十一冶建设集团有限责任公司 广西柳州 545007
摘要：电石炉设备主要用于化工厂进行冶炼电石，是电石生产的主要设备之一，三相电极柱的安装及调试是本工程的重点及难点。本文主要阐述电石安装工艺：炉体、炉盖、三项电极柱、加料系统的安装方法及三项电极的调试方法；炉体绝缘测试方法。
关键词：电石；电石炉；炉体；炉盖；加料系统；银钎焊；电极柱；调试
1、工程简介
青海宜化30000KVA电石炉安装工程中，电石炉设备主要用于青海宜化化工有限公司进行冶炼电石，该电石炉主体工程主要包括以下设备：
a.全封密闭固定圆形电石炉共4台，每台主要构件如下：
炉体直径是φ8900mm；
电极直径为φ1250mm，三个电极间距为3100mm，三个电极柱中心分布在电极圆φ3580mm的圆圈上；
炉顶料仓12个，容积为6m3/个；
炉壳，H=4460mm，约31.8t，炉底基座为工字钢，，约7.68t；
炉盖（正十八棱台形）35.1t；
电极柱下部φ81×φ31×12 4.98t；
电极柱上部φ89×4×76 5.15t；
短网系统7.16t；
组合把持器3×5.5t；
环形加料机21.32t；
炉顶加料系统32.33t；
电炉冷却水系统及管路约30t；
炉前排烟系统约21.13t（不含风机4.23t、除尘器17.61t）；
烧穿母线及烧穿器5.8t；
电极位置指示器、净炉气烟道10.43t；
荒炉气烟道10.79t；
炉底风冷装置0.51t
ｂ.10000KVA变压器12台
c.出炉牵引装置轨道制作约1000米
d.挡屏12个安装
e.＋16.7m除尘器安装2台，＋9m液压站安装4台
电石炉车间立面示意图：
2、质量控制点
炉体底座水平度、炉壳底板中心与电石炉理想中心同轴度、炉壳中心与电石炉中心同轴度、炉壳垂直度及焊接质量、炉盖中心与电炉中心同轴度、炉盖水冷密封套中心与电极中心同轴度、炉盖上电极中心之间的间距、三个电极中心位置度、水冷零、部件水压试验，电极柱下部底部安装，所有绝缘点要达到合格要求
2.1施工顺序
电石炉车间设备主要包括炉壳、炉盖、电极柱、电极升降装置、液压站、炉底通风、出炉排烟等设备。
安装程序大至如下：
基础验收→炉底排梁安装→炉壳安装→炉盖组对安装→电极柱上部及升降装置安装→电极柱下部安装→液压系统安装→炉底通风及出炉口排烟安装→出炉烧穿母线安装→电炉冷却水系统、集水装置、冷却水钢管安装→电炉本体冷却、导电钢管安装银钎焊。
3、施工准备
3.1.1组织参加施工的人员熟悉图纸技术资料和相关的施工验收规范。
3.1.3对设备基础复测、验收。
3.1.4根据设备厂家提供的设备清单进行设备开箱检查。对设备的规格、型号、数量和外观情况作检查、清点、验收，检查应有厂方、甲方、乙方三方代表人员参加，对损坏、缺件及型号、规格不符合的情况做书面记录，并有三方代表人员签字。对已接收的设备或工具应作好妥善保管，同时制定好设备运输进场顺序。
4、炉体、炉盖安装
4.1炉体的安装
