电石炉出炉技术差异化分析

（新疆天业（集团）有限公司，石河子市，832000） 陈 涛 王明洁

1 引言

近些年来，电石行业整体技术水平不断提升，电石炉经历了开放式、半密闭式、全密闭式发展，电石炉容量从24 000kVA、33 000kVA 发展至40 500kVA，乃至81 000kVA，电石炉炉气的处理方式从粗放式“点天灯”发展为经过多级降温净化处理，收集纯净的CO，延伸下游碳一化工产业链，随之而来的，电石炉出炉技术也得到快速发展。

电石炉出炉包括烧眼、开眼、引流、修眼、堵眼、炉舌清渣六个工序[1]，而以往，多数的电石生产厂家采用人工来完成出炉操作。在出炉操作过程中，人工使用烧穿器烧眼、修眼，使用钢钎引流，使用泥球堵眼，操作的细节多依赖人工主观意识判断，而差异化操作往往会导致炉眼位置上抬、炉底持续升高等，严重时还会破坏电石炉炉门或炉壁甚至炉墙砖衬；除此之外，出炉时的环境温度高，烟气量大，同时产生高噪音和高亮度，不利于操作人员的身体健康，且存在极大的安全隐患。因此，电石行业急需一种新的出炉工艺，来改变电石出炉的现状。

通过对不同类型的出炉机进行分析，结合某公司的出炉机试用状况，探讨最适合电石炉出炉的出炉机类型以及未来发展趋势。

2 出炉机类型描述

根据当前电石生产企业采用的出炉操作方式划分，出炉机大体可分为半机械化、机械化、智能化，以下分别对不同类型的出炉机做简单阐述。

2.1 半机械化出炉机

半机械化出炉机是从铁合金炉开堵眼机（见图1）发展而来的，采用机械化设备替代人工出炉的部分工序，通常是将开眼工具、引流工具、堵眼工具置于同一基座上，开眼工具采用冲击钻或烧穿器，引流工具采用液压或压缩空气为动力源，用链条带动钢钎进行往复动作，堵眼工装可使用空气炮喷吹电石块或者液压推动泥球进行堵眼，操作人员使用有线或无线遥控器进行出炉操作。

图1 开堵眼机

该方式仅使用机械设备完成了开眼、引流、堵眼工序，烧眼、修眼、炉舌清渣工序仍需借助人力完成，最终未从根本上解决出炉操作劳动力分配不均、出炉一致性差、安全隐患多等问题，在此基础上，经过电石人不懈努力，通过引进吸收国外先进出炉工艺，对国内出炉设备加以改进，最终研究开发处全机械化出炉机。

2.2 机械化出炉机

机械化出炉机彻底实现了使用机械设备完成出炉所有工序，并逐步实现远程控制。该出炉机通常包括出炉机本体（见图2）、烧穿送电装置、动力系统、监控系统、操作台等，本体包括行走机构、旋转机构、俯仰机构、出炉动作执行机构，动力系统以液压为主，烧穿送电装置实现了烧穿器的远程上电，监控系统与操作台相互配合，实现了出炉操作的远程控制。

图2 出炉机本体

该出炉方式完全替代了人工出炉，操作员在远程操作室通过监控画面操作出炉机，基本实现了出炉操作“零”事故，出炉操作环境大大改善，出炉劳动力得到有效改善，但该方式对出炉机操作员的技术水平依赖性强，没有解决出炉操作的一致性问题，不利于电石炉炉眼的维护，间接影响了出炉的效率。

2.3 智能化出炉机

图3 智能化出炉机

智能化出炉机是伴随着国内智能化设备的兴起而研发的专用出炉设备，通过构建空间坐标和运行模型，用机器人代替人工完成出炉的六个工序。该出炉机（见图3）通常由伺服电机驱动，通过不同的结构设计，使之具备前后行走、左右旋转、上下俯仰的动作，并且结合编码器技术完成不同动作的精准定位，实现行走、旋转、俯仰的自动化控制；通过监控系统与机器人控制系统的结合，实现远程控制。

该出炉方式将出炉机的重复性动作改造成自动化，节省了出炉各个工序的时间，提升了出炉效率，降低了对出炉操作员的依赖性，解决了出炉一致性差的问题；除此之外，已有少数厂家经过大数据积累和深度开发，实现引流工序的自动化操作，进一步提高产量，减少了出炉操作人员，是电石行业未来发展的方向之一。

3 现场运行状况对比分析

某电石公司自2012年起引入出炉机，首先试用半机械化出炉机，但由于压缩空气压力不稳定，导致出炉机“无力”，不足以完成开眼、引流等工序，遂在2016年先后引入机械化出炉机和智能化出炉机，并在此基础上完善了每个工序的工艺参数，形成出炉操作的数据库，为后续实现自动化操作奠定了基础，以下分别从出炉功能实现方式、耗材、经济效益等方面，对比不同出炉机的差异性。

3.1 出炉功能实现方式对比

出炉机替代人工完成出炉的6 个工序，首先需要将人工出炉的动作进行分解，然后出炉机模拟人工出炉的动作完成出炉操作，因此出炉机在功能设计上各有不同，实现方式也不同，对比情况如表1：

根据表1 可以看出，机械化出炉机和智能化出炉机已不再依靠人力完成出炉操作，“人”从劳动密集型的工作中解脱出来，从而实现从“力”到“智”的转变，但二者相比，智能化出炉机在控制上更优一筹，使得出炉操作对人的依赖性降至最低，使得电石炉对出炉机的适应性增强。

表1 出炉机功能实现方式对比表

表2 出炉机耗材对比表

表3 智能化出炉机实施前后效益比对（单台电石炉）

3.2 出炉机耗材

使用出炉机后，不改变出炉的工艺，出炉时的耗材主要有电极棒、圆钢等，经过对该公司近一年的统计，不同出炉机对材料的消耗对比如表2：

通过表2可以看出，相比较人工出炉，使用出炉机后的耗材明显降低，尤其是采用智能化出炉机后，电极棒消耗降幅达26.4%，圆钢消耗降幅达85%，出炉成本进一步降低。

3.3 经济效益

根据表1、表2总结分析，智能化出炉机产生的经济效益是最优的，因此，本小节以人工出炉和智能化出炉机为例进行对比，经济效益主要体现在减人效果、耗材减少等，使用出炉机后增加了电力消耗和维护成本。（详见表3）

该公司采用智能化出炉机出炉后，每年单台电石炉可产生经济效益97.84 万元，以该公司38 台电石炉为例，年产生经济效益3 717.92万元。

4 结论

近些年，随着自动化、智能化设备的不断发展和普及，电石人积极开拓进取，将先进理念和先进生产设备引入电石炉出炉环节，取得显著成效。目前，该公司已安装智能化出炉机14 套，并且在大数据的积累下，实现了引流的全自动化操作，不仅解决了出炉所需劳动强度大的问题，还避免了可能出现的安全隐患，与此同时，该公司不断加大研发投入，正逐步攻克其他出炉工序的自动化操作问题，进一步提升出炉效率，增强出炉操作的一致性，最终实现“一炉两出”（即控制两台出炉机同时工作）工艺。