三相六电极在黄磷电炉中的应用
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电极设计建设的 /4 011 23( 黄磷电炉基本情况。
关键词： 黄磷电炉； 三相六电极； 三相三电极 文章编号： /114 J 80!K（ 811/ ） 10 J 11!" J 18 中图分类号： *L/84A ! H /4 文献标识码： #
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概述
国内 /0 11123( 黄磷装置是在小黄磷装置基 础上发展起来的大容量石墨电极电炉。 它有很多优 点： 一是保留了小电炉工艺流程短、 设备结构简单、 操作方便等特点； 二是以原料焦炭的固定碳含量来 确定电炉的主要操作参数； 三是选用进口 !411 55 超高功率石墨电极， 改变了大型电炉只能采用自焙 电极生产的状况； 四是综合经济技术指标比小型电 炉先进。据调查，国内 /0 11123( 电炉已有 !1 多 套， 几乎都采用此种工艺。 目前国内 /0 11123( 黄磷装置虽然在黄磷发 展史上取得了较大的进展，但仍存在一些突出问 题： 6 / 7 采用 ! 411 55 电极需进口， 进口价格为 !8 111 9 !4 111 元 : ;，以每吨黄磷耗电极 88 2< 计 算， 其费用达 "11 9 =11 元 : ; 黄磷， 比小电炉每吨黄 磷电极费用高出 >11 9 011 元， 致使黄磷成本上升， 不利于市场竞争。 /0 111 23( 黄 磷 装 置 的 生 产 能 力 为 " 111 ; : ?，而实际日均产量仅 81 9 8/ ;，生产能力 只能达到 4 111 ; : ? 左右， 难于达到设计能力。 687 6 ! 7 电极电流密度升高， 电极消耗大。/0 11123( 黄磷电炉电极电流密度值高达 @ 9 @A 0( : B58 ， 比我 国长期推荐的电流密度高 8A 0 9 !( : B58， 造成电极 温度高， 机械强度下降， 电极消耗上升。 我公司通过长期实践， 认为制约 /0 11123( 电 炉正常发挥的主要因素是电极价格高， 生产中电流 密度大，消耗高，电炉利用率低。通过查阅大量资 料，结合 /0 11123( 黄磷电炉装置特点，以及黄磷
装置生产原理，经研究，我们在 /0 11123( 黄磷电 炉中率先采用三相六根 !011 55 国产电极代替三 相三根 !411 55 进口电极，不仅可以解决电极采 购困难、价格高的问题，而且可以减少电极电流密 度， 降低电极的消耗， 还可以提高电炉的功率因数， 提高电炉有效利用率。 我们对六根电极在电炉的平 面布置及操作方式进行了研究， 设计出一套用三相 六根 !011 55 电极代替三相三根 !411 55 电极的 工艺技术方案， 通过可行性技术论证后， 于 /@@@ 年 = 月建成投产了首台采用三相六根电极 /4 01123( 黄磷电炉， 经过 81 个月的生产实践， 电极在炉内做 功平衡， 电极升降平均， 炉气温度及炉底、 炉壁温度 稳定，炉内空间利用率高，平均日产量达到 84 ; 以 上， 各项技术经济指标均优于原三相三根 !411 55 电极电炉。 " 三相三根电极与六根电极做功的区别 三相三根电极与六根电极既有相同之处， 又有 不同之处。 两者所用的一次电压、 总二次电流、 电炉 总功率及采用的变压器相同。不同的是， 三电极做 功 的 原 理 是 C/ ’/ D C8 ’8 电 炉 总 有 功 功 率 E D
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节能与效益
化 工 技 术 经 济 #$%&’#() *%#$+,-%#,+,&’#.
