首页 > 行业分析 > Elkem组合把持器的电极应用及事故预防处理

Elkem组合把持器的电极应用及事故预防处理

日期:2009-12-9 9:48:31

Elkem组合把持器的电极应用及事故预防处理

 
青海东胜化工有限公司总经理  孙万军
 


 

    我国自80年代末引进了挪威Elkem公司25.5MVA密闭电石炉至今已有30个年头了,我们在此30年不断吸收消化其关键技术和设备。通过理论和实践我们认为Elkem组合式把持器具有结构合理、寿命长、电极运行安全、单元元件独立载流能力大的特点,是将电极及把持系统、导电系统于一体最先进的组合式把持器设备的体现。但是通过了解,也有很多单位经常发生电极事故。我想这主要是对Elkem把持系统了解的不深和应用的不好而致,并非设备技术问题。下面本文介绍Elkem组合式把持器系统的电极应用和事故预防处理,供大家参考。
 
   一、Elkem组合把持器的特点及理论试验数据
 
    Elkem组合式把持器是1978年由挪威Elkem公司工程部发明的,电流是由把持器从电极壳伸出的肋翅导入电极,我们需要了解其特性和试验数据,以便更好地掌握应用。
1、Elkem组合把持器主要特点
⑴、结构相对简单,特别是把持器和压放装置。
⑵、使用寿命长,正确掌握后维修量很小。
⑶、接触装置和压放滑动装置可适用于各种不同直径的自焙电极。
⑷、电极壳不变形,压放电极时不会发生电极下滑失控现象。
⑸、电极事故相对较少。
2、Elkem把持器的试验数据
⑴、焙烧温度
    上述这两个图说明Elkem组合把持器电极焙烧与普通把持器电极焙烧区域的数据分布图相似,位于把持器接触元件底端靠上200mm处横断面的温度不均匀度是比较明显的,不可忽视,温差范围大约在200℃—1000℃,最高的温度是炉子中心的三角区。
⑵、电流试验数据记录

    从上图可以看出单组接触元件的电流几乎不偏离平均数值,从此可以看出Elkem的短网及母线各支管的布置是合理的。每一个接触元件正常的电流为8-9KA,在我们引进的25.5MVA的电石炉其元件的电流可达到10 KA以上。
⑶、冷却水散热数据
    这是一个电石炉2#电极上电极接触元件的热量分布散失,十二对接触元件共有三趟水路,每一趟通过两对接触元件,每相电极散失的热量为110KW,在炉子接触元件上散失的热量远远低于炉子的负荷,它是一个相对值,从Elkem型式的一个铁合金电炉上用同样的方法测得的数据与电石炉数据相仿。
    电极上的热量散失最高的是朝向3#电极一侧的接触元件,其次是朝向1#电极的接触元件,冷却水热量散失分布的测得表明邻近效应是导致热量不平衡的主要原因。
⑷、不同状况下扇形等温图