安装之前应在+16.7m平台上，用特制的三角形铁块作标记，标出炉心位置及电极中心位置，以此为中心安装炉底工字钢、炉底板、炉壳、炉盖及电极柱等。并对基础中心、标高进行复测，合格后方可安装，在安装炉壳前，要找好炉心的位置并按图纸要求铺好炉壳底工字梁并用规格为240×110的斜垫铁找平，水平度不大于5mm，再以此基础安装炉底板。这两项工作完成后通过炉基础位置将炉盖调至5.00m楼面按安装方位摆放后后再进行炉壳的安装。（由于炉盖体积及重量较大，吊装时可用增加一个5t动滑轮。另设一台卷扬将其拖至安装方位，若从吊装口吊运至5.00m楼面将加大施工难度及时间，故通过炉体基础进行吊装）
吊装炉底工字钢、炉底板、炉壳及吊运炉盖时，由于二楼的楼面标高只有5.00m，吊车从地平面进不去厂房，吊装时在+5.00m楼面设置一台Q=3t的卷扬机，用一个Q=5t 1×1滑轮作为导向，在+12.30m楼面上挂2个Q=5t 1×1滑轮作为主吊钩进行吊装，示意图如下：
由于厂房内楼层较多，很多设备不能用吊车吊装就位。为了方便安装，根据现场条件，在+16.7m平台上曾设一套吊装工具进行吊装电极柱等设备，该套吊装工具主要由一台Q=5t卷扬、一个主吊钩10t滑子HQGZK3-10，5t导向滑子HQGZK1-5（3～4个）等组成。
安装及焊接炉壳及底板时，要保证炉壳底板中心与电石炉理想中心同轴度小于15mm炉壳中心与电石炉中心同轴度小于10mm，炉壳圆度误差要小于10mm，炉壳垂直度误差小于8mm，炉壳焊接时按JB/T5000.3-1998进行，对口错边量不小于2mm，咬边深度≤0.5mm，长度＜100mm，炉壳底部分及炉壳侧板的分瓣处按图纸要求进行焊接（坡口为60°）。
电石炉所有水冷件安装前，均需进行水压试验。（若冬季在北方施工，水压试验完毕后，应及时将试压部件内的水排尽，以免水在设备内结冰堵塞水路造成事故。或可用压缩空气进行试验，在部件表面涂刷肥皂水。若有渗漏渗漏处会冒泡）试验压力为0.46Mpa，保压30分钟，有漏点应及时处理或上报。
炉壳水梁安装时，为了提高工作效益及经济性，及时发现设备缺陷，同时对水冷件（炉盖、出炉口装置）进行水压试验。另外施工中必须注意的是先焊好水梁与炉壳的焊缝A（如下图）再把所有的水梁筋板焊接上。由于焊缝A焊接方式是仰焊易漏水，安装好后，水梁必须进行0.5Mpa水压试验，此时若发现筋板处的焊缝渗漏时就不易补焊，因水梁打压后即使泄压，水梁里面的水不能全部排空，焊缝有缺陷的地方总有水出来。
4.2炉盖的组对、安装
首先将炉盖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段安装好，然后安装炉盖中心段，再安装炉盖吊挂装置，注意对准炉心及电极中心，不得超过1mm误差，最后安装水冷密封套和炉盖上的水冷管路，此部分要待电极柱安装结束后进行。安装时必须保证炉盖扇形段组装后水平度不大于12mm，炉盖水冷密封套中心与电极中心同轴度不大于5mm，炉盖中心与与电炉中心同轴度要小于8mm，炉盖组装后必须保证炉盖上电极中心之间的间距为3100±5mm.
