自动化出炉技术在电石炉中的应用探究

刘会智，高 刚

（陕西北元集团锦源化工有限公司，陕西 神木 719319）

目前我国不断深化智能制造行业的自动化应用改革，在制造行业中深入生产技术创新发展与研究应用，成为企业提升竞争力的重要手段。我们国家的电石生产行业目前在自动化技术的创新应用中还存在很多问题与不足之处。为了保障电石生产工作人员的安全，提升电石生产工作效率，降低电石炉出炉工作中的劳动力，创新性研究、开发与运用自动化技术进行电石出炉技术的提升具有重要的现实意义。目前在电石炉出炉自动化技术中，出炉机器人的运用较为广泛，出炉机器人能够实现较大程度的出炉自动化操作，但是依然存在较多的操作问题，对其进行不断的深入研究与创新是当前电石行业发展的重要课题之一。

1 自动化出炉技术在电石生产中应用的意义

随着当前电石行业的快速发展，整体行业生产能力与技术水平得到了较大的提高。电石炉也从最初的开放式逐步走向了半密闭式与全密闭式的形式，电石炉容量从最初的24000kva不断提升到了40500kva甚至81000kva。电石生产全流程正在不断的走向规范化、标准化与自动化、信息化。在电石生产中，出炉工作是其生产过程中的重要步骤，电石炉的出炉工作包括了烧眼、开眼、引流、修眼、清炉舌再到堵眼共6项工作。

传统情况下，电石出炉的有关工作因为自动化水平的限制都是依靠人力进行的。人工操作状态下不仅仅需要较多的人力支撑，而且因为强大的工作量与工恶劣的工作环境，对工作人员安全生产形成较大威胁，也常常因为人工操作失误影响工作效率。通过机器人等自动化的出炉技术在电石出炉阶段的应用，能够利用较高程度的信息自动化手段简化工作流程，由机器人取代人工进行操作，一方面能够大大提升电石生产工作效率，提高出炉率，还能够降低员工工作强度与工作压力，提高工作环境的安全性，保障工作人员的生命安全[1]。另外从企业运转角度，机器人等自动化技术的运用，能够有效降低人力成本的投入，减少企业人力经营成本，提高经济效益。

2 电石出炉技术概述

电石生产过程中的出炉工作是把已经在高温电石炉中生产好的液态电石通过炉眼自炉内引出的过程，工作内容包括烧眼、开眼、捅眼、修眼、清炉舌及堵眼。以往出炉通过人力完成，是整个电石生产最为繁杂的过程，需要大量人工的消耗，工作强度极大，安全隐患较高。目前较多电石生产企业中，尽管引进了很多先进的生产设备以及生产技术，但是在出炉阶段还是较多的依靠人工完成。一般情况下，目前较多的是运用的全密闭式电石炉进行生产，常规生产过程中，因为密闭电石炉环境，生产环境相对安全。但是一旦出现因为人为失误或机器运转异常等形成的生产问题，就很容易对工作人员的生命形成较大威胁，进行自动化技术的运用就具有很大的必要。

电石出炉工作中，首先就是进行炉眼的烧制工作，这个步骤也是整个工作流程中最关键和最耗费人工的过程。人工操作的时候就需要依靠工作人员使用烧穿器，经过频繁地进行角度与位置的测量与调整，通过高温烧穿器把炉眼里边固态电石进行软化，然后在进行开眼及捅眼工作。由于液态电石流动性不高，很容易形成粘连，导致在进行烧眼的时候产生较大灰尘和烟气，引起炉眼表面不平整、形状各异而且可视性较低，给工作人员带来较大工作困难，形成大量人工的浪费，因此工作人员经验与能力对于烧眼工作就非常重要[2]。另外，进行人工的烧眼过程，就需要工作人员在电石炉旁进行工作，但是电石炉温度高，而且生产过程中存在较多的烟气与灰尘，环境非常差，不利于工作人员的健康、安全保障。

当前电石生产企业在电石炉出炉技术方面进行了很多探究，也研发了自动化的出炉设施，可以利用远程操作以及计算机技术进行设施的操控，进行开眼、捅眼、修眼等大多数的出炉工作。但是在烧眼工作环节的自动化实现程度不太理想。出炉机器人的应用能够通过搭建空间模型，使用机器人替代人工进行出炉全部工作流程。出炉机器人的应用对于出炉技术自动化的提升，改善出炉工作人员工作环境，提高工作效率方面形成了较为满意的成果。

3 出炉机器人在电石出炉中的应用

在20世纪80年代日本一家电石公司开发出了首款出炉机器人，初步实现了机械化的出炉方式，仅依靠一个人的工作就可以实现电石出炉，此后在2010年在此基础上又进行了深入研究与开发，实现了远程控制下的出炉工作，极大改善了工作人员的工作条件。我国在电石行业起步相对较晚，但是因为近年来电石需求快速增加以及信息化技术的发展，自动化在电石生产行业的应用不断增加，也研究并开发出了出炉机器人。

