电石炉电极筒制作工艺改进的研究

张万龙 孙正栋

一、电极筒制作工艺改进的背景

中盐吉兰泰电石厂的27000KVA电石炉采用的是自焙电极，过去电石厂所使用的电极筒体直径为Φ1250mm，筒体高度为1250mm，总高度为1680mm，材质为冷轧钢板（SPCC），年度产量约6000节，钢材消耗总量1470吨/年，平均单位成本为1730元，电极壳制作工序繁杂，人员工作紧张，废料率及成本居高不下，产量不能如期完成。同时，也意味着1493.1吨钢材随电极消耗进入炉内，众所周知，在电石生产过程中，进入电石炉内的杂质越少越好，铁元素的带入，会和原料中的硅元素反应生产硅铁，增加电耗，缩短炉子寿命。所以，需要研究出一种电极筒制作的新工艺，达到减少劳动强度、降低生产成本的目的。

二、电极筒制作工艺的改进

原电极筒制作包括由弧板（1）围成的钢筒，垂直切入筒壁的大筋板（2）与大筋板与小筋版相连接的焊接处（3）大筋板内侧焊附的圆钢（4）如图2.1所示。

2.1 电极筒外观图

目前对电极筒制作工艺的改进包括以下三个部分：

一是将电极筒的高度由1250mm增加至1500mm，大筋板随着筒的高度增加而增加；与筒的高度平齐。减少了筒与筒之间的焊接工作量，减少了焊接人员焊接作业时产生的中毒的危险，电极壳焊缝减少，降低了电石炉电极系统发生故障的风险。

二是小筋板的高度由430mm减小至130mm，数量由12片减为6片。

三是圆钢全部取掉，圆钢的取消节省了钢材，同时减少进入炉内铁含量，有利于炉况的调整控制。

三、电极筒工艺改进的技术难点

1.电极筒制作工艺改进后，是否具有足够的机械强度

工艺改进后节省大量钢材，小筋板的高度由430mm减小至130mm，小筋板的主要作用是电极筒接长焊接时的定位对中作用，数量由12片减为6片后仍然可以准确定位，不影响电极筒后续的焊接；取掉所有圆钢，圆钢的作用主要是增加电极焙烧后的机械强度，但在实际运行中发现，大筋板就可以起到圆钢的作用，经过检验合格的电极筒在后续电石生产中，没有出现变形或是电极事故的发生。

2.电极筒制作工艺改进后，是否对电极烧结产生影响

电极糊在电极筒内的烧结，热源来自三个方面：一是电极本身热量传导，电极端头产生电弧，高温自下而上传导，电极糊遇热逐步烧结；二是电流通过电极本身产生的电阻热；三是炉面火焰的辐射热。三种热源中，电弧热的传导是焙烧电极所需热量的最主要来源，而电阻热只提供一定热量，所以取消圆钢，不会对电极烧结产生影响[1]。

3.电极筒制作工艺改进后，是否对电石炉产生影响

电极壳制作过程中钢材减少，意味着进入炉内的铁含量减少，铁含量越少，对电石炉的装置和生产越有益。

四、改进后产生的效益及使用效果

根据电极筒产量预算，工艺改进后对比改进前，节约375吨钢材，即减少375吨铁进入电石炉，铁进入电石炉内在高温条件下被迅速氧化成Fe2O3，Fe2O3在750℃条件下与碳发生还原反应：

按照理论计算，375吨铁产生Fe2O3535.7吨，同时535.7吨Fe2O3被还原，消耗能量361597500千卡即419000KWh的电量。另外，原料中的SiO2与C和Fe经过1500-1800度高温还原的硅熔于铁液中，形成硅铁合金：

SiO2+2C+nFe=[Si]Fen+2CO-367.5Kcal形成硅铁过程需要消耗能量2460937500千卡即2858200KWh的电量。按照目前电价0.19元/Kwh计算，共计节约成本62.3万元。由此可以看出，减少铁元素入炉，同时可以降低电耗。

根据2015年预算，电极壳制作工序年产量为6000节，总长度为7500m，钢材消耗共计1470吨，约500万元。改进后在总长度7500m年产量不变的情况下只需生产5000节（按长度折算），钢材共消耗1095吨，较改进前节约钢材375吨，约127.5万元。

电极壳焊接为138元/节，改进后可减少电极壳焊接1000节，节约焊接费用13.8万元。由于电极壳制作减少圆钢焊接及下料工序，小筋板制作工序是原来工作量的一半，因此单节电极壳人工工资成本由原来的136元/节，下降至105元/节，全年可节约成本15.5万元。

五、结语

极筒工艺改进后，一方面大幅度降低电极壳制造成本，同时减少人工，降低劳动强度。对于电石炉生产来说，减少铁进入炉内，降低工艺电消耗，减少炉底升高的风险，延长电石炉使用寿命，是一项一举多得的改进项目。