预防电石炉大塌料浅析

刘建

（神木能源发展有限公司，陕西 神木 719300）

一、电石炉大塌料简述

电石炉塌料又称“崩料”，是指电石（化学名称叫作碳化钙）生产过程中，炉内高温气体伴随着红料、半成品瞬间从电石炉内快速喷出的现象。塌料规模比较大的，即称作大塌料。自电石生产业发展以来，电石炉大塌料现象一直无法彻底消除，成为电石生产的一个瘤疾，给电石正常生产造成极大的危害。

二、电石炉大塌料的成因分析

（一）大塌料成因分析

电石炉发生大塌料的两个关键条件，即炉内气体的产生、炉内气体的积聚与压力的升高。

1.电石炉内气体的形成

（1）炉内气体的产生

电石是由生石灰和碳素原料（常用石油焦、焦炭、碳化焦球、兰炭等）在电石炉内凭借电弧热和电阻热在1800～2200℃的高温下反应而制得，碳化钙的生成总反应式是：

电石炉内生成电石的过程中，同时发生各种复杂的化学反应（见式②～⑦），并伴随着CO、CO2、H2等气体的生成。

（2）主反应生成CO 气体式①表明，电石炉内碳化钙的生成过程，必然有气体CO 的不断生成，这是炉内气体的主要来源。

（3）各种副反应生成气体

①投炉原材料中，生成石灰及兰炭中的碳酸钙在高温下分解，生成CO2气体：

②部分CO2气体在炽热的碳层被还原成CO 气体：

③各种氧化物杂质（如SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO等）被还原，生成CO气体：

④水份（碳素料中的水份或炉面设备冷却系统漏水）与炉内红料的碳素发生还原反应，形成CO、H2气体。

三、影响电石炉料层透气性的因素

（一）石灰粉末率大引发的大塌料

石灰在生产和储存的过程中，吸收空气中的水分和碳材中的水分而生成一部分氢氧化钙粉末，当大量的粉末积聚时，就会在电极周围料层结成硬壳，产生棚料现象。棚料会降低炉料的下降速度，甚至阻碍炉料的下降，炉内熔池炉气不易及时排出，增大了炉内气体的压力，当平衡被破坏，硬壳塌陷，大量炉气冲出料层，最后发生喷料和塌料现象。

（二）碳素粉末率大引发的大塌料

炭材原料粉末对电石生产有很大的影响，粉末量大，料层透气性变差，粉末在料层表面形成高温粉料，在长期高温的条件下，容易板结形成硬壳，使熔池区域内的料层发生变化，电石生成过程中产生的炉气不能及时顺利排出，炉料不会有序下降，在硬壳下方形成空洞，不利于炉料循环和炉气排出，造成炉况恶化，当料层出现突然沉降时就会发生塌料，严重时发生大塌料。

（三）原料中氧化镁含量高引发的大塌料

原材料中的氧化镁在熔融的高温区被还原成金属镁，而使熔融区成为一个强烈水温高温区，当镁蒸气从炽热的高温区逸出时，一部分镁蒸气与一氧化碳反应，生成氧化镁。

Mg+CO=MgO+C+489kJ

另一部分镁与氧反应时放出大量的热，生成氧化镁。氧化镁与氮反应生成氮化镁容易使炉料发粘，使料面板结，阻碍炉气的排出，在硬壳下部形成一个密闭的气室，当下部炉料烧失后在下方形成空洞。电极位置变化时，料层被破坏，料层下陷，炉气压力失去平衡而冲出料层，造成塌料。

（四）原材料中挥发份高引发的大塌料

原料中磷、硫等高温馏分含量过高时，容易被石灰吸附，同时易与石灰中的氧化钙反应生成磷化钙和硫化钙而混合在电石和炉料中。挥发份含量越高，使碳素的利用小料降低，挥发份含量过高还易形成红料和半融粘料，使反应区的物料下落困难，支路电流增大造成结硬壳棚住炉料，在硬壳下面形成空洞，当料层结构被破坏，炉气压力平衡被打破时，引发塌料，严重时可引发大塌料。