炉盖六块扇形段和中心段均为水冷结构件，在安装电极密封装置时，组装好后应进行0.45Mpa水压试验，其工作压力为0.35Mpa，保压30分钟不得有渗漏现象，进行水流量检验，通水回路应畅通，内部水路无串水、短路和堵塞现象，组装成型后，各段必须与相邻部分在一个精确的水平上，最大偏差不得大于±0.5mm。
吊挂水装置组装后应与相应管路一起进行0.46Mpa水压试验，工作压力为0.35Mpa，保压30分钟，连接处不得有渗漏现象。
5、电石炉三相电极的安装
电极柱的作用是将外部电能通过其上的接触元件传递到电极壳，再送入炉内转化为热能，电极壳随之进行消耗。每台炉都有三根相同的电极柱，对应电源三相。待▽12.3m平台具备施工条件后即可开始电极柱部件的就位，主要是上部大套和压放平台的就位。其余部件在▽16.7m平台完成后从上到下进行安装。电极柱主要由上、下两部分组成。电极柱上部主要包括：电极导向装置、电极升降装置、电极压放装置、上部把持筒、压放平台及液压管路等。电极柱下部主要包括：下部把持筒、水冷保护套、导电铜管、底环、接触元件水冷管路等部件。电极柱的安装应自上而下进行。先将电极柱下部吊至炉内，安装好上部后再将下部吊起与上部组对焊接（有些设计为法兰连接）。安装时应保证上下部的垂直度。安装中心最大误差不得超过±2mm。为了保证三个电极中心安装中不变，电极柱安装完毕后应用槽钢或工字钢拉筋支承。
5.1 电极柱上部的安装
安装电极柱上部时先将两个电极升降油缸放到最低位置，压放平台放于两油缸之间，安装风机及加热器（风机及加热器安装位置位于炉心外侧）。然后在压放平台上拉出电极柱的中心，使之对准由环形给料机楼面吊下的铅垂线，并调整好水平，安装压放油缸及电极维修夹等。最后可将电极柱与升降油缸把接。
5.2电极柱下部的安装
电极柱下部安装应注意其方向，其下部法兰分别设有接触元件吊架支座固定螺丝眼、底部环吊架支座固定位、垂直母线管卡槽、冷却水管卡槽等。安装时应从电极柱上部压放平台上的压放油缸或维修夹的夹头中心吊铅垂线检查其与电极壳立筋豁口中心是否重合或偏差在1mm之内。电极柱下部法兰分布及具体体方向如下图，电极柱连接完毕后，通过调整安装副具拉杆的高度和位置，找正找平电极柱。基准就从▽16.7m的电极柱中心向下吊钢线，在压放平台的上法兰和下部承重筒的下法兰进行测量，保证上下中心线重合，然后再回头用连通管测量压放平台的水平度，偏差不超过5mm。如果超差，则在三段法兰处加垫片调整，要同时保证电极柱垂直和压放平台水平。
5.3电极柱铜件及短网的安装
3根电极柱安装完毕后便可进行接触元件吊架的安装及接触元件的预装。（预装接触元件可及时调整其位置，要求与地面垂直，可吊铅垂线检查，以便日后铜母线管的安装。其内部的O型密封圈先不装。以防在接触元件与铜母线管焊接时被烫坏）
铜母线管焊接完毕后便可进行安装再与接触元件焊接，待银钎焊完成后即将接触元件拆除，并进行正式安装。
电极底部环的安装应先在平地上进行组装，后开始配装冷却水管。如此以便调整校正冷却水管的角度，调整完毕后再将冷却水管拆除，将底部环拆除，再进行正式的安装。将底环冷却水管支管安装好，再将底环进出水口与冷却水竖管连接好，底部环在炉底组装，后再用手拉葫芦就位。再进行管路的连接。安装时，要注意各连接点的银焊口，切勿损坏。安装完毕后应以铅垂线为基准，找好底环中心，测量压放装置电极夹子和底环半圆豁口的对中情况，依次测量，应保证严格对中。以上连接步骤完成之后将各部分连接螺栓拧紧，同时底环与电极壳之间的环状间隙靠气封垫板和耐火纤维毡密封，放置气封垫板应小心。