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三相六电极在黄磷电炉中的应用
舒 龙， 徐先海， 万 源， 彭久洪
6 湖北兴发化工集团股份有限公司， 兴山 >>!"11 7
摘
要： 介绍了湖北兴发化工集团股份有限公司采用国产 !011 55 三相六电极代替进口的 !411 55 三相三
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( ! C’#FG!。六电极做功的原理是 C/ ’/ D 6 ’8? H ’8I 7
总有功功率 E D ( ! 6 ’8? H ’8I 7 C8 #FG!。 两种方式 C8 ， 比较，六电极在炉内做功的方式更好：一是二次电 流在炉内分布均匀， 由六个高温池相形成一个较完 整的反应区，增加了化料量，加快了磷酸盐的分解
收稿日期： 811/ J 1= J 1/ 作者简介： 舒龙 （ ， 男， 湖北兴山县人， 湖北兴发化工集团 /@4> J ） 有限公司总经理， 高工， 长期从事磷酸盐生产和管理工作。
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舒龙等： 三相六电极在黄磷电炉中的应用
#$$% 年
第&期
速度，为有效地控制炉渣含磷量及酸度创造了条 件。二是可以消除炉内死角区域， 减少了炉内挂料 层及炉料结拱桥塌料的机会， 为电炉长周期安全运 行奠定了基础。 三是有效地减小了电极电流密度。 经 测 算 ， 采 用 三 根 "I$$ 55 电 极 ， 电 流 密 度 为 O= !L P 65# ，而采用六根 "&$$ 55 电极的电流密度 则仅为 I= # Q I= CL P 65# 。 这样， 采用六根电极， 不仅 减小了电极电流密度，增加了电极强度，降低了电 极消耗， 而且也减少了因炉内塌料而造成电极折断 事故。 四是提高了电炉功率因数， 提高用电质量， 为 提高电炉功率负荷创造了条件。经测算， 三相三根 电极电炉功率因数 3;8" R $= "I Q $= ""，三相六根 电极电炉功率因数 3;8" R $= OI Q $= O"。 ?@ ABBCD! 黄磷装置的基本情况 >E ? 主要技术参数的确定 制磷电炉常用的二次电压和二次电流， 是电炉 > 参数中两个最基本、 最重要的参数。电炉的基本几 何参数的确定， 也完全出自这两个基本参数。三相 是按 六电极 %I &$$JKL 黄磷电炉使用的二次电压， ! 黄磷 炉普 遍采 用的 S# R T,( ’ 这一 公式 进行 计算 的。式中 T, 是系数， 一般采用 T, R %B= I> ’ 为变压 器容量。通过对本地区常用的磷矿、 焦炭各组份的 分析及电网供电情况的变化及三相六电极在炉内 比较适合 做功的原理， 我们采用 T, R %= !& Q %= BC， %I &$$JKL 黄磷电炉。 %I &$$JKL 黄磷电炉主要技术参数如下： 电炉参数 二次电压 二次电流 电极中心直径 电炉直径 电极直径 电极根数 炉内高度 %I &$$JKL !C&K %# $$$ Q %! $$$L ! B$$ 55 " C$$ 55 &$$ 55 I根 & !$$ 55 >E F
电极与炉壁距离 炉底功率 其它技术参数的确定
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( % D 电炉短网采用铜管制作， 内部冷却降温， 每 根铜管承受二次电流 # $$$L 以上，固定装置采用 隔磁材料。 ( # D 采用四块电极铜瓦， 增大了接触面积， 改夹 持器冷却为铜瓦冷却， 冷却效果更好。 ( ! D 采用千斤顶紧固电极夹持器，缩短放电极 的时间， 提高开车率， 降低劳动强度。 ( B D 设置电极保护装置，防止炉内塌料造成电 极折断。 ( & D 设置料管布料器， 使炉料分布均匀， 减小下 料时对电极的冲击力。 ( I D 设置防腐电极水封， 提高了水封使用寿命， 延长了更换水封的时间。 ( C D 炉盖、下料管采用隔磁材料，减小电磁干 扰， 降低了炉面温度。 ( " D 选用高质量碳素砖及粘结剂，采用特殊的 筑炉工艺， 提高了炉龄。 ( O D 采用三个炉眼交替出渣，并配备出炉烟气 水洗系统、 炉渣水气处理系统， 减小了烟气排放量， 改善了厂区环境。 