电极焙烧及相互要点

电极

电极是电石炉的心脏，只有充分地了解电极的组件，才能更好的控制、操作及保护好电极，才能更好的完成生产任务。电极好比人的身体，电极壳是躯干、电极糊好比营养、那么电流就是精神，只有控制好这三样，才能更好的把电极保护好。

1.电极壳

电极壳是自焙电极的关键部分。电极壳的完好与否直接关系到生产能否安全、连续、稳定运行，是生产过程中必不可少的保障因素。

25500KV A密闭型电石炉自焙电极是以￠1250mm电极壳为铠装，进行电极的自焙。在电极焙烧过程中，电极壳不仅使电极成型而且还兼起导电作用。（根据有关资料介绍，由于钢质材料的导电系数大以及在导电过程中的集肤效应，电极壳中通过的电流为总电流的80%左右）因此，电极壳在电石生产中成为不可或缺的器件。电极壳的构成是有均匀的12片3mm的筋板；12片2mm的弧形板和12跟￠18mm厚的圆钢，经过裁剪、冲压、折弯、缝焊而成。

1.1电极壳的导电特性

（1）外壳有效导电截面积约1250×3.14×2=7850㎜2

（2）外筋板有效导电截面积大约30×7×12=2520㎜2

（3）内筋板有效导电截面积约185×2×12=4440㎜2

（4）圆钢有效导电截面积约81×3.14×12=3052㎜2

电极壳的有效导电截面积=17862㎜2

钢材的电流密度为2.2～2.4A/㎜2

故电极壳的有效导电截面积可承受的电流为39296～42869A与《埃肯手册》中所提到的：在电极焙烧初期为防止电极壳烧损，操作电流应控制在40000A以内基本相符。

1.2电极壳的物理特性

由于电极壳为钢质材料制成，故其物理特性与钢材相符，据查找相关钢材特性为：密度 7.86g/㎝3;软化点 450～550℃；熔点1535℃；沸点 2750℃

1.3电极壳外筋板最大可输入电流

接触元件夹紧外筋片面的有效长度约为435㎜，夹电极壳外筋板厚度约为 7㎜电极壳外筋板可输入的最大电流为S=435×7×12=36540㎜2

电极壳外筋板可输入的最大电流为I=36540×（2.2～2.4 A/㎜2）=（80388～87700）A常温下。考虑到电极壳软化温度在450℃，假设，电极壳温度升高全靠电流输入提供热量，不考虑传导热，那么经过计算，电极壳外筋板可输入最大电流为84000～91312A。电极壳外壳允许通过电流为17270～18840A。电极壳外筋板输入电流即为操作电流。

1.4导致电极壳烧损的原因有一下几点：

1）当电极温度超过电极壳的耐热温度；

2）当电极还未完全焙烧好时，通过较大电流；

3）电极壳再制造和焊接过程中存在质量问题；

4）电极壳与接触元件之间的接触压力变小或元件本体上有孔隙，造成元件与电极壳打弧。

5）电极壳制造所用钢材存在缺陷；

6）通过把持器的冷却水量小或阻塞，导致局部温升过高等；

7）工艺参数控制不好，造成料面温度过高（即超过700℃）。

2.电极糊

电极对电极糊的要求比较高，电极必须具有高度的耐氧化性和导电性，膨胀系数尽量要小，小的电阻系数，小的气孔率，高的机械强度。由此对电极糊也有了相关的要求。

2.1电极糊质量对电极的影响

1)电极糊灰分高，电极糊的粘结力度差，灰分集中的地方，粘结力更差，这个地方消耗快，而且容易机械拉伤造成硬断。故灰分应保持指标小于等于3

2）电极糊软化点偏低的话，电极糊烧结后的结焦值低，电极强度也差，易造成电极事故。

3）电极糊电阻率偏高，表示电极糊的石墨化程度低，导电性差，电极抗氧化能力差，焙烧后的电极刚性强，电极也容易折断。

2.2 电极糊粒度的影响

电极糊粒度大，在电极筒内加糊时容易造成电极糊架空现象，从而造成电极糊在电极筒内非均匀下沉，非均匀溶化，影响电极糊烧结后强度的均匀性；其次粒度大，电极糊在电极筒内焙烧时候不易溶化，烧结速度慢，使电极糊焙烧速度跟不上电极消耗速度，造成电极事故。因此一般力度应小于等于75㎜

2.3 糊柱高度的影响

糊柱高度低，电极糊溶化后沉积不密实，焙烧后电极密度小，导致电极强度低，电极消耗快；糊柱高度过低，容易在电极筒内糊柱表层产生稀糊，当糊柱表层产生稀糊时，硬糊加进去会沉到底层，被稀糊包住，不能很好的熔化，整个糊柱不是均匀地熔化、烧结，影响电极焙烧质量，焙烧不透的电极极易产生电极事故。根据外省研究的糊柱高度指标一般在4.0米以上。

3.电极烧结

电极糊烧结时升温速度一般以10～20℃每小时的速度升温，进入接触元件上部时，电极糊温度为500～600℃，以保证电极正确烧结位置。温度上移促使电极过烧，温度下移电极呈现欠烧，电极糊烧结时应保持0.05兆帕的压力（相当于4米高的糊柱压力）以保证电极烧结密度，同时电极糊挥发气体压力的增高，有利于缩合反应进行，因此在烧结过程中保持其压力，有利于提高电极的强度，减少事故。