短网的安装，安装变压器输出端通水铜管前应先将变压器输出端、活接头、铜管接触部分磨亮。安装时先将活接头与变压器输出端连接好，再安装铜管，应保证变压器输出端不受铜管的压力。为保证安装完毕后不漏水，铜管与活接头连接时应制作夹具将铜管抱死，后用千斤顶顶紧，以保证铜管与活接头间的密封圈能完全压死。铜管和水冷电缆连接端的标高垂直度和电炉中心距离应用测量检测合格，这样才能保证电极在上下极限位置间能灵活自如移动。
安装通水软电缆时应注意：通水软电缆本身较重，且不能受坚硬物挤压（若受过度挤压，会使电缆胶管破裂，产生漏水现象）如此便给安装带来一定难度。现确定安装方法如下：1、安装前应使电极柱处于最低限位，并搭设好脚手架。2、设滑轮以便将电缆拉至安装高度，为不使电缆受过分挤压破裂，应用麻绳。3、制作夹具，两个半圆弧抱住电缆（圆弧厚度至少5mm、宽度至少80mm），两圆弧用螺杆把接。该夹具制作两套一套夹住电缆，另一套夹住铜管，再用花篮螺栓将电缆拉紧。这样就能保证电缆连接端头能把密封圈压实不漏水，也保护了电缆不受过分挤压而破裂。
安装完毕后进行0.46ＭＰa 水压试验，试验时间不少于10分钟，各连接处不得有渗漏。再用66硅橡胶玻璃自粘带缠绕2层，总厚度为0.4mm，然后均匀涂上酚醛树脂。
6、导电铜管银钎焊
考虑到电炉把持器的维修和良好的导电性能，大电流母线之间连接均设计为插口式连接，母线的材质为紫铜，插口间充填银铜合金进行连接，这样可以保证接口的易拆性和良好的导电性能。银钎焊条应选用含银不低于70％的φ3焊条（HL306）。（施焊前应将母线连接接触面磨干净）因铜母线的导热很好，极易散热，在熔焊过程中还要不断对焊口进行加热。要保证焊口温度让银铜合金熔液流动充填密实，确保焊口的密封性。（导电铜管及二次母线铜管银钎焊按ＫＫＳ-45Ｅ标准执行）
电极柱冷却水试压，除水冷保护套外，其它水冷部件均应安好，可以进行水压试验，冷却水压力应在0.46Mpa左右，连续运行至少24小时，检查管路及各接头处是否出现渗漏现象，检查回水套路，观察管路是否畅通。炉盖，水冷密封套，保护套，水分配器等试压后管口要做好密封保护。
安装电极壳，先将电极壳用辅助夹持器夹好。铺设气封垫板和气封垫板上部的耐火陶瓷纤维毡，接通电极柱上部压放装置压放缸、夹紧缸和升降装置升降油缸之液压管路。
7、电石炉三相电极的调试方法
7.1三相电极安装完毕后，可进行电机壳压放试验，调试准备及注意事项
待电极升降油缸及电极压放油缸油管安装完毕并可使用时，可进行电极壳的安装。安装完毕后接着进行电极壳的压放试验。
每根电极有7组压放装置（电极压放油缸），每组压放装置均由一个压放缸和一个夹紧缸组成（即通过夹紧缸夹紧电机壳立筋，由压放缸下压整个电机壳到位后夹紧缸松开，压放缸再升起，夹紧缸再次夹紧电机壳立筋实现电机壳的再次压放）。7组压放装置围绕一根电极柱中心安装在电极柱上部的压放平台上。通常，7组压放装置的夹紧缸靠弹簧牢固地夹住电极壳上的7根立筋。压放平台的两端与两个升降油缸活塞杆端部把接，当电极需要提升或下降时，升降油缸的提升力就通过压放平台上的压放装置传到电极上，实现电极柱的上下运行。电极做升降试验时，升降油缸带动电极上升、下降往复几次，动作应平稳、压力正常。三组电极升降时，油压应相同。做试验时12.3m平台及5m平台都应有人监视。
当需要压放电极（电极壳）时，升降油缸停留在某一高度不动，电极（电极壳）在压放装置的作用下向炉内给进（压放），每次给进（压放）量为20mm，其程序如下：
a、第一组压放装置的夹紧缸打开，压放缸上升20mm。
b、第二组压放装置的加紧缸打开（于此同时，第一组夹紧缸夹住电极壳立筋）压放缸上升20mm。
c、第三组及以下各组均重复以上动作过程，直到7组压放装置全部上升完毕，在新的位置作好压放准备。
d、7组压放装置同时动作，将电极（电极壳）压放20mm，全部压放程序完成。
