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隨著PVC產(chǎn)量的快速增長，電石的需求量也日益增加，促使我國電石行業(yè)的現(xiàn)有裝備技術(shù)水平也有了很大的提高。在電石生產(chǎn)中，電石爐占據(jù)極為重要的地位。目前，國內(nèi)外電石爐按照爐型來分，可分為開放式電石爐、半密閉式電石爐和全密閉式電石爐，以大容量、密閉型電石爐為主要發(fā)展方向。目前，天能化工有限公司(以下簡稱天能化工)擁有電石產(chǎn)能64萬t/a，核心設(shè)備電石爐為大連重工機(jī)電設(shè)備成套有限公司承包生產(chǎn)并安裝，現(xiàn)有電石爐共計(jì)12臺，電石爐爐型為固定全密閉式電石爐。

電石的生產(chǎn)過程是一個(gè)復(fù)雜的工藝控制過程，各個(gè)環(huán)節(jié)相互影響，工藝控制環(huán)節(jié)有許多不可預(yù)見性因素存在，既有高溫冶煉，又有化學(xué)反應(yīng)、物理變化在其中，這就使電石爐體內(nèi)的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，需要考慮的點(diǎn)、面也較多，爐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)等也較復(fù)雜。天能化工電石爐裝置配套浙江中控技術(shù)股份有限公司的ECS-700DCS集散控制系統(tǒng)，自動化程度較高。自2010年8月投入運(yùn)行以來，因整套電石爐生產(chǎn)裝置的管理及維護(hù)水平較為**，所以生產(chǎn)穩(wěn)定、安全性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、能耗相對較低，有效地提高了設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行能力，對提高產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量也有極大的作用。

1.1工藝過程

目前，國內(nèi)電石的生產(chǎn)方法有氧熱法和電熱法。天能化工現(xiàn)采用電熱法生產(chǎn)電石，即一定比例的原料生石灰和焦炭在電石爐內(nèi)依靠電弧高溫熔化反應(yīng)而生成電石，主要生產(chǎn)過程為：將稱量好的石灰石與焦炭的混合料通過爐頂布料設(shè)施按需布入料倉，再經(jīng)電石爐加料管分批加入電石爐內(nèi)。經(jīng)過一定時(shí)間，反應(yīng)后的熔融電石在電石鍋內(nèi)用牽引車運(yùn)至冷卻間進(jìn)行冷卻，冷卻至30～40℃凝固為電石坨，然后用行車吊入電石破碎平臺進(jìn)行破碎。合格產(chǎn)品由斗式提升機(jī)送入成品倉。反應(yīng)中生成的一氧化碳則由電石爐后序工段進(jìn)行尾氣凈化綜合利用。電石生產(chǎn)工藝大致可簡要描述為如圖1所示。

圖1電石生產(chǎn)工藝框圖

1.2控制設(shè)施

天能化工采用的是浙江中控技術(shù)股份有限公司的ECS-700DCS集散控制系統(tǒng)，電石爐全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化控制。此套自控系統(tǒng)在充分考慮整套裝　的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件和軟件優(yōu)勢的前提下，依照裝置生產(chǎn)穩(wěn)定、安全可靠、技術(shù)**等原則，采用了控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)-電氣傳動-自動化儀表三合一的**電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。如電石爐的電極壓放和升降、電石爐自動恒功率及恒電流調(diào)節(jié)等自動控制是通過每臺電石爐各自的自動控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成。該自動化控制裝置的使用，提高了電石爐的工作性能;全系統(tǒng)的自動化程度較高，減少了人工操作所造成的工藝及設(shè)備失誤，降低了操作人員的勞動強(qiáng)度;穩(wěn)定生產(chǎn)且安全環(huán)保，收到了良好的效果，使電石爐的生產(chǎn)工藝水平提高到一個(gè)很高的層次。

電石爐是一種極其復(fù)雜的設(shè)備，主要由出爐系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、電極系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、二次母線系統(tǒng)短網(wǎng)系統(tǒng))、下料系統(tǒng)等組成。各個(gè)部分相互支撐，每一部分的因素都會影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1出爐系統(tǒng)

(1)組成。

出爐系統(tǒng)由爐體(爐殼)、爐底工字鋼、爐門框、爐舌、出爐軌道、鑄鋼導(dǎo)軌、電石鍋、電石小車、卷揚(yáng)機(jī)等組成。圖3為出爐系統(tǒng)外觀結(jié)構(gòu)圖。出爐系統(tǒng)的主要作用是使熔融液態(tài)電石混合物流入電石鍋內(nèi)，再由小車運(yùn)至電石冷卻棚冷卻并破碎。

(2)出爐系統(tǒng)安裝與維修過程中常見的故障。在初步施工中，現(xiàn)場爐底工字鋼的安裝非常重要。出爐系統(tǒng)中爐底工字鋼為電石爐的底座支撐，并使?fàn)t底冷卻散熱，爐底板為一個(gè)基礎(chǔ)部件，在生產(chǎn)過程中要著重保護(hù)好3個(gè)出爐口的底板，以延長爐底的使用壽命，從而保證日后電石爐其他系統(tǒng)正常。爐底基礎(chǔ)在用水平儀標(biāo)定公差尺寸后才能安裝工字鋼并找平，工字鋼安裝完后，用水平儀復(fù)核水平公差尺寸。

2.2冷卻水系統(tǒng)

