2014-07-11
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信息員1、電石爐大塌料的危害性
電石爐塌料又稱“崩料”，是指電石(化學(xué)名稱叫做碳化鈣)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)的一個瘤疾，給電石正常生產(chǎn)造成極大的危害。
(1)破壞電石爐正常的料層結(jié)構(gòu)。并可能造成故障停爐，直接影響電石的產(chǎn)、質(zhì)量。
(2)影響設(shè)備安全。大塌料瞬間產(chǎn)生的高溫氣浪沖擊波，燒損電石爐的冷卻設(shè)備和電氣設(shè)備。
(3)影響人身安全。由于電石爐大塌料的可預(yù)判性差，大塌料產(chǎn)生的高溫氣浪給料面操作人員帶來極大的危脅 往往會燒傷周圍的操作人員。
2、電石爐大塌料成因分析
電石爐大塌料的形成必須具備兩個條件， 即爐內(nèi)氣體的產(chǎn)生、爐內(nèi)氣體的積聚與壓力的升高。
2．1 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"C的高溫下反應(yīng)而制得，碳化鈣的生成總反應(yīng)式是：
CaO +3C=CaC2 +CO十一46．75kJ ?? ? ? ? ? ? ? 式①
電石爐內(nèi)生成電石的過程中。同時發(fā)生各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)(見式② ～⑦)，并伴隨著CO 、C02、H2等氣體的生成。
2．1．1 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。
2．1．2 各種副反應(yīng)生成氣體
①投爐原材料中， 生燒石灰及蘭炭中的碳酸鈣在高溫下分解，生成C02氣體：
CaCo3一CaO + C02十一178．5kJ? 一式②
② 部分CO2氣體在熾熱的碳層被還原成CO氣體：
C02+C一2CO 十一164．61d?? ?? 式③
③ 各種氧化物雜質(zhì)(如Si02、Fe203、AI2 o3、MgO等)被還原，生成CO 氣體：
SiO +2C— Si+2CO 十一573．6kJ ? ? ? ? ? ? ? 式④
Fe203+ 3C一2Fe+ 3CO 十一452．2kJ ? ? ? ? ? ? ?式⑤
AI2O3+3C一2AI+3CO 十一1218．4kJ ? ? ? ? ? ? 式⑥
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)紅熱的碳素料發(fā)生還原反應(yīng)，形成CO、H2氣體。
H2O -- H2+ CO 十一166．31KJ?? ? ? ? ? 式⑦
2．2 影響電石爐料層透氣性的因素
由于電石生產(chǎn)過程必然會產(chǎn)生各種氣體，因此，防范電石爐塌料的關(guān)鍵在于確保電石爐料層透氣性，使?fàn)t內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠及時、順暢地自爐內(nèi)逸出，防止其在爐內(nèi)不斷地積聚，氣體壓力不斷升高而最終突然噴出。影響電石爐料層透氣性的因素較多，具體分析如下：
2．2．1投爐料粉末的影響
投爐料粒度小、粉末含量高時，爐料透氣性差，(尤其是石灰粉末，在料面高溫作用下容易使電極周圍的料層結(jié)成硬殼)，阻礙爐內(nèi)氣體的排出。投爐料粉末含量高是造成電石爐頻繁大塌料的主要原因。
2．2．2 高料面操作的影響
如果在電石爐料面操作中采用大批量加料，則爐料層加厚，料面升高，造成爐料透氣性不良，爐內(nèi)形成的氣體就難以及時排出。
2．2．3 料面結(jié)硬殼導(dǎo)致料層透氣性差料面結(jié)硬殼的原因包括：
(1)電極工作長度偏短或電極長時間不能深入爐內(nèi)，爐面支路電流大、弧光強(qiáng)、溫度高，導(dǎo)致預(yù)熱層的爐料形成紅料、結(jié)塊。
(2)使用含揮發(fā)份高的碳素料(如石油焦)。含揮發(fā)份高的碳素料受熱后，在料層表面易發(fā)生結(jié)殼現(xiàn)象，若沒有及時疏松處理，爐料不易進(jìn)入爐膛熔池內(nèi)；另外，揮發(fā)份靠近爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)，易形
成半融粘結(jié)狀，使反應(yīng)區(qū)的物料下落困難，容易引起噴料現(xiàn)象。
(3)石灰中的MgO含量超標(biāo)。MgO在爐內(nèi)熔融區(qū)易被還原生成金屬鎂，一部份鎂蒸汽上升到爐料表面與CO 或空氣中的02反應(yīng)，放出大量的熱，使料面結(jié)成大塊，阻礙爐內(nèi)氣體排出，并產(chǎn)生支路電流，嚴(yán)重影響操作，極大危及到安全生產(chǎn)。
MgO + C— Mg + CO+ 一485．7kJ ? 式⑧
2Mg+ 02= 2MgO +123216 KJ? ?? ? 式⑨
(4)料面冒料（翻電石）、冒電石或塌料后電石及半成品在料面堆積，沒有及時疏松處理， 就形成料面結(jié)殼，顱內(nèi)氣體排不出去。
2．2．4 水份的影響