在做压放试验前，压放装置应提前调试好，可做空载压放调试（夹紧缸不夹住电极壳立筋）。要求每根电极柱的7组压放缸及夹紧缸动作平稳，压放动作同步进行。油管各接头不允许有渗漏。
调整接触元件夹紧力，目的是使其内部蝶簧对电极壳筋板的压力均匀。（夹紧力过大会引起生产压放电极时筋片软卷起堆，最终导致无法压放。夹紧力过小，会影响大电流输送乃至接触不良）调整前，应先调好压放缸的夹紧力，将液压站压放缸的工作压力调整到设计的工作压力（一般为12MPa）然后将7组压放缸全部升起，再单组压放缸逐一做压放动作，若压放缸打滑下压，则说明其夹紧力不足，再慢慢加大夹紧力，至其不能下压为止。如此逐一调整好压放缸的夹紧力。之后再调整接触元件的夹紧力。必须保证每组接触元件的夹紧力一致。调整完毕后可通过压放试验检查接触元件的夹紧力是否符合要求。方法为：将压放缸工作压力降至10Mpa，若能将电极壳压放，则说明接触元件夹紧力不够，则需加大夹紧力。调整结束后再进行试验，若10Mpa压力仍不能对电极壳进行压放则增加压放缸工作压力至12Mpa。若仍不能压放则说明接触元件夹紧力过大，应放松一些。若能正常压放，则说明接触元件夹紧力调整已经符合要求。
如此正常生产一段时间后，应重新对接触元件的夹紧力进行调整。（考虑到电极壳与接触元件之间的摩擦力会对接触元件造成磨损，从而使得接触元件之间的缝隙变大，夹紧力变小，导致接触不良）夹紧力调整方法同上。
8、加料系统的安装
除环形加料机复杂外，其余的安装工艺简单。首先安装12个圆形料仓，然后向下安装料管，同时在料仓上安装环形加料机。
圆形料仓以4个为一组，为一个电极柱供料，呈120°分布，注意：应先将▽12.3m平台电极柱的压放平台、上部大套等部件就位，方可安装在运输通道上的料仓。12个料仓不能全部就位，其上的环形加料机也就不能组装成型。
料管弯头与直管通过法兰连接，靠近水冷密封套的管道为不锈钢材质。为保证安装方便，每根管道有几片法兰为现场焊接。此时为减少高空焊接作业，可在地面先放样焊好法兰，再全部组装完成一次吊装。
环形加料机与三根电极柱为同一圆心进行安装，注意三台驱动装置的垂直滚轮标高要一致，水平滚轮必须分布在同一个圆上，且圆心和呈120°三台驱动装置安装完毕后，进行6瓣转盘的安装。先将其中1瓣转盘装上轨道安装在1台驱动装置的垂直滚轮上，（轨道内边与水平滚轮保持5mm的距离）并通过水平测量仪测量以保证圆盘水平度。然后焊接临时支架将圆盘固定，接着安装第2瓣圆弧，同样测量好水平度后焊接临时支架固定。安装第3瓣圆弧时正好落在第二个驱动上，可以此检验圆盘的整体水平度。安装时要注意与第一瓣圆盘的半径一致，然后焊接零时支架固定，依此类推安装完6瓣圆盘。（注意安装转盘时其连接螺栓应只用手带紧，待圆盘及轨道找圆完毕后再进行紧固）轨道接头处焊接并打磨平整。
15根挡尘板组的立柱根据图示位置安装就位，再用水平和垂直面的拉撑将其固定成整体框架，然后开始安装刮料装置。刮板上的零部件先行组装完成，再将其托架固定焊接在立柱上。这里最关键的是刮板的安装高度。首先要确定在旋转过程中每个刮板安装处盘的最高标高，然后据此确定该处刮板的安装标高。受盘平面度的影响，每个刮板的安装标高均不一样，而且为保证不碰刮，很难达到要求的刮板与转盘之间间隙为3-5㎜，通常都偏大达到10㎜或以上。刮板安装后安装气缸，然后配气缸所需的压缩空气管，及气源分配器，控制用的接近开关等部件。最后安装侧面和顶面的盖板。至于料仓之间的密封板，则应在框架完成后进行安装焊接。
加料机安装允许偏差及检验方法如下表：
4脉冲喷口与布袋文氏管中心线重合度5
9.3布袋除法器气体输入及输出管道安装，应符合下列要求：