(1)組成。

圖4為冷卻水系統(tǒng)及爐蓋部分結(jié)構(gòu)示意圖。

冷卻水系統(tǒng)及爐蓋部分由爐蓋(6瓣，水冷結(jié)構(gòu)，下部打結(jié)耐火材料)、電極密封導(dǎo)向套(3套，不銹鋼水冷結(jié)構(gòu)，下部打結(jié)耐火材料)、中心三角梁(不銹鋼水冷結(jié)構(gòu)，下部打結(jié)耐火材料)、水分配器(3個(gè))組成，其主要作用是對全系統(tǒng)所需冷卻的部位進(jìn)行冷卻。

(2)常見的故障及預(yù)防處理措施。

常見的故障有2個(gè)：①因密封故障造成爐氣的溢出和空氣的進(jìn)入，從而影響爐氣純度。②因部件間隙雜物累積造成設(shè)備間連電帶火現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，此故障主要由密封處理不當(dāng)造成的。

爐蓋的密封作用是很重要的。圖5所示為爐蓋與水系統(tǒng)部分細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。對爐蓋中的6瓣?duì)t蓋，每瓣之間都要求有絕緣云母板，連接螺栓套有云母管和云母絕緣墊，要求每瓣?duì)t殼必須絕緣。電極密封導(dǎo)向套下有耐火磚，起著絕緣和密封作用，在爐蓋之間有絕緣板或耐火材料密封。爐蓋制作時(shí)內(nèi)部的上面和側(cè)面要用整張鋼板，以減少鋼板拼接和焊接及爐蓋從內(nèi)部漏水的概率;在外部制作水道，水道由鋼板曲型完成，減少焊縫和串水，外部鋼板封死焊接。對于修復(fù)中的爐蓋，里面打結(jié)的耐火材料已燒損脫落時(shí)，需重新焊接加固樁進(jìn)行打結(jié)，再把受損的水道進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)。最后在爐蓋上對每個(gè)設(shè)備部件的各個(gè)縫隙都要進(jìn)行密封處理，并進(jìn)行嚴(yán)格的檢查與復(fù)核。

在冷卻水系統(tǒng)中，電極水冷密封套的作用也非常重要。在生產(chǎn)中電極密封套調(diào)整好后就不要再隨意調(diào)整位置。維修中應(yīng)注意密封套和爐蓋之間絕緣處理完成后，其間不能再有任何金屬雜物，并將料柱密封做好，水冷密封套上部要求法蘭絕緣;3套水分配器用于為電石爐上各種需要冷卻的設(shè)備集中分配冷卻水，維修中如發(fā)現(xiàn)單根管路回水量較小，應(yīng)檢查閥門閉合是否完好，設(shè)備管路死角是否集結(jié)水垢等雜物。這些細(xì)微的密封處理都是極其重要的。

2.3電極系統(tǒng)

(1)組成

電極系統(tǒng)由電極柱、電極殼、電極壓放平臺及液壓夾鉗、導(dǎo)電銅管及接觸元件、短網(wǎng)、水冷電纜、底部環(huán)及水冷護(hù)屏等部分組成。圖6為電極系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中組合式電極柱由上下兩部分組成，電極系統(tǒng)的主要作用是送電并調(diào)整冶煉電弧長度、匹配電流及電壓，從而達(dá)到最佳冶煉效率。

在日常生產(chǎn)中，電石爐的**性主要體現(xiàn)在組合式電極把持器的技術(shù)上。組合式電極把持器是密閉電石爐的核心技術(shù)，包括導(dǎo)電把持器和壓放電極夾兩部分，它的主要特點(diǎn)是可用于任何直徑的電極，加速電極焙燒，電極殼不會變形，電極壓放時(shí)不會失控，減少電極斷損，設(shè)備質(zhì)量輕，維修成本低，運(yùn)行事故少，綜合經(jīng)濟(jì)效益較高。

(2)常見的故障及處理措施

因絕緣失效產(chǎn)生重大安全隱患時(shí)，需要檢查法蘭絕緣板、絕緣管是否完好，接觸元件和導(dǎo)電銅管是否漏水，接觸元件和電極殼夾緊力是否調(diào)整合適，間隙是否有雜質(zhì)，這些均有可能產(chǎn)生絕緣失效故障。電極系統(tǒng)的日常維護(hù)應(yīng)加強(qiáng)日常巡檢，及時(shí)更換絕緣件，以確保生產(chǎn)正常。停車時(shí)要徹底檢查各處絕緣損壞情況并及時(shí)進(jìn)行更換，要嚴(yán)格清理所有設(shè)備連接處的雜物(如鐵件、油品等)，防止連電打火給整個(gè)系統(tǒng)帶來不可挽回的損失。

2.4液壓系統(tǒng)

(1)組成

液壓系統(tǒng)主要由泵站、電極壓放盤(閥站)、大力缸、夾持缸等組成，其主要作用是為電極升降及壓放提供動力。圖7為液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

(2)常見故障

液壓系統(tǒng)中的主要構(gòu)件液壓夾鉗、事故夾鉗、電極柱導(dǎo)向裝置在工作狀態(tài)下，如果其表面有金屬雜物，或其內(nèi)外部有漏油現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，均可造成連電帶火的生產(chǎn)安全事故。

2.5二次母線系統(tǒng)(短網(wǎng)系統(tǒng))

(1)組成

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