G 电炉的运行情况 %I &$$JKL 黄磷电炉经过 #$ 个月的运行，各 项经济技术指标均达到设计要求： ( % D 产量高， 消耗低。平均生产黄磷 #I= C @ P A， 平均电耗 %! #$$ JU4 P @ ’B 。 超出设计能力 %= C @ P A， ( # D 电炉反应正常， 工艺控制稳定。 三相六电极 做功平衡， 电流控制稳定， 电极升降均匀， 炉渣含磷 及酸度容易控制， 炉底、 炉壁温度正常， 炉气温度在 控制范围内。 ( ! D 设备运转正常， 开车率高。 主要设备完好率 高 ( 变压器 D %$$V ， 电炉开车率为 OCV 。
电极设计建设的 /4 011 23( 黄磷电炉基本情况。
关键词： 黄磷电炉； 三相六电极； 三相三电极 文章编号： /114 J 80!K（ 811/ ） 10 J 11!" J 18 中图分类号： *L/84A ! H /4 文献标识码： #
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概述
国内 /0 11123( 黄磷装置是在小黄磷装置基 础上发展起来的大容量石墨电极电炉。 它有很多优 点： 一是保留了小电炉工艺流程短、 设备结构简单、 操作方便等特点； 二是以原料焦炭的固定碳含量来 确定电炉的主要操作参数； 三是选用进口 !411 55 超高功率石墨电极， 改变了大型电炉只能采用自焙 电极生产的状况； 四是综合经济技术指标比小型电 炉先进。据调查，国内 /0 11123( 电炉已有 !1 多 套， 几乎都采用此种工艺。 目前国内 /0 11123( 黄磷装置虽然在黄磷发 展史上取得了较大的进展，但仍存在一些突出问 题： 6 / 7 采用 ! 411 55 电极需进口， 进口价格为 !8 111 9 !4 111 元 : ;，以每吨黄磷耗电极 88 2< 计 算， 其费用达 "11 9 =11 元 : ; 黄磷， 比小电炉每吨黄 磷电极费用高出 >11 9 011 元， 致使黄磷成本上升， 不利于市场竞争。 /0 111 23( 黄 磷 装 置 的 生 产 能 力 为 " 111 ; : ?，而实际日均产量仅 81 9 8/ ;，生产能力 只能达到 4 111 ; : ? 左右， 难于达到设计能力。 687 6 ! 7 电极电流密度升高， 电极消耗大。/0 11123( 黄磷电炉电极电流密度值高达 @ 9 @A 0( : B58 ， 比我 国长期推荐的电流密度高 8A 0 9 !( : B58， 造成电极 温度高， 机械强度下降， 电极消耗上升。 我公司通过长期实践， 认为制约 /0 11123( 电 炉正常发挥的主要因素是电极价格高， 生产中电流 密度大，消耗高，电炉利用率低。通过查阅大量资 料，结合 /0 11123( 黄磷电炉装置特点，以及黄磷
装置生产原理，经研究，我们在 /0 11123( 黄磷电 炉中率先采用三相六根 !011 55 国产电极代替三 相三根 !411 55 进口电极，不仅可以解决电极采 购困难、价格高的问题，而且可以减少电极电流密 度， 降低电极的消耗， 还可以提高电炉的功率因数， 提高电炉有效利用率。 我们对六根电极在电炉的平 面布置及操作方式进行了研究， 设计出一套用三相 六根 !011 55 电极代替三相三根 !411 55 电极的 工艺技术方案， 通过可行性技术论证后， 于 /@@@ 年 = 月建成投产了首台采用三相六根电极 /4 01123( 黄磷电炉， 经过 81 个月的生产实践， 电极在炉内做 功平衡， 电极升降平均， 炉气温度及炉底、 炉壁温度 稳定，炉内空间利用率高，平均日产量达到 84 ; 以 上， 各项技术经济指标均优于原三相三根 !411 55 电极电炉。 " 三相三根电极与六根电极做功的区别 三相三根电极与六根电极既有相同之处， 又有 不同之处。 两者所用的一次电压、 总二次电流、 电炉 总功率及采用的变压器相同。不同的是， 三电极做 功 的 原 理 是 C/ ’/ D C8 ’8 电 炉 总 有 功 功 率 E D
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三相六电极在黄磷电炉中的应用
