PL91885B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wychwytywania gazowych produktów reakcji w elektrycznych piecach oporowych, zwlaszcza w piecach do wytwarzania wegliku krzemu.Przy wytwarzaniu weglików, zwlaszcza weglika krzemu, z mieszaniny tlenków metalu i materialu zawiera¬ jacego wegiel w elektrycznych piecach oporowych wydziela sie duza ilosc gazowych produktów ubocznych, zwlaszcza tlenku wegla.Tego rodzaju piece oporowe, które moga byc równiez stosowane do wytwarzania grafitu syntetycznego, maja na ogól ksztalt prostokatny, sa otwarte ugory imaja dlugosc az do 20 m. Dno i sciany czolowe sa wymurowane z ognioodpornych ksztaltek ceramicznych, zas sciany boczne daja sie odejmowac. Doprowadzanie pradu elektrycznego nastepuje za pomoca elektrod grafitowych lub weglowych.W piecu oporowym znanym z polskiego zgloszenia (P. 176685), dokonanego dnia 20.XII.1974 p.t.„Elektryczny piec oporowy zwlaszcza do wytwarzania weglika krzemu", elektrody sa wykonane jako elektrody denne, a wsad niezbedny dla reakqi jest usypany na tych elektrodach i rdzeniu oporowym w postaci naturalnego stozka nasypowego tworzac uklad stosu piecowego bez scian, to jest bez bocznych i czolowych ograniczajacych elementów sciennych. Urzadzenie wyposazone w elektrody denne moze równiez miec otaczajace je sciany, które obejmuja wsad, przy czym zarówno do celów ograniczenia bocznego jak i odciec czolowych mozna stosowac proste sciany przenosne.W tych znanych piecach oporowych produkty uboczne w postaci gazów, moga ulatniac sie swobodnie w powietrze, poprzez wielka powierzchnie porowatego wsadu lub spalac sie, przez co zapobiega sie zatruciu obslugi i niebezpieczenstwu wybuchu na skutek duzej zawartosci tlenku wegla w tych gazach.Poniewaz jednak wymuszone spalanie nie jest calkowite, a zapachy wynikajace z niego bardzo przeszkadza¬ ja w pracy, wystepuje obecnie tendencja wychwytywania gazów wylotowych. Przy próbach tego rodzaju doszlo jednak do powaznych eksplozji, tak, iz metoda ta nie znalazla zastosowania w praktyce. Urzadzenia do odprowa¬ dzania gazów z malych pieców zamknietych i komór reakcyjnych dla procesów ciaglych o równie malych wy¬ miarach, nie nadaja sie do stosowania do pieców oporowych o podanej wielkosci.91885 Jak trudny problem stwarza odprowadzanie gazów, szczególnie z uwagi na surowe warunki ochrony srodo¬ wiska, widac z reakcji chemicznej, zachodzacej podczas wytwarzania weglika krzemu: Si02 +3C -? S1C + 2CO Równanie to oznacza, ze dla wytworzenia 1 tony SiC tworzy sie 1,4 tony, to jest 1,120 Nm3 tlenku wegla. Prócz tlenku wegla gazy wylotowe zawieraja jeszcze inne zwiazki gazowe, takie jak weglowodory, szczególnie metan, oraz siarkowodór, powstajace z zanieczyszczen stosowanego koksu. Jedynie czesc tych gazów ulega spaleniu w przewidzianych w tym celu otworach scian bocznych i/lub na powierzclmi wsadu. Reszta niespalona ulatnia sie z pieca.Celem wynalazku jest unikniecie wymienionych wad i opracowanie prostego urzadzenia, umozliwiajacego wydalanie tlenku wegla i innych skladników gazów wylotowych, powstajacych przy wytwarzaniu weglików, zwlaszcza weglika krzemu w piecach oporowych, przy czym gazy wylotowe ewentualnie mozna doprowadzac do korzystnego zuzytkowania, tak iz czesc energii odzyskuje sie ponownie.Wedlug wynalazku urzadzenie do wychwytywania gazowych produktów reakcji w elektrycznych piecach oporowych, zwlaszcza w piecach do wytwarzania weglika krzemu, charakteryzuje sie tym, ze ponizej wsadu i umieszczonego w nim rdzenia oporowego znajduje sie loze wypelnione porowatym materialem ii/lub powyzej wsadu znajduje sie powierzchniowo uksztaltowane przykrycie, przy czym wewnatrz loza i/lub ponizej przykry¬ cia sa umieszczone kanaly odciagajace gazy, umozliwiajace odprowadzanie chwytanych, gazowych produktów reakcji na zewnatrz pieca.• Loze ponizej wsadu i korzystnie ponizej dna pieca ma dowolnie wybrany przekrój i przebiega korzystnie wzdluz calej dlugosci pieca pomiedzy elektrodami, przy czym stosownie do budowy dna, spód i skarpy loza uszczelnia sie dodatkowo warstwa nie przepuszczajaca gazów. Uszczelnienie to moze stanowic korzystnie war¬ stwa betonu lub folia z tworzywa sztucznego — oczywiscie umieszczona w wystarczajacej odleglosci od goracego wsadu.Do wypelnienia loza stosuje sie korzystnie staly material odporny na cieplo i o strukturze porowatej,jak pumeks, kruszywo betonowe lub piasek, przy czym szczególnie nadaje sie do tego celu zwir krzemowy o granula¬ cji okolo 16—32 mm.Powierzchniowo uksztaltowane przykrycie wedlug wynalazku równiez rozciaga sie korzystnie nad cala dlugoscia pieca. Nie jest przy tym niezbednie potrzebne, aby material przykrycia byl absolutnie odporny na cieplo, gdyz za pomoca odpowiednio wysokiego usypania, powierzchnia wsadu nie jest tak goraca, aby uszkodzic lub zniszczyc materialy mniej wytrzymale cieplnie.Do tego celu stosuje sie korzystnie folie nieprzepuszczalne dla gazu, impregnowane tkaniny lub pokrowce z plótna zaglowego, przy czym szczególnie korzystne sa folie polietylenowe o grubosci 0,1—0,5 mm.Mozna stosowac do tego celu przykrycia z materialu odpornego na dzialanie wysokiej temperatury, takie¬ go jak tkanina azbestowa, lub materialu twardego takiego jak cement azbestowy lub plyty z tworzyw sztucz¬ nych.Przy piecach o dotychczas stosowanej konstrukcji nalezy naturalnie zadbac oto, aby powierzchniowy material przykrycia nie ulegl zniszczeniu przez gorace glowice pieca, czemu przykladowo zapobiega sie za pomoca nasypów piaskowych na krawedzi przykrycia.Szczególnie korzystne jest zastosowanie przykrycia w urzadzeniach z dennym ukladem elektrod, pracuja¬ cych jako stosy piecowe bez scian, poniewaz w tym przypadku mozna przykrywac caly stozek wsadowy az do poziomu ziemi, bez niebezpieczenstwa, ze material przykrycia zetknie sie z goracymi czesciami pieca.Kanaly odprowadzania gazu, korzystnie wykonane w postaci przewodów odprowadzajacych i umieszczone wedlug wynalazku wewnatrz loza i/lub ponizej przykrycia, sa w czesciach siegajacych do loza i/lub pod przykrycie, zaopatrzone w boczne otwory do zasysania gazów. Czesci te moga w zaleznosci od obciazenia ciepl¬ nego stanowic rury metalowe lub z tworzywa sztucznego, które moga byc zaopatrzone w szczeliny lub perfora¬