礦熱窯爐

簡    述：
    電石化工作為煤化工的一個分支，一方面是具有生命力的產(chǎn)業(yè)，另一方面又是高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)。電石生產(chǎn)中，電石爐排放的煙氣是最大的污染源。電石爐氣的凈化和利用在國內(nèi)外都是難題，要充分、安全、有效地利用電石爐氣，就必須對電石爐尾氣進行有效的監(jiān)測。電石爐尾氣采用在線分析，可以很好的對尾氣成分進行檢測，從而更加充分的利用。

█ 概述

    電石(CaC2)是基本的有機化工原料，曾被譽為有機合成之母。由它制得的乙炔氣可代替石油制品生產(chǎn)醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭墨等一系列數(shù)千種有機產(chǎn)品的氣體原料。電石化工作為煤化工的一個分支，一方面是具有生命力的產(chǎn)業(yè)，另一方面又是高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)。電石生產(chǎn)中，電石爐排放的煙氣是最大的污染源。為了加強環(huán)境保護治理和實現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會效益，按照國家發(fā)改委2007年70號文件《電石行業(yè)準入條件》（2007年修訂）的意見。新建電石爐必須符合以下4個要求：（1）建設(shè)大型密閉式電石爐；（2）單臺爐容量25000KVA以上；（3）初始總?cè)萘?00000KVA；（4）電石爐氣必須綜合利用。

   電石爐氣的凈化和利用在國內(nèi)外都是難題，要充分、安全、有效地利用電石爐氣，就必須對電石爐尾氣進行有效的監(jiān)測。電石爐尾氣分析方法主要有三種：手工（奧氏氣體儀）分析、色譜儀分析、在線分析。山東新澤儀器有限公司專業(yè)生產(chǎn)密閉式電石爐氣的在線監(jiān)測系統(tǒng)，對電石爐尾氣分析系統(tǒng)的設(shè)計有獨到之處，通過對尾氣的準備分析從而實現(xiàn)在新建電石爐和老的電石爐改造后的尾氣得到充分利用，進而實現(xiàn)環(huán)境保護、勞動保護以及實現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會經(jīng)濟效益。

█ 電石爐尾氣的特性

  生產(chǎn)過程中的密閉電石爐內(nèi),通電后生成產(chǎn)品的主要反應式如(1)所示：

                      CaO+3C=CaC2+CO

a、爐氣量：400Nm3/t電石；

b、溫度：正常400--800℃，（瞬時）1000℃。

c、爐氣的組分（一般）

d、粉塵含量及組分

粉塵含量：50-150 g/ Nm3

█ 電石爐尾氣的特點

 密閉電石爐尾氣有以下特點：

a、電石爐尾氣出爐溫度高且不穩(wěn)定；

b、爐氣量波動而不平穩(wěn)，尾氣中一氧化碳濃度高，約含74—85％，且溫度高，屬

于易燃易爆的氣體；

c、尾氣粉塵含量大且粒徑小，5～10μm的約占粉塵40％，大于40μm的不足11％，

高達150g／Nm3的煙塵使得尾氣的回收很不利;

d、尾氣有一定的熱值約2300—2600 Kcal／Nm3；

e、尾氣中含有微量的焦油，析出后和粉塵粘連，給低溫除塵帶來不便。

█ 密閉電石爐尾氣分析系統(tǒng)

    一般分析系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三大部分，即取樣系統(tǒng)，預處理系統(tǒng)，分析系統(tǒng)。根據(jù)爐氣的以上特點，山東新澤儀器有限公司經(jīng)過多年經(jīng)驗積累，將該分析系統(tǒng)從功上劃分為如圖1所示的幾部分，據(jù)此設(shè)計制造的成套系統(tǒng)，在新建大型密閉電石爐（5萬t）以及老的電石爐改造的應用中都取得了很好的運用效果。

