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(jìn)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(jìn)行檢測，從而更加充分的利用。

█ 概述

    電石(CaC2)是基本的有機(jī)化工原料，曾被譽(yù)為有機(jī)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(jī)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(qiáng)環(huán)境保護(hù)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(zhǔn)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(jìn)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(dú)到之處，通過對尾氣的準(zhǔn)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(jìn)而實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、勞動保護(hù)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(jì)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(yīng)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(dá)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(yù)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(yīng)用中都取得了很好的運(yùn)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(yīng)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(dāng)將給后續(xù)系統(tǒng)帶來額外負(fù)擔(dān)，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(dǎo)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(fù)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(jìn)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(yīng)具有便于維護(hù)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(dān)此重任。

c、 預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計

    預(yù)處理系統(tǒng)主要完成從取樣系統(tǒng)輸送過來的氣樣進(jìn)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(xué)的要求，使樣氣流路暢通無阻；接下來是將樣氣進(jìn)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(jìn)入儀器分析系統(tǒng)中的關(guān)鍵組分得以準(zhǔn)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(xué)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(hù)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(hù)分析儀，保證測試準(zhǔn)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(jī)構(gòu)、人機(jī)界面等，主要用于對取樣預(yù)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(jìn)水裝置、校準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)，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(yīng)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(jìn)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(fèi)，同時大幅度減少了煙氣直接排放，有利于環(huán)境保護(hù)。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(jìn)性、適用性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等方面應(yīng)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(jī)械制造中一道很重要的工序。機(jī)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(yīng)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(jìn)的設(shè)備，準(zhǔn)確的操作和嚴(yán)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(zhǔn)確性至關(guān)重要。

機(jī)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(qiáng)度，尤其是疲勞強(qiáng)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(yīng)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(xué)熱處理中采用可控氣氛還可以準(zhǔn)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(jìn)行有效的控制，使?fàn)t氣的氣氛朝著有利于脫碳的方向發(fā)展，對低碳鋼進(jìn)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(yīng)中得到的某一成分，如O2，CO、CO2，H2O的含量進(jìn)而間接控制爐氣碳勢。此次的滲碳?xì)夥赵诰€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(zhǔn)確及時的反應(yīng)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?xì)夥赵谝欢囟认赂淖冧摷砻婧剂磕芰Φ膮?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(dá)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(dá)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(yīng)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?xì)浠衔锏取Ｆ渲袑︿撈饾B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(yīng)用領(lǐng)域
  密閉礦熱爐、電石爐、退火爐、熱風(fēng)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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