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收稿日期： 811/ J 1= J 1/ 作者简介： 舒龙 （ ， 男， 湖北兴山县人， 湖北兴发化工集团 /@4> J ） 有限公司总经理， 高工， 长期从事磷酸盐生产和管理工作。
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舒龙等： 三相六电极在黄磷电炉中的应用
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速度，为有效地控制炉渣含磷量及酸度创造了条 件。二是可以消除炉内死角区域， 减少了炉内挂料 层及炉料结拱桥塌料的机会， 为电炉长周期安全运 行奠定了基础。 三是有效地减小了电极电流密度。 经 测 算 ， 采 用 三 根 "I$$ 55 电 极 ， 电 流 密 度 为 O= !L P 65# ，而采用六根 "&$$ 55 电极的电流密度 则仅为 I= # Q I= CL P 65# 。 这样， 采用六根电极， 不仅 减小了电极电流密度，增加了电极强度，降低了电 极消耗， 而且也减少了因炉内塌料而造成电极折断 事故。 四是提高了电炉功率因数， 提高用电质量， 为 提高电炉功率负荷创造了条件。经测算， 三相三根 电极电炉功率因数 3;8" R $= "I Q $= ""，三相六根 电极电炉功率因数 3;8" R $= OI Q $= O"。 ?@ ABBCD! 黄磷装置的基本情况 >E ? 主要技术参数的确定 制磷电炉常用的二次电压和二次电流， 是电炉 > 参数中两个最基本、 最重要的参数。电炉的基本几 何参数的确定， 也完全出自这两个基本参数。三相 是按 六电极 %I &$$JKL 黄磷电炉使用的二次电压， ! 黄磷 炉普 遍采 用的 S# R T,( ’ 这一 公式 进行 计算 的。式中 T, 是系数， 一般采用 T, R %B= I> ’ 为变压 器容量。通过对本地区常用的磷矿、 焦炭各组份的 分析及电网供电情况的变化及三相六电极在炉内 比较适合 做功的原理， 我们采用 T, R %= !& Q %= BC， %I &$$JKL 黄磷电炉。 %I &$$JKL 黄磷电炉主要技术参数如下： 电炉参数 二次电压 二次电流 电极中心直径 电炉直径 电极直径 电极根数 炉内高度 %I &$$JKL !C&K %# $$$ Q %! $$$L ! B$$ 55 " C$$ 55 &$$ 55 I根 & !$$ 55 >E F
电极与炉壁距离 炉底功率 其它技术参数的确定
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( % D 电炉短网采用铜管制作， 内部冷却降温， 每 根铜管承受二次电流 # $$$L 以上，固定装置采用 隔磁材料。 ( # D 采用四块电极铜瓦， 增大了接触面积， 改夹 持器冷却为铜瓦冷却， 冷却效果更好。 ( ! D 采用千斤顶紧固电极夹持器，缩短放电极 的时间， 提高开车率， 降低劳动强度。 ( B D 设置电极保护装置，防止炉内塌料造成电 极折断。 ( & D 设置料管布料器， 使炉料分布均匀， 减小下 料时对电极的冲击力。 ( I D 设置防腐电极水封， 提高了水封使用寿命， 延长了更换水封的时间。 ( C D 炉盖、下料管采用隔磁材料，减小电磁干 扰， 降低了炉面温度。 ( " D 选用高质量碳素砖及粘结剂，采用特殊的 筑炉工艺， 提高了炉龄。 ( O D 采用三个炉眼交替出渣，并配备出炉烟气 水洗系统、 炉渣水气处理系统， 减小了烟气排放量， 改善了厂区环境。 G 电炉的运行情况 %I &$$JKL 黄磷电炉经过 #$ 个月的运行，各 项经济技术指标均达到设计要求： ( % D 产量高， 消耗低。平均生产黄磷 #I= C @ P A， 平均电耗 %! #$$ JU4 P @ ’B 。 超出设计能力 %= C @ P A， ( # D 电炉反应正常， 工艺控制稳定。 三相六电极 做功平衡， 电流控制稳定， 电极升降均匀， 炉渣含磷 及酸度容易控制， 炉底、 炉壁温度正常， 炉气温度在 控制范围内。 ( ! D 设备运转正常， 开车率高。 主要设备完好率 高 ( 变压器 D %$$V ， 电炉开车率为 OCV 。