以下簡要介紹該分析系統(tǒng)的設(shè)計。

a、 取樣點的選取

   取樣點的選取應該滿足以下要求：能真實、及時地反映用戶所關(guān)注的爐況參數(shù)；取樣的點溫度、壓力、流量比較穩(wěn)定；粉塵、焦油量盡可能小。如果取樣點選取不當將給后續(xù)系統(tǒng)帶來額外負擔，甚至不能真實地反映出需要的爐況參數(shù)。

b、 取樣系統(tǒng)的設(shè)計

    取樣系統(tǒng)是整個分析系統(tǒng)的第一道關(guān)口，它是否成功，將直接導致整個分析系統(tǒng)的成敗。電石爐尾氣取樣點的溫度大約在200-300℃，相對壓力為微正壓到微負壓之間，由于爐氣的特殊性，取樣系統(tǒng)必須具有對樣品組分進行初步的物理分離，將采樣探頭周圍的固體顆粒從氣態(tài)流體中分離出去，因此取樣系統(tǒng)不僅要有探針（取樣管），還要有過濾系統(tǒng)、探頭清掃系統(tǒng)等，此外，還應具有便于維護的結(jié)構(gòu)。山東新澤儀器有限公司自主研發(fā)的取樣探頭能將大于0.3μm粉塵的99%濾出。采用自動生產(chǎn)取樣探頭，再配以程控自動吹掃裝置，即可擔此重任。

c、 預處理系統(tǒng)的設(shè)計

    預處理系統(tǒng)主要完成從取樣系統(tǒng)輸送過來的氣樣進行安全、及時、有效地處理，以滿足儀器分析系統(tǒng)的使用條件。首先傳輸管路的設(shè)計必須滿足空氣動力學的要求，使樣氣流路暢通無阻；接下來是將樣氣進行除塵、除焦油、調(diào)壓、除水、穩(wěn)流等一系列連慣處理。使處理后的樣品氣干燥、清潔，以便進入儀器分析系統(tǒng)中的關(guān)鍵組分得以準確分析。從而為電石的生產(chǎn)安全以及爐氣的有效利用提供科學的依據(jù)。

    除塵系統(tǒng)包括過濾、清掃、再過濾等，防止管路阻塞；脫焦除油系統(tǒng)包括控溫、洗出、吸附等，有利于管路暢通，保護分析設(shè)備；除水系統(tǒng)包括汽水分離、冷凝、霧捕集、氣水分離、干燥過濾等，保護分析儀，保證測試準確；壓力調(diào)整系統(tǒng)包括泵、調(diào)節(jié)閥、快速回路等，以保證儀器正常工作條件。可編程控制（PLC）系統(tǒng)，主要包括PLC、程序軟件、執(zhí)行機構(gòu)、人機界面等，主要用于對取樣預處理系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，出現(xiàn)異常情況時報警。

d、 儀器分析系統(tǒng)

    本系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)裝置、防異常進水裝置、校準裝置、分析儀器等。分析儀器是根據(jù)電石生產(chǎn)工藝以及尾氣用途進行配置的。一般密閉電石爐尾氣中的O2、H2、CO等氣體屬于必測項目。其中O2和H2的含量是安全指標，CO是尾氣利用核心。對于O2的測定，可選擇S1000系列產(chǎn)品；對于H2的測定，可選擇S3000系列產(chǎn)品；對于CO的測定，可選擇S2000系列產(chǎn)品。對需要測定CH4、CO2的場所，可選擇SIC-100多組份分析儀。

█ 窯爐尾氣的應用

    新澤公司制造的TK-3000系列電石爐尾氣分析系統(tǒng)，在如圖所示功能框圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同用戶的工況及要求還會進行有針對性地設(shè)計。