四、预防大塌料的措施

（一）加强石灰石、兰炭质量管控力度，使用的原材料粒度应满足电石生产工艺要求，安排专人专岗专门负责原料质量的把关质量管理员，从外观检查原材料粒度、含沫率，从每车随机抽取具有代表性的原材料样品，由化验室化验员对其成分、含量进行客观检测，出具检测报告，对检查、检测不合格的原料批次，积极进行协商解决，确保兰炭质量合格。

（二）严格控制碳材烘干水分，确保兰烘后水分＜1%，避免电石炉因兰炭水分高引起的塌料。通过对烘干滚筒内部结构进行升级改造，降低兰炭破碎率，提高入炉兰炭利用率，降低兰炭退末率。

（三）电石炉水冷设备有漏水，则可通过打焦粉或者计划性检修进行设备消缺。

（四）电石炉根据自身运行情况，及时停电处理料面，将炉内红料、粉料等扒出炉外，切实疏松料层，对炉门两侧、烟道下方应及时清理，不宜大量结成硬块，造成物料循环不畅。

（五）电石炉生产运行中，应随时监测炉气中氢气含量及氧气含量，氢气含量不宜大于12%，氧气含量不大于0.5%，炉压应控制在-10Pa～10Pa 范围内，同时保护氮气含氧量不大于0.5%，操作场所空气中一氧化碳含量小于30mg/m3,储存电石设备和设施内要控制乙炔含量小于0.5%，各项指标需严格执行。

（六）提高自动出炉机的使用效率，减少或避免出炉吹氧频次，出炉吹氧做好专人监护、专人开关氧气瓶阀门，吹氧管通入炉眼深度适中，不宜过深。

（七）电石炉水冷设备有漏水，则电石中控不应上下活动电极，应根据情况进行处理，防止循环水在炉内积聚或喷射电极或流入熔池。

（八）电石炉长时间停车，则应编制开车方案，对各设备、工艺、电气仪表进行检查，确认无误后，方可开车。

（九）电石炉在新开炉时，改变传统不停电加碳、推碳的电极焙烧模式，每根电极配一个兰炭料仓，进行加料放料，通过高清摄像头监控炉内电极焙烧情况，需要处理料面时，则采取电石炉停电的措施，员工防护服等劳保齐全安全的条件下，三人进入二楼进行作业，利用自动开炉门机开关炉门。

（十）电石炉出炉岗位为红色管控区域，出炉期间炉台操作工应劳保穿戴齐全，不得私自摘下防护用品，操作工不得站在护栏以内，在护栏外行走，应佩戴防护面罩，并有专人进行监督检查。

（十一）出炉吹氧期间，由当班班长控制氧气瓶开度，出炉组长监督控制好吹氧管插入炉眼的深度合适，吹氧或捅钎时炉台工应站在挡火屏一侧，避免正面对着炉眼。

（十二）电石炉二楼为红色管控区域，任何人不得随意进入，停电进行处理料面，严格管控人员数量，1 小时以内控制3 人以内，1 小时至4 小时控制8 人以内，进入该区域者，必须头罩、防护服、劳保鞋等劳动防护用品齐全，规范佩戴，方可入内。

（十三）电石炉开检查门处理料面或其他作业时，应确认电石炉处于停电并呈现微负压状态，充氮气置换，一氧化碳浓度降至6%以下，方可打开电极测量孔，再选择打开离烟道最远处的检查门，防止可燃气体局部积聚或浓度升高，同时禁止在炉盖上方或周围区域进行其他任何作业。安全管理人员严格管理门禁，对进入该区域的作业人员劳保规范穿戴进行检查确认，并严格控制进入人员数量。

（十四）进入炉内或密闭空间作业时应按照有限空间作业管理要求进行风险分析，加盲板有效隔离，确保一氧化碳含量小于30mg/m3、氧含量大于18%，置换合格，安全措施落实到位，方可作业。

（十五）安全管理人员严格管理门禁，对进入该区域的作业人员劳保规范穿戴进行检查确认，并严格控制进入人员数量。

（十六）对电石炉处理料面作业用阻燃防护服及劳动保护用品选型进行升级。电石生产防高温、防火专用防护用品实行专业管理，设专人、专岗对防护服的选用、配发、报废和现场检查负责任。