任务:生产透明AI2O3,陶瓷原料,设计电护一台。
原始条件:
①每周期生产率:1.6kg(分解、转相后).
②烧成曲线如图所示。
③由于原料为硫酸铝铵(AINH4(SO4)2·12H2O).分解时放出大量的SO3、NH3及水蒸汽,要求有通风设备。
1.炉型选择
(1)硫酸铝铵分解温度为1000C.转相为1250C。如用铁铬图A110,转相的烧成曲线铝丝(OCr2,Al,)作为电热体,正常工作温度为1050---1200C,*高使用温度为1300C。该元件在分解氮中*高工作温度为11000。在含硫氧化性气体中为1000C.在渗氮气氛中为1000c,.这些气体破坏电热元件的A1203保护膜。产生腐蚀作用。
若采用马弗壁.成为间接传热,炉溢将降低.只能完成原料分解工艺.难于实现转相。尚需设计一台供转相用的电炉,增加操作工序和设备投资.
(2)采用硅碳棒电炉,炉温为1350C。元件有良好的化学稳定性.温度场较均匀.产髦较高.维修方便一台电沪既能完成材料的分解.又能进行转相.提高效率.节省投资。
由于分解的材料放出SO.,和NH,等.实验表明.采用排气暇.适当通风.对硅碳棒的腐蚀是很小的。因此,确定设计一台箱式硅碳棒电111炉。
2.炉睦尺寸确定
硫酸铝按分解后.每炉周期产敬为2.02kg,需装入原料18kg.分装在30个#1510X155(mm)的琳涡内.每个柑祸的装料址为18X10浪/30=600g。
3.炉体结构设计
炉体材料的选择,应满足耐火保温、节约能耗和经济要求.通常可根据本单位现有材料合理选用。若炉衬太薄.则炉壳表面温度过高.使热损失增大,工作条件差.如炉衬太厚.使电炉体积和重量增加,炉墙蓄积热世大.
根据设计的原始条件.炉墙内层可选用高铝砖或耐火粘土砖,外层用泡沫AIA砖、硅藻上砖或硅酸铝耐火纤维.它能显著降低热耗.减少蓄热.减轻炉体重量。炉墙外表面温度一般为70-80c为宜。
护墙厚度设计的实质.是选择合适的总热阻.使满足内表面及外表面温度要求.井使各层交界面处的*高温度不超过相邻外层材料的使用温度。本设计炉墙的方案之一是:113mm厚耐火枯土砖、113mm硅藻土砖、10mm硅酸铝纤维毡和5mm的保m板.砌筑于炉壳中。炉壳由角钢焊成钢架,内部焊接钢板。由于硫酸铝铵分解放出烟气.需设汁排烟系统。
4.箱式硅碳棒电阻炉的筑炉
筑炉材料应满足强度、耐火度、不漏气等要求,并且尽量采用标准、廉价、易购的材料.
(1)硅碳棒孔的制作
自己研制的硅碳棒炉,炉膛较高,硅碳棒长.要求顶、底孔同心度好,才能保证安全使用.
按砌筑顺序排列耐火砖,整体画线.应保证各孔的中心距相等,底、顶一致.钻孔时将砖放平、固定,以保证孔的垂直度并保护钻头.问时.不要加水或其它冷却剂。
(2)筑炉
筑炉应保证炉体的密封、强度及稳定性。先将护壳放置在便于使用、操作、维修、安全及便于处理废气的位置。并将炉底调至水平。
炉膛用湿砌法,应注意底部平整,炉墙垂直,砖缝错开并尽可能小.应特别注意硅碳棒插入孔的对中。在砌砖时,每砌完一块,用略小于孔径的直棒插在上下各对孔中,并且固定,待整体砌完适当千操后,再拆除直棒.以保证同心度。
各层保温砖用干砌法。各砖缝交错并填以同类材料的粉末。炉门用高铝砖与保温砖。
热电偶安装于炉膛后部中间.要求能反映炉膛平均温度.便于操作并保护热电偶安全使用。
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