     總之，密閉式電石爐適用于大容量爐型，爐氣從爐內(nèi)引出后可實現(xiàn)綜合利用，既降低了冶煉能耗，又減少了能源的巨大浪費，同時大幅度減少了煙氣直接排放，有利于環(huán)境保護。符合國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，必將得到較快發(fā)展。同時，對其尾氣在線分析系統(tǒng)也會有越來越高的要求。因此，電石爐尾氣分析系統(tǒng)在先進性、適用性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等方面應提出更高的要求。

█ 鍍鋅爐退火爐工藝測點及選型解決方案

▌概況

   熱處理是機械制造中一道很重要的工序。機械零件，工具、模具、軸承、彈簧，無論其尺寸做得如何精確，如果沒有相應的熱處理技術(shù)來保證其內(nèi)在質(zhì)量，則不能保證具有高壽命和高精度。從技術(shù)上講，要搞好熱處理，須具備正確的工藝，先進的設(shè)備，準確的操作和嚴格的檢查，才能保證工件的熱處理質(zhì)量。特別是操作上的準確性至關(guān)重要。

機械部件在一般氣氛爐中加熱，會發(fā)生氧化和脫碳。加熱時的氧化不僅造成材料的損耗，而且影響零件的表面質(zhì)量，脫碳使零件的耐磨性、強度，尤其是疲勞強度顯著降低，縮短了零件的使用壽命。

    可控氣氛在熱處理中的應用，能有效地防止零件在加熱過程中的氧化脫碳，對零件在熱處理中的變形和開裂傾向也有所改善，并且在化學熱處理中采用可控氣氛還可以準確控制表面滲入元素的濃度，提高滲件質(zhì)量。但是從另一方面，我們也可以對可控氣氛進行有效的控制，使爐氣的氣氛朝著有利于脫碳的方向發(fā)展，對低碳鋼進行脫碳處理，便可以制得所需的純鐵。

▌產(chǎn)品介紹

      碳勢控制精度決定了工件表面質(zhì)量的優(yōu)劣。根據(jù)爐氣平衡原理，通過控制爐氣反應中得到的某一成分，如O2，CO、CO2，H2O的含量進而間接控制爐氣碳勢。此次的滲碳氣氛在線分析系統(tǒng)主要檢測CO濃度。山東新澤儀器有限公司根據(jù)滲碳爐及加熱爐生產(chǎn)的TK-3000系列氣體分析系統(tǒng)在使用過程中能準確及時的反應其數(shù)據(jù)得到了客戶的一致好評

 所需檢測滲碳爐氣成分及含量：

檢測成分：CO、O2，CO、CO2，H2O；

壓力：200pa

溫度：常溫

系統(tǒng)測成率：100%，

▌爐氣碳勢的定義

    碳勢是表征含碳氣氛在一定溫度下改變鋼件表面含碳量能力的參數(shù)。所謂碳勢，是指一定溫度和爐氣成分條件下，鋼在奧氏體狀態(tài)下與爐氣成分間達到平衡時的碳濃度。該量值是氣氛的特征，也是鋼的特征，而且只有在系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時才有意義。

◢ 影響爐氣碳勢的因素

   碳勢是氣體滲碳、脫碳等工藝過程中需要精確控制的主要參數(shù)。爐氣的碳勢未得到有效控制時，往往造成鋼鐵組件的滲層表面含碳量或滲層碳濃度達不到工藝要求。

在一定的滲碳溫度下，爐氣碳勢主要取決于爐氣的成分及在其高溫下相互結(jié)合反應的結(jié)果。滲碳爐氣成分主要有CO，H2，N2和少量的CO2，H2O，O2以及CH4和不飽和的碳氫化合物等。其中對鋼起滲碳作用的爐氣成分主要有CH4和CO，爐氣中還不可避免地有少量的CO2，H2O和O2將對鋼起氧化脫碳的作用。

▌應用領(lǐng)域
  密閉礦熱爐、電石爐、退火爐、熱風爐、石灰窯、滲碳爐、硅錳爐、硅鐵爐、常化爐、鎳合金爐、電弧爐、加熱爐

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