王凱

【摘 要】電加熱爐是催化劑制備過(guò)程中的重要設(shè)備，硅膠活化完成后冷卻時(shí)間太長(zhǎng)。通過(guò)設(shè)備改造，增加強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)，結(jié)合電氣儀表控制改進(jìn)與規(guī)范設(shè)備操作等措施，提高冷卻效果、減少冷卻時(shí)間、減少排放，保護(hù)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率與節(jié)省氮?dú)狻?/p>

【關(guān)鍵詞】電加熱爐；催化劑；強(qiáng)制冷卻；減少排放

一、前言

上海立得催化劑有限公司硅膠單元共有4臺(tái)電加熱爐用于催化劑主要原料—硅膠的制備，由電加熱絲利用熱輻射原理對(duì)爐體進(jìn)行升溫，給硅膠提供脫水、脫羥基的作業(yè)環(huán)境。該設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行決定了硅膠活化效果及活化批次進(jìn)而影響催化劑產(chǎn)量及質(zhì)量。長(zhǎng)期以來(lái)，該設(shè)備硅膠活化結(jié)束后冷卻時(shí)間太長(zhǎng)，耗費(fèi)大量流化氮?dú)?，既?yán)重影響硅膠活化產(chǎn)量，又不利于企業(yè)節(jié)能降耗。2018年通過(guò)對(duì)上述幾臺(tái)設(shè)備進(jìn)行檢修，充分考慮設(shè)備風(fēng)冷效果及開(kāi)孔位置，利用強(qiáng)冷風(fēng)機(jī)、電氣儀表控制方法等技術(shù)改造，同時(shí)加大崗位設(shè)備巡檢等措施，逐步降低冷卻時(shí)間，穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行。

二、電加熱爐使用中存在的問(wèn)題

電加熱爐的加熱方式為熱輻射加熱，按批次生產(chǎn)，加熱結(jié)束后采用自然冷卻的方式進(jìn)行冷卻。冷卻過(guò)程中需保持最低流化氣量，冷卻時(shí)間在氣溫12攝氏度的環(huán)境下需要冷卻24小時(shí)，以C-2002活化爐為例，需保持24小時(shí)最低流化氣量160標(biāo)立/小時(shí)，冷卻需求約3噸液氮，排放后的氮?dú)馀欧胖脸崴欧?，排放量較大，且浪費(fèi)大量的氮?dú)?、并加劇儀表和設(shè)備的損耗。

三、電加熱爐的問(wèn)題治理

（一）技術(shù)改造原理

本次技術(shù)改造利用氣體對(duì)流進(jìn)行冷卻，對(duì)流傳熱是指不同溫度的流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中的熱量傳遞。由于引起流體運(yùn)動(dòng)的原因不同，對(duì)流分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。若由于運(yùn)動(dòng)是因流體內(nèi)部各處溫度不同引起局部密度差異所致，則稱為自然對(duì)流。由于水泵、風(fēng)機(jī)或其它外力作用引起流體運(yùn)動(dòng)，則稱為強(qiáng)制對(duì)流。但實(shí)際上，熱對(duì)流的同時(shí)，流體各部分之間還存在著導(dǎo)熱，而形成一種復(fù)雜的熱量傳遞過(guò)程。

活化爐冷卻初步設(shè)想：

初步設(shè)想采用自然冷卻的方式進(jìn)行冷卻，利用熱能向上釋放的原則，當(dāng)活化爐自然冷卻到350℃時(shí)后采用自然對(duì)流冷卻，試驗(yàn)后效果較差，冷卻時(shí)間由原來(lái)的24小時(shí)降低至16小時(shí)，未滿足工藝要求。

后面進(jìn)行二次改造，采用高壓渦旋風(fēng)機(jī)以300立方/小時(shí)的環(huán)境風(fēng)以20KPA的風(fēng)壓強(qiáng)制壓入冷卻加熱片進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流冷卻，同樣利用熱能向上釋放的原則，當(dāng)活化爐自然冷卻到350℃時(shí)后采用強(qiáng)制對(duì)流冷卻。

（二）設(shè)備增加通風(fēng)孔

在電加熱爐設(shè)備本體底部增開(kāi)DN50孔洞，用于強(qiáng)制冷卻風(fēng)機(jī)的安裝。設(shè)備頂部開(kāi)孔完善冷卻氮?dú)獾牧骰Ч?/p>

（三）技術(shù)改造使用效果

試驗(yàn)后效果理想，冷卻時(shí)間由原來(lái)的28小時(shí)降低至9.5小時(shí)，基本滿足工藝生產(chǎn)要求。

對(duì)比2017年10月15日期間活化后冷卻的歷史趨勢(shì)與2018年10月的活化冷卻趨勢(shì)做比較，可以發(fā)現(xiàn)2018年經(jīng)過(guò)活化冷卻改進(jìn)后的冷卻時(shí)間減少明顯。冷卻效果達(dá)標(biāo)。

（四）技術(shù)改造后的效益對(duì)比

以E-2003活化爐活化一批8-6-8-6的生產(chǎn)為例：

通過(guò)改造前后對(duì)比，改造前后每批次大約可以直接節(jié)省2670元，以每年活化約100批次計(jì)算約可以節(jié)約27萬(wàn)元左右。同時(shí)由于冷卻時(shí)間的縮短，既提高了生產(chǎn)效率，也降低了生產(chǎn)排放量，同時(shí)減少儀表閥門等部件的工作時(shí)間。

四、存在的問(wèn)題及風(fēng)險(xiǎn)

1.快速的冷卻可能會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)。

2.當(dāng)活化爐停止后自然冷卻至350℃時(shí)后采用空氣冷卻可能會(huì)造成爐絲氧化，減少爐絲的使用壽命，陶瓷螺釘因急冷而導(dǎo)致螺釘破損等故障。

3.空氣冷卻時(shí)大量的空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)被灌入加熱層，而空氣中可能存在水份或可燃?xì)怏w，存在安全隱患。

4.由于加裝進(jìn)風(fēng)管，所有破壞了原有的保溫結(jié)構(gòu)，保溫效果不如改造前，故當(dāng)爐體在運(yùn)行時(shí)對(duì)比原有的用電量可能有所增加。

五、結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)電加熱爐冷卻方式的技術(shù)改造，提高冷卻效果、減少冷卻時(shí)間、減少排放，保護(hù)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率與節(jié)省氮?dú)?，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降本增效的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 王洪超 催化劑制備中電加熱爐的失效與治理 山東化工 2014年第43卷

[2] 楊金鼎 環(huán)形加熱爐電氣控制策略的優(yōu)化 冶金能源

[3] 倫鳳祥 加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造 2001年冶金能源技術(shù)環(huán)保會(huì)議