a、入口管道中心线与各袋室中心线允差±10mm，标高允差±10mm。
b、调节阀安装水平度允差2/1000。
c、出口管道中心线极限偏差为±10mm，标高允差±10mm。
10、净炉气抽出烟道、荒炉气烟道安装
10.1净炉气烟道Q=10.49T，主要由φ636管道组成，荒炉气烟道Q=10.79t主要由φ686管道组成，这二大系统烟道顶部安装时需在+30.5m平台上，采用2根L=1500mm的Φ133管子作成活动式抱杆，以便安装时便于调整立管的垂直度，抱杆两头用Q=2t的葫芦拉住，安装时采用倒装法，即先安装烟道最顶部，逐渐往下安装烟道。
10.2烟道安装应符合以下规定：
a、各管节对接及法兰连接应与管道同心，法兰连接应保证螺栓自由穿入，法兰螺栓孔应跨中安装，法兰间保持平行，其偏差不得大于法兰外径的1.5‰，且不得大于2mm，不得用强紧螺栓的方法清除歪斜。
b、烟道连接时，不得用强力对口，加偏垫或加多层垫等方法来清除接口端间隙、偏斜、错口或不同心等缺陷。
c、烟道安装的坐标允许偏差应小于25mm，标高偏差不大于±20mm，水平平直度小于3L‰且不大于80mm，立管铅垂度小于5L‰且最大30mm。
d.烟道现场组装完毕后，应进行通水及耐压试验，各水路出水应流畅，所有管接头处不得有漏水现象，以上过程完成后，进行耐压试验，试验压力为0.46Mpa，保压30分钟，不得有渗漏现象。
11、电石炉的绝缘要求及绝缘检测方法
由于电石炉的主变压器为10000KVA，且炉体及个部件均为金属件，故电石炉的绝缘问题很重要。电炉的绝缘可分为两部分：第一部分即带电和非带电体间的绝缘，比如导电铜母线和固定支吊架之间的绝缘，第二部分为非带电钵和接地构件之间的绝缘，比如上部电极柱和升降缸，吊座之间的绝缘、电极柱、压放装置、液压钢管之间的绝缘；水冷密封套、炉盖、吊挂、炉壳之间的绝缘。
每个部位的绝缘都是十分重要的。这些绝缘部件有数以千计，在安装时，为了确保总体绝缘值合格，必须首先保证每个部件合格。为此每安装单个螺栓联接部位都应用兆欧表检查绝缘电阻（达到5ＭΩ以上为合格），当电石炉总体安装完后，因并联的绝缘部件太多，此时用兆欧表已无法检查情况，应采用直流或交流焊机检查总体绝缘，无打弧现象为合格。但此时应注意把变压器的高压端断开，防止逆变产生高压电而影响其它人员和设备的安全。整个电炉在施工期间要采取必要的防雨措施，以防止绝缘部位淋湿，从而影响各个部位之间的绝缘。
12、主要施工机具计划
14、结束语
电石生产具有较高的危险性，设备安装精度要求高，安装质量达不到规范及技术要求，就会发生大的安全事故。采用以上施工方法，工期提前了二十五天，在人工费、材料费及机械费上大大减少，降低了工程成本。此方法在湖北香溪化工有限公司20万吨/年电石炉工程、山东博汇海力化工电石工程、广西田东锦鑫化工厂电石炉安装工程中得到了推广。在这以上工程中，安装质量均符合规范要求，试车一次性成功，无安全事故发生，获得甲方的一致好评，从中获得了良好的社会效益，为以后电石炉炉施工提供宝贵的经验。
参考文献：
[1] 中国机械工业联合会.GB50231-2009机械设备安装工程施工及验收通用规范.中国计划出版社，2009年
[2] 第一冶金建设公司.YBJ201-8冶金机械设备安装工程施工及验收规范.中国计划出版社，1983年
[3] 中国电石工业协会 张培武.密闭电石炉电极管理.化学工业出版社，2011年
[4] 设备随机技术资料
论文作者:韦明杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/23
标签：电极论文; 电石论文; 装置论文; 中心论文; 水冷论文; 元件论文; 铜管论文; 《基层建设》2017年5期论文;