關于焦炭反應性測定設備的幾個關鍵問題

      現在市場上所能見到的做焦炭反應性試驗的設備有很多廠家生產，雖然每個生產廠家都是遵照國家標準的規范工藝來進行此設備的設計制造，但卻因各生產廠家技術實力不同導致該產品的zui終使用性能相去甚遠，我們這里不好提及指出具體是哪些廠家的產品存在問題，但作為zui終的使用者不妨擦亮眼睛，運用您所掌握的知識來辨別哪些是魚目混珠華而不實、哪些是喧賓奪主誤導用戶的產品。從而避免日后使用中出現疏漏導致不必要的損失！
      這里我謹由技術角度來提供一些參考，希望大家共同交流，以期真正提高此產品性能，甚至能提高整個此行業的技術水平為盼！
       這里筆者提出焦炭反應性設備的三個核心問題：恒溫區150mm；1100℃的恒溫；氣體流量。


1、在國家GB/T 4000-2008標準中，我們知道每臺反應爐安裝完成后，要測定恒溫區，使爐膛內1100℃±5℃的恒溫區的長度不小于150mm。在現在市場上各廠家的設備均是設計后加工成型，爐體的內外結構及材料一經選用后基本不可變化，所以用戶購買了此設備直到調試完成，沒有哪個產品供應商做恒溫區的測定工作，即便說測定了若發現恒溫區不夠也無法再更改，所以這個恒溫區事實是設計階段決定的。那么這個恒溫區的長度是否合格一般的用戶現場無法知道，這只能由廠家的技術能力和誠信度來決定了。同時這里也嚴重指出，很多用戶似乎從未關注過這個技術細節，這也是用戶非常大的漏洞。那么這個恒溫區與哪些因素有關呢？
      恒溫區涉及到了爐體整體結構、爐膛內部的保溫材料、爐膛管是何種結構、內部發熱元件的結構形式、爐膛內動態熱平衡等很多因素。
     現產品中存在以硅碳棒作為加熱的方式，因為硅碳棒具有壽命長，工作穩定，易更換等優點。另一種加熱元件就是比較傳統的電阻絲加熱方式，對于硅碳棒一般都是按爐體的圓周方向等間距排列6根或8根采用單相（220V）供電，硅碳棒能在反應管的外部垂直方向形成好的恒溫段，但在水平圓周方向因棒間距的存在，必然在圓周方向上形成波浪形的溫度場，那么可見這種形式的加熱時的恒溫區難以得到。而電阻絲因為是密繞方式，所以在水平與垂直方向都會形成較好的溫度場，但因電阻絲外部一般都放置爐磚或其他所謂改進的爐磚的結構，使在高溫下爐磚變形膨脹導致爐磚間的縫隙加大，這使爐體內由底部到上部形成強烈的熱對流，從而垂直方向上無法得到足夠長度的恒溫區。
     經過現場大量的經驗積累及對幾種廠家及一定數量的爐體內部恒溫區的測試（水平圓周方向+垂直方向）硅碳棒加熱形式大部分是水平圓周方向存在波浪形溫度場，極個別的存在垂直方向也沒有符合標準的恒溫區（爐體垂直方向尺寸過短且爐體內反應管的上下兩頭散熱量太大等因素造成）。
       對電阻絲爐膛測試得到的都是垂直方向沒有恒溫區，遺憾的是所有測試的設備均沒有合格的，zui短的恒溫區僅30mm。
       那么要想得到好的恒溫區：
對于硅碳棒結構的加熱方式，無非就是增加圓周方向棒的排列密度，同時還要考慮在圓周方向上如何將每只棒的發熱能快速的在圓周方向上自動均勻，避免出現波浪型溫度場。
對于電阻絲結構的加熱方式，在爐絲管外部采用密實的保溫材料，不可以采用溫度膨脹系數大的爐磚或類似材料，即便采用其他形式的爐磚若沒有解決高溫膨脹所產生的間隙而仍然存在熱對流，恒溫區是無法得到的。
2、1100℃的恒溫控制是非常重要的，在恒溫控制過程中若溫度控制超差會使zui終試驗結果偏離真實結果，這樣的結果沒有實際意義。國家標準中規定恒溫精度為±5℃,那么這里提示用戶的是，在假定其他因素都沒有變化的情況下,做如下試驗：1100℃±5℃，兩次試驗；1100℃±3℃兩次試驗；1100℃±2℃兩次試驗,要求是同樣一種焦炭試樣進行了6次試驗，我們即可明顯的看到數據結果，溫度誤差越小的自然兩次結果的一致性越好，這顯而易見。而1100℃±5℃，兩次試驗結果的一致性zui差。所以1100℃時的恒溫精度當然越高越好。
3、氣體流量，關于氣體流量是個簡單的問題，就因其簡單卻被容易忽視，當升溫達到400℃時通N2進行保護，這時若N2流量超過了國家標準沒關系，只要能保證焦炭不被燒損即可。但若N2流量不夠而導致焦炭燒損，那其后的試驗已沒有意義。當1100℃時穩定10min后切換到通CO2進行熱反應，很多系統采用浮子流量計來對CO2進行計量，因浮子流量計本身會受大氣濕度、壓力等因素影響，實際工作中計量精度無法考查， CO2流量的準確度也就無法保證，CO2氣體流量即使不超差也同上面溫度精度差的性質一樣，會使同一試樣多次試驗的結果一致性差。現在已有此類設備采用了質量流量計，這種新型流量計不受濕度、大氣壓變化的影響，是非常理想的計量元件。但質量流量計的控制精度與其價格成指數關系，若選擇較高精度的質量流量計與普通精度的價格差出幾倍所不止。

                                                                              公元2009
                                                                                       撰文：SYD
                                                                         鞍山星源達科技有限公司

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