图1 电石炉出炉流程

在电石企业中，电石炉的炉口是包括炉门以及炉眼两方面，同时炉眼又包括内、外眼。以往人工方式进行出炉的时候，外眼是通过使用烧穿器进行高温熔化成液态电石形成的，其一般形态主要是外边大里边小的喇叭状。而内眼则需要依靠大量人工使用一定工具捅开，也有的会使用钢管等进行氧气输入的方式高温烧制将内眼打开[3]。在进行最后堵炉眼的时候，则需要先把电石料附近的残渣清除掉，露出原来喇叭形状外边大里边小的原始形态以后，使用较干的泥巴进行电石炉赌眼。在进行赌眼工作的时候需要把泥巴推入到外眼的最内层，同时要保证与炉眼的外部有5cm～10cm的距离。

出炉机器人系统包括三部分，即炉前工作机器人（关键内容）、远程操控设备以及辅助驱动设备。关键部分也就是炉前工作的机器人由主体外形与核心驱动部分组成，主体外形与人体手部类似，有手臂、手腕以及手三部分，部分机器人还具有行走的功能。核心驱动部分则是进行这些部位操控的核心控制区，用以驱动各部位配合完成工作指令。一般的出炉机器人都具有3-6个的操作调控度，手腕处拥有1-3个。远程操控设备以及辅助驱动设备则是工作人员进行指令的输入，由两者配合将工作指令传给机器人进行相应操作。

出炉机器人可以适应电石炉生产中的恶劣环境，具有耐高温、不惧烟尘、持续操作等优点，不仅能够降低工作人员的工作压力和工作强度，提高工作环境的安全性，还能够有效降低人为因素的操作失误率，提高电石生产工作效率。出炉机器人可以进行烧眼、开眼、捅眼、修眼、清炉舌及堵眼等全流程的电石出炉工作，提高电石行业自动化应用水平的同时，改善员工工作环境。并且通过系统控制，能够进行更为精细化的操作管理。例如在进行烧眼工作的时候，使用人为远程系统的操控与可视化的视频监控，更为精准的进行开眼角度以及位置的测量和选取，降低人为操作失误或判断误差，提高操作精准度[4]。而且，使用出炉机器人系统就不需要进行传统的吹氧开内眼的工作，有效减少了因为氧气吹入产生的电石炉内部化学环境不平衡等问题，提高电石炉内部的良好冶炼条件。并且不需要进行氧气吹入也就节省了一部分的支出，降低成本以及相关钢管等的耗材成本，有利益提高生产企业的经济效益，提高市场竞争力，推动企业保持长久、可持续的发展状态。

4 出炉机器人在电石出炉中应用注意事项

出炉机器人在电石出炉工作中的运用具有较大的价值与现实意义，但是在实际使用当中要重点关注几点内容：

首先在出炉机器人的运用中要制定健全的使用规章制度，对使用流程以及操作规范进行文件制度化管理，切实依照规范流程进行操作；其次在利用出炉机器人进行捅眼工作的时候，不应当进行频繁的来回拉拽操作，应当依照实际工作情况以及电石炉的工作状况进行控制操作，保证炉眼位置在最低处，这样能够有效把控出炉管道降低消耗损失，进出平衡的时候要实行把控，提高电石炉内工作效率；另外，当电石炉内部工作异常的时候要依据实际生产状况进行出炉机器人工作指令的调整；在进行赌眼工作的时候，要关注对外眼的养护，对外眼的保护能够为下一次的工作打下良好的基础，降低下次外眼开眼时候的工作量，保证出炉工作的顺利开展。而且出炉机器人赌眼工作是利用冷却空气吹入，冷却电石的方式进行的，使用空气的低温进行电石冷却进行凝结堵住炉眼[5]。在进行喷入次数的时候要提高重视，减少因为过多空气吹入造成炉眼堵住厚度超过标准，不利于下次出炉工作的开展，还会影响电石炉内化学反应的平衡状态。

最后就是在出炉机器人使用过程中要重点进行使用记录工作，及时记录在电石出炉机器人使用过程中出现的各种问题，出现问题的频率以及相应的改进措施，及时进行相关工作内容的记录与反馈，对在使用过程中进行的参数调整等也要进行详细记录，为在以后工作中不断进行电石出炉机器人自动化系统的优化打下良好的基础，通过不断的实践操作发现问题并通过经验积累进行操作的完善，提高电石生产行业自动化应用水平。

5 结语

综上所述，随着当前计算机以及信息化技术的飞速发展，电石生产行业也在不断进行技术创新，不断运用先进的信息化生产技术与电石生产流程相结合，研究开发自动化的生产技术，并取得了较大的成果。电石出炉工作较大的劳动力占用与安全隐患催生了出炉机器人的研发与应用，出炉机器人的广泛运用能够有效提升电石生产行业中自动化程度，提高电石出炉工作的效率。自动化出炉技术在电石炉生产中的应用是电石生产行业中的重大技术应用突破，具有良好的市场应用前景，通过在以后的应用中不断改善，能够为电石行业的发展起到巨大推动作用。