3.1电极烧结过程分为三个阶段：

1.温度从室温升到350℃，此阶段固体电极糊熔化，此间的

水分和低沸点的成分开始挥发，此时电极糊的电阻为最

大。

2.温度从350℃升高到750℃时，熔化的电极糊中的粘合剂

开始分解挥发，一般挥发物从电极壳焊缝、电极壳与电极

之间缝焊、电极壳上口等地方排出，由于挥发，电极糊变

稠，有熔融态变成固态

3.温度从750℃到1200℃时，进一步排出挥发物，粘结剂中

大量香分子和其它原子团结成焦炭，经一步致密化，之后

电极糊烧结完成。

3.2烧结好的电极温度分布：

1）料面以上，底环以下最高温度最好控制在1000℃以内

2）接触元件以内最高温度应控制在800℃以内

3）接触元件以上电极糊温度在350℃左右，向上依次降低。

4.电极消耗

电极在电弧的高温下不断气化电离，以维持电弧的稳定燃烧，一部分碳的气体参与了电石生产的反应，其余部分则通过炉料孔隙而逸出，电极的消耗速度与下列因素有关：

1）电极的固定碳含量高时消耗慢；

2）电极烧结后的气孔率低时消耗慢；

3）炉料焦比高、杂质少时消耗慢；

4）电极深入料层时消耗慢；

5）电极电流密度小时消耗慢

5.电极事故原因及处理方法

5.1 电极硬断原因如下：

1）电极糊所含灰分过高，杂质较多，所含的挥发分较少，造成过早烧结或粘结性差，引起电极硬断；

2）热停炉次数多，停电时又没有采取保护措施，造成电极开裂和烧结分层而引起电极硬断；

3）电极壳内落入的灰尘较多，送电后没有清理，造成电极分层

而引起电极硬断；

4）停电时间较长时，电极露出部分没有用炉料保护好，电极受到严重氧化造成电极硬断；

5）长时间停电后，送电时提动电极，造成电极机械拉伤而产生硬断；

6）电极下放过长，自重产生的拉力过大也会引起电极硬断；

7）电极把持筒内风量小，导电鄂板内冷却水量太小，造成电极熔化过度，影响电极的烧结强度，引起电极硬断。

5.2 电极硬断处理方法

1）如果断头很长，又没有歪倒在炉内，可把导电鄂板松开，将断头夹进鄂板内，然后急需送电生产，这种方法很少使用；

2）如果断头很短时，在料面以下，可以通过加压使电极增长，等电极焙烧好后慢慢把断头压入炉内烧掉；

3）如果断头露在料面以上，但又不是很长，就只能放炮炸掉，然后从新加压焙烧。

5.3 电极软断原因如下

1）电极糊所含挥发物过多，造成电极不易烧结，强度差而引起软断；

2）电极壳铁板太厚或太薄。太厚了会造成铁壳和电极芯部接触不紧密而引起软断；太薄了会因外力作用电极壳破裂，造成电极铁壳在压放时折叠或漏糊而软断；

3）电极铁壳焊接质量不好，引起破裂，导致漏糊软断；

4）压放电极时负荷降低得太少，或压放电极后负荷升得过快而引起电极软断，前者出现事故情况较少。

5）压放电极过于频繁，或压放电极时过长而引起软断；

6）添加电极糊时，糊块过大，在筋片上搁住而架空，也可能引起软断；

5.4 电极软断的处理方法

1）发现电极软断停电后，应迅速将电极落下，深入炉内，设法使电极糊不外流，如果可以尽量使电极与断头相连接，弄掉漏下的电极糊硬块，然后送电，低负荷焙烧6小时后，不出意外的话就可以将断头接上，此过程中严禁提升电极。

2）停电后如果没法止住电极糊外流，应迅速用灭火器防止三层半压放油管着火，封掉电极壳顶端出口。等火熄灭后处理炉内电极糊硬块。焊接电极壳下端头，重新加糊，送电低负荷焙烧。

6. 总结

由以上相关知识，可以总结相关操作如下：

1）正常生产时操作电流应控制在84000A～91312A以下

2）焙烧电极时操作电流应控制在 42869A 以下，未烧结好时，严禁快速提升负荷，或剧烈提动电极。

3）尽量避免热停电的次数，不需要停电处理的事不停电。

4）电极深入料层，把持器不得低下限运行，防止底环打弧漏水。

5）确保巡检力度，对各元件、底环的循环水量、水温做到心

里有数，严禁无水运行。

6）电极压放要少量多次，高负荷运行下也不得60㎜每次每小时的压放，低负荷运行时，根据负荷大小，可以20㎜每次每小时或几小时压一次。

7）压放电极时，每次压放时要注意电极是否正常下压，是否有下滑现象，压放完检查夹紧油缸是否对电极壳有刮伤或刺破。

8）一天准确测量一次电极，当班班长及操作工要做到电极工作长度心里有数。学会通过听电流声音来判断电极的工作状态

9）每次接班测量一次糊柱高度，做到对糊柱心里有数，确保在4米左右；测量糊柱时，应注意电极壳内糊柱是否有架空现象，是否出现稀糊，是否有杂质混入。

10）加糊时，严禁把大量电极糊灰铲入电极壳内，严禁多种电极糊同时加入同一电极壳内。

11）长时间停电，应用混合料包住电极，保护好电极，停电前应将电极尽量下插；用盖板盖住电极壳上端口，防止大量杂物落入。