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《碳化硅冶炼炉尾气回收安全实验及对策研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、碳化硅冶炼炉尾气回收安全实验及对策研究第24卷第2期湖南科技大学（自然科学版）2009年6月JournalofHunanUniversityofScience&arnp;Technology（NaturalScienceEdition）V01.24NO.2Jun.2009碳化硅冶炼炉尾气回收安全实验及对策研究田玉仙，王晓刚,张亚平，吴敏焕,王喜莲，强军峰,田欣伟（西安科技大学理学院，陕西西安710054）摘要:针对SiC冶炼炉尾气收集过程可能存在的安全隐患，设计了喷炉实验和爆炸实验,研究了尾气回收时喷炉和尾气爆炸的原因
2、，条件及危险度，探讨二者对尾气收集过程的影响，制定了安全集气措施.研究发现:SiC冶炼炉尾气中CO+H:+cH的浓度高达90.4%〜93.5%,可燃可爆，通过反应前期小功率供电置换炉内空气或反应前直接惰化集气空间，反应屮后期引射炉内尾气但使炉压保持微正压状态，严防尾气泄露，操作间严禁烟火,即可预防燃气爆炸;在炉料严重偏硅，妒内透气性严重不均匀，且供电功率过大时，单芯炉容易喷炉;与SIC的开放冶炼相比,尾气回收延缓了喷炉的时间，提高了喷炉的功率•增加了喷炉的难度;多芯炉不易喷炉;喷炉时立即停炉并停止尾气收集,自然冷却或向
3、集气罩喷洒惰性气体迅速冷却炉体后再拆妒，不会发生爆炸;按照正常操作规则，采用多芯炉冶炼SiC并收集尾气，较为安全•图3,表4,参6.关键词:碳化硅;多芯妒;尾气收集;燃气爆炸;喷妒中图分类号:TQ11文献标识码:A文章编号:1672—9102（2009）02—0074—05碳化硅（简称为SiC）合成过程屮会伴生大量以CO,H和CH等可燃气体为主要成分气体,0前所有SiC企业的处理方法都是将其在炉料表而点火烧掉,方面未燃尽的co会污染环境，大量生成的co也加速了全球温室效应进程，另一方面也白白浪费了这些有用气体资源.徳国
4、ESK公司从环境综合治理角度，采用高强塑料包把SiC冶炼炉炉体封闭起来，以收集尾气用以发电，资料报道可节能20%左右【1】•国内翻曾有人做过相关工作，但查新结果未见任何有关碳化硅合成中可燃气体成功回收利用的研究•课题组教师历时5年时间，成功研制了集气装置,进行了多芯炉［31冶炼SiC的尾气回收工作,但由于SiC冶炼过程炉内温度很高，伴生尾气又具有可燃可爆特点,再加上SiC冶炼过程又可能发生喷炉事故等原因，集气过程任何阶段均可能发牛燃气爆炸，给牛产带来安全隐患.本论文拟对此作专门研究，以掌握多芯炉冶炼SiC尾气收集过程的
5、爆炸原因,条件及危险度，并在此基础上制定相应的防爆措施和安全集气操作规则,为本技74术工业推广应用提供安全保障.1实验1.1实验原料和装置实验原料有石英砂，烟煤及少量木屑，石英砂纯度98%,粒度0〜8mm,烟煤粒度O4mm,化学组成见表1.实验用SiC冶炼炉尺寸560mmx740mmx1140mill,装料量约300kg,炉芯尺寸40Innx40mmX60mm,上保温料厚250Inn,下保温料厚490mm,集气罩安装高度为距离炉料表面580mm,排气口孔径40mm,用U型压力计监测集气空问气体压力，供电功率从原则上可在
6、0〜300kW调节.喷炉和爆炸实验装置示意图分别见图la),(b),(c)和图1(d).1.2实验方案(1)喷炉实验方案釆用严重偏硅配比0.61配料混合装炉，炉芯正上收稿FI期:2008—12-06基金项目:国家自然科学基金资助项目(50174046);宁夏自治区科技攻关项冃作者简介:[□玉仙(1970・),女連庆市人,博士生，副教授,从事特种材料及煤炭加工利用研究.方装入一孑L径if401nm,高200mm的空心石墨管，管内装入补加50%体积比木屑的偏硅反应料，实验方案有3种:一是用极易喷炉的传统单芯炉开放冶炼SiC
7、,反应前2h内小功率(<40kw)供电，后加大功率供电直到喷炉，探索喷炉条件,观察喷炉现象(图1(a));二是用极易喷炉的传统单芯炉封闭炉体边炼SiC边收集这些可燃气体，调节石墨管内木屑体积比，反应前2h内小功率(<4Okw)供电，后加大功率供电，摸索炼硅采气时喷炉条件，从安装在集气罩上的耐高温石英窗观察喷炉现象,探讨喷炉后果(图1(b));三是以方案二为基础,设计双芯炉喷炉实验(图1(c)),比较同等条件下双芯炉喷炉过程,通过石英窗观察喷炉现象.图1(b)和(c)可燃气体从排气管道引出冶炼炉外2h后再点火
8、燃烧掉.表1煤质工业分析(单位:％)Tab」Proximateanalysisofcoal(unit:%)画图1实验装置示意图Fig.lExperimentaleqnipment(1)爆炸实验方案采用正常碳硅比0.68配料球磨混合均匀装炉，前期实行小功率供电(<25kW)冲后期实行恒定功率30一35kW供电.实验方案分为两种
