動(dòng)出爐機(jī)的使用效率，減少或避免出爐吹氧頻次，出爐吹氧做好專人監(jiān)護(hù)、專人開關(guān)氧氣瓶閥門，吹氧管通入爐眼深度適中，不宜過深。

（七）電石爐水冷設(shè)備有漏水，則電石中控不應(yīng)上下活動(dòng)電極，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行處理，防止循環(huán)水在爐內(nèi)積聚或噴射電極或流入熔池。

（八）電石爐長時(shí)間停車，則應(yīng)編制開車方案，對(duì)各設(shè)備、工藝、電氣儀表進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后，方可開車。

（九）電石爐在新開爐時(shí)，改變傳統(tǒng)不停電加碳、推碳的電極焙燒模式，每根電極配一個(gè)蘭炭料倉，進(jìn)行加料放料，通過高清攝像頭監(jiān)控爐內(nèi)電極焙燒情況，需要處理料面時(shí)，則采取電石爐停電的措施，員工防護(hù)服等勞保齊全安全的條件下，三人進(jìn)入二樓進(jìn)行作業(yè)，利用自動(dòng)開爐門機(jī)開關(guān)爐門。

（十）電石爐出爐崗位為紅色管控區(qū)域，出爐期間爐臺(tái)操作工應(yīng)勞保穿戴齊全，不得私自摘下防護(hù)用品，操作工不得站在護(hù)欄以內(nèi)，在護(hù)欄外行走，應(yīng)佩戴防護(hù)面罩，并有專人進(jìn)行監(jiān)督檢查。

（十一）出爐吹氧期間，由當(dāng)班班長控制氧氣瓶開度，出爐組長監(jiān)督控制好吹氧管插入爐眼的深度合適，吹氧或捅釬時(shí)爐臺(tái)工應(yīng)站在擋火屏一側(cè)，避免正面對(duì)著爐眼。

（十二）電石爐二樓為紅色管控區(qū)域，任何人不得隨意進(jìn)入，停電進(jìn)行處理料面，嚴(yán)格管控人員數(shù)量，1 小時(shí)以內(nèi)控制3 人以內(nèi)，1 小時(shí)至4 小時(shí)控制8 人以內(nèi)，進(jìn)入該區(qū)域者，必須頭罩、防護(hù)服、勞保鞋等勞動(dòng)防護(hù)用品齊全，規(guī)范佩戴，方可入內(nèi)。

（十三）電石爐開檢查門處理料面或其他作業(yè)時(shí)，應(yīng)確認(rèn)電石爐處于停電并呈現(xiàn)微負(fù)壓狀態(tài)，充氮?dú)庵脫Q，一氧化碳濃度降至6%以下，方可打開電極測(cè)量孔，再選擇打開離煙道最遠(yuǎn)處的檢查門，防止可燃?xì)怏w局部積聚或濃度升高，同時(shí)禁止在爐蓋上方或周圍區(qū)域進(jìn)行其他任何作業(yè)。安全管理人員嚴(yán)格管理門禁，對(duì)進(jìn)入該區(qū)域的作業(yè)人員勞保規(guī)范穿戴進(jìn)行檢查確認(rèn)，并嚴(yán)格控制進(jìn)入人員數(shù)量。

（十四）進(jìn)入爐內(nèi)或密閉空間作業(yè)時(shí)應(yīng)按照有限空間作業(yè)管理要求進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，加盲板有效隔離，確保一氧化碳含量小于30mg/m3、氧含量大于18%，置換合格，安全措施落實(shí)到位，方可作業(yè)。

（十五）安全管理人員嚴(yán)格管理門禁，對(duì)進(jìn)入該區(qū)域的作業(yè)人員勞保規(guī)范穿戴進(jìn)行檢查確認(rèn)，并嚴(yán)格控制進(jìn)入人員數(shù)量。

（十六）對(duì)電石爐處理料面作業(yè)用阻燃防護(hù)服及勞動(dòng)保護(hù)用品選型進(jìn)行升級(jí)。電石生產(chǎn)防高溫、防火專用防護(hù)用品實(shí)行專業(yè)管理，設(shè)專人、專崗對(duì)防護(hù)服的選用、配發(fā)、報(bào)廢和現(xiàn)場(chǎng)檢查負(fù)責(zé)任。