    A为标准状况下的等温线,从图中可得出两个电流翅板其温度基本相同。
    图B是压放次数增高的一种状况,压放电极从每天900mm增至1200mm,降低了把持器的焙烧区域位置,在电极表面焙烧区域接近接触元件底部,这是一个极限位置,否则会发生电极软断。
    图C馈给接触元件不同的电流,接触1元件由平均值6.1KA降低25%至4.675KA,元件2增至25%至7.625KA。
    图D是将电极周围的温度升高,将底部环与料面之间的温度由1000℃上升到1500℃,虽然温差变化较大,但并不影响电极焙烧区域的位置,从图中可看出只有较小的温度变化。
    图E肋翅的厚度和深度都不同,肋翅1为正常厚度2.5mm,但深度减至70mm,肋翅2的厚度增至4.1mm,但为正常深度210mm两个肋翅上的温度曲线有很大的不同,浅的肋翅使电极表面较热,并且降低了中心的温度,深的肋翅周围的温度比较低.
    本节中大家可以从上述试验和资料中对Elkem电极组合式把持器的电极焙烧、导电、热量分布等均有了一个全面的认识,便于以后我们更进一步地了解和应用Elkem组合式把持器。
    二、Elkem组合式把持器的应用
    1、电极的焙烧
    电极在正常工作时,掌握好压放时间,根据电极电流大小和电极入炉功率大小及电极工作现有长度进行边生产边正常压放进行焙烧,但在开炉阶段若发生电极事故时,需要焙烧电极,一般焙烧电极有两种方式,一种是将电极压放至所需长度(100mm-2000mm),将焙炼电极坐死,根据电极筒横截面积大小乘以2.2 A/mm2的电流密度,即为焙炼电极电流,一般1250mm的电极其电极筒横截面积为20438mm2,其电极焙炼安全电流为20438 mm2*2.2 mm2=44963.6安培及45KA。
    另一种方式为快速压放电极焙炼法,即在正常生产中某向电极长度不够时,需将负荷降至电极电流小于电极筒允许安全电流,每10分钟压放一次(一次为20mm),边生产边焙炼电极。电极焙炼的好坏一般靠观察电极来确定,焙炼较好的电极,通过升降电极使电极的底部环在把持器位置300-400mm左右时,打开炉子观察门发现此时的电极是暗红色,电极上略有电极筒的铁皮,如电极呈白色,铁皮全无,则电极略干,并有些过烧。如电极呈黑红色,铁皮完整,并有一定的黑沟沟烟(即大量的电极挥发物质),则电极仍未焙烧好,偏软,此时应进一步继续焙烧以防电极软断。
   2、电极压放时间的确定
    Elkem的组合式把持器每次压放量为20mm,通常根据电极工作长度,电极入炉功率,以及电极电流来确定每次电极的压放时间间隔,该时间的确定至关重要,时间间隔长,可能导致电极焙烧跟不上消耗,甚至严重时发生电极过烧,时间间隔短,导致电极过软,可能发生电极软断事故。
    正常生产时,电极深入炉料的长度大约为0.8-1.1倍的电极直径。所以焙烧好的电极长度应等于0.8-1.1倍的电极直径加上炉盖高度。
根据Elkem公司专业提供的资料电极压放安全间隔时间为T=(I2极*K*109)/L
式中   T:电极压放间隔时间,单位为H
       K:为安全压放和最大压放系数为4.3-5.3
       L:为每次压放量,单位为mm/H
    例如21MVA密闭电石炉当电极电流为75KA时其安全压放间隔时间为0.826小时即50分钟,最大安全压放间隔时间为0.675小时即40分钟.
    上述是根据电极电流确定的最短安全压放间隔,请大家务必按上述执行,否则将发生严重的电极事故.对于电极的消耗除和电极的入炉有功功率大小有关外,电极消耗的快慢还和电石炉的配比、发热量、原料粒度大小,中心电极的应用有一些关系,这样都多少影响到电极压放时间的确定。

三、Elkem公司组合式把持器的事故预防及处理
    电极组合把持器的重要性,每个电石生产工作者都很清楚,在此不再详讲。组合式把持器的正常运行取决于接触元件夹紧力是否合适,压放油缸和夹紧油缸是否正常,电极筒的焊接质量以及电极糊的质量,现详述如下:
1、接触元件的夹紧力,其夹紧力的调整至关重要,如果压力调整不好,就不可能有良好的电极压放和优良的导电能力。如果夹紧力调整的较低,接触元件和翅板易发生刺火或局部过热,甚至破坏电极壳,如果压力调整太大,则使电极筒弯曲和接触元件磨损过快。通常Elkem公司设计的每片碟簧压缩量为1.237mm。现国内大部分的Elkem组合式把持器每个接触元件的夹紧螺栓是四组,每组有8个碟簧,每组碟簧的压缩量为1.237*8=9.896mm,故我们在安装时调整夹紧螺栓的调整量一般为9.8-10mm左右即可,每年需校正检验一次。
2、压放及夹紧装置                         
Elkem组合式把持器的压放及夹紧装置是由若干个压放缸和夹紧缸组成,它们的数量一般是电极筒翅片数的一半。压放装置由悬浮架上的压放缸和夹紧缸组成,夹紧缸由碟簧向外部筋板肋片通过摩擦块提供支撑力。压放缸和夹紧缸升降来完成电极的压放。
压放加紧装置一般要求油缸不能窜油和泄漏,摩擦块完整具有一定的摩擦力。
3、电极壳
电极壳是肋片和弧板以及圆钢组成,其制作比传统的电极筒复杂的多,工艺要求也比较严格,如图八所示。
电极筒制作时要求:一、其各制作尺寸误差要小。二缝焊焊时要焊透,几乎没有缝隙。三是和接触元件接触的地方需打磨磨平无污垢。
随着电极不断的消耗,电极筒需每天进行接长的工作。电极筒接长需特别注意,两节对接的电极筒要垂直对正,不可有任何的误差,对接的横焊缝要焊满并不留有任何间隙。
4、电极糊 
现大型密闭炉要求的密闭电极糊一般为原冶金行业YB/T5215-1996标准的M-1、M-2YB-1密闭糊,指标如下:

牌号
灰分%﹤
挥发份%
抗压强度Mpa>
电阻率Ωmm2/M<
体积密度g/cm3
M-1
4
12.0-15.5
18.0
65
1.38
M-2
6.0
12.0-15.5
17
75
5-20
表1

主要是灰分越小越好、抗氧化、强度高、电阻小、挥发份适当,根据电极的消耗,找出合适自己企业生产的挥发份。
四、Elkem组合把持器的常见事故及预防
我们最常见的Elkem组合式把持器的故障如下:
1、电极过烧
此种事故一般是电极焙烧区域上移,电极在底部环上部的铁皮肋板被烧损,致使接触元件刺坏。
原因:⑴电极消耗很长时间不压放电极
      ⑵底部环处密封已损坏
      ⑶电极过短
      ⑷操作电流过大,二次电压偏低
预防解决措施:
⑴提高炉子操作电阻和负荷增加电极的消耗
⑵更换底部环密封
⑶一次下放电极若干长度使过烧电极,一次下放到位
⑷电极长度保持在2.1米-2.4米左右
⑸减少电极电流,提高二次电压
⑹增高内三角接触元件的水压力和流量,增大外三角接触元件通水母线的横截面积。
2、电极压放不下来
产生的原因:
⑴电极筒在护屏内有卷边,形成千层叠铁在底环上部造成很大的阻力。
⑵由于护屏中有漏电极糊现象,停电后,其冷却后形成硬块与底部环、接触元件卡死。
⑶液压压放缸有漏油和窜油现象或压力液压压力不够。
⑷电磁阀控制失灵
解决的措施办法:
⑴打开护屏用气焊割样卷块,并压放一定数量的过烧电极至底环下部
⑵打开护屏清理电极糊及杂物
⑶修理液压缸及液压设备,将压放压力调至105—110kg
⑷修理各电磁阀和控制线路
3、电极漏糊和软断
产生的原因:
⑴焙烧电极电流和电极工作电流不合理
⑵没有掌握好电极安全压放时间和最
⑶电极筒制作焊接质量不好。
⑷电极糊质量、糊柱高度、粒度不合适。
解决措施办法:
⑴核算电极壳横截面积并确定焙烧安全电流,严格执行。
⑵根据运行电极电流,计算安全压放时间和最大压放时间间隔。
⑶检查电极把持器绝缘,规范电极筒制作、焊接质量。
⑷电极糊质量满足YBM-1标准外,糊柱高度一般25MVA-30MVA,电石炉其高度在3.5-4.0米之间,40 MVA糊柱高度在4.0-4.5米之间,粒度约在50-100m之间。
 
 
    由于时间有限,不妥之处请大家批评指正。
 
 
    以上内容是作者摘录的“2009年全国密闭电石炉技术交流会”上的资料。
 
 

                                          
 

中国电石工业协会  版权所有    京ICP备19004746号-1  京公网安备11010502051034

电子邮箱:ccia00@126.com 电 话:(010)84885707 ,84885830

地址:北京市朝阳区亚运村安慧里 4 区 16 号楼501室