水份來自于投爐料所含水份及冷卻設(shè)備的漏水。水份除增加爐內(nèi)副反應(yīng)氣體的生成外(式⑦)，也造成料層的透氣性差，特別是水份易導(dǎo)致生石灰分解而增加石灰粉末。此外碳素料水份高也易造成碳素料篩分困難而增加投爐時的粉末含量。
3 電石爐大塌料狀況分析
3．2．1 碳素原料的影響
長期以來，在碳素原材料的使用上有兩個特點(diǎn)：(1)過去生產(chǎn)電石對石油焦的使用比較依賴，石油焦配比高，占混合料比重50％以上。(2)焦球的用量大，占電石爐碳素實(shí)物配比的50％。由于進(jìn)廠石油焦粉末多，破碎后粉末達(dá)60％以上，且不易篩分，造成投爐粉末量大；石油焦揮發(fā)份高，在電石爐料面上易結(jié)成硬殼，影響電石料層的透氣性。為了消化石油焦粉， 降低投爐碳素料成本，多數(shù)廠將焦粉壓制成焦球后投爐使用，而受工藝條件限制，焦球質(zhì)量(特別是強(qiáng)度指標(biāo))存在波動，投爐后部分焦球分裂成粉末，造成電石爐料面粉末量增大，這些均構(gòu)成電石爐塌料的潛在危險。
3．2．2 料面操作的影響
目前，電石爐均已改造為密閉爐型，但在電石爐操作上則仍然延續(xù)長期以來形成的開放爐和半密閉爐模式，即“高配比、高料面、大批料”。高配比造成電爐電極無法深入爐內(nèi)，為達(dá)到閉弧操作，則加大投料量，抬高料面，而高料面帶來的的紅料和硬殼又促成了爐況的惡性循環(huán)。高料面和硬殼極大地阻礙電石爐料層的透氣性， 不僅易導(dǎo)致電石爐大塌料現(xiàn)象的頻繁發(fā)生，而且往往因爐內(nèi)聚集氣體的壓力大、氣量大，在瞬間塌料噴發(fā)的能量大，對人身和設(shè)備安全的危脅也大。
4、防范電石爐大塌料的措施
針對以上分析，為徹底消除長期困撓的電石爐大塌料現(xiàn)象，首先在操作上必須進(jìn)行根本轉(zhuǎn)變，從本質(zhì)上消除規(guī)模比較大的塌料現(xiàn)象發(fā)生的可能性；其次在原料方面努力消除塌料可能因素；在設(shè)備方面加強(qiáng)防護(hù)，減少塌料對人身和設(shè)備安全危脅。
4．1 轉(zhuǎn)變操作觀念、改變操作行為
料面操作方式的轉(zhuǎn)變是消除電石爐大塌料現(xiàn)象的關(guān)鍵。（加料改為少加、勤加和對料面的處理）從著力扭轉(zhuǎn)舊有的操作觀念，大力推行新的操作方式。
(1)加料時采取多批少量多推方式，降低料面高度。將加料批數(shù)、加料時間、加料量等操作參數(shù)進(jìn)行微機(jī)控制，并加強(qiáng)考核。改原來每小時加料3批，每批加料量大，料面高度始終維持在高出操作平臺200mm位置。改為每小時的加6批，相應(yīng)的每批加料量減少，料面高度也降至操作平臺以下約lOOmm位置。
(2)穩(wěn)定配比、加強(qiáng)電極管理。通過對電石爐配料系統(tǒng)的管理，提高了爐料配比的穩(wěn)定性，促成穩(wěn)定良好的料層結(jié)構(gòu)，電極位置深入、穩(wěn)定。此外，加強(qiáng)了電極壓放管理，確保電極工作長度保持在1100～1300mm。隨著料面操作的改變，料面高度降低，料層結(jié)構(gòu)改善，料面溫度也從650～750℃可降低至450- 500℃。料面結(jié)殼減少，透氣性提高，基本上消除大塌料的發(fā)生：從本質(zhì)上確保電石生產(chǎn)的安全。
4．2 合理調(diào)整碳素原料結(jié)構(gòu)
多年來，電石生產(chǎn)一直使用焦炭、石油焦和焦球三種碳素原料。2002年2月起，隨著蘭炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對碳素原料結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以蘭炭逐步替代焦炭和石油焦。至2005年9月，國內(nèi)電石廠實(shí)現(xiàn)蘭炭對焦炭和石油焦的完全替代，料層較疏松而不易結(jié)硬殼，且進(jìn)廠蘭炭為合格料，投爐粉末少，因而能保持良好的料層結(jié)構(gòu)，有助于防范電石爐塌料現(xiàn)量也逐步減少至15％。蘭炭的各項(xiàng)性能指標(biāo)介于焦炭和石油焦之間，投爐使用后，料層較疏松而不易結(jié)硬殼，因而能保持良好的料層結(jié)構(gòu)， 有助于防范電石爐塌料現(xiàn)象的發(fā)生。
4．3 加強(qiáng)原料質(zhì)量把關(guān)
一方面要把好進(jìn)廠蘭炭質(zhì)量，嚴(yán)格蘭炭篩分和輸送、確保投爐碳素粉末、水分不超標(biāo)；另一方面把好進(jìn)廠石灰石質(zhì)量，確保石灰中MgO含量不超標(biāo)(要求MgO<1.3%)。減少M(fèi)gO對于塌料可能造成的影響。
4．4 針對雨季采取的措施多年以來， 在六、七月的雨季時節(jié)，電石爐塌料現(xiàn)象頻繁，這與投爐料粉末的增加有關(guān)。一方面，進(jìn)廠的投爐碳素料的水份往往超標(biāo)、粉末篩分困難、投爐粉末增加。另一方面石灰易風(fēng)化而增加粉灰量。為此，采取相應(yīng)放大篩分篩網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸、加強(qiáng)篩分操作和管理、優(yōu)先吊用水份低的碳素料等辦法，盡量減少投爐料粉末。
(公司安全生產(chǎn)環(huán)保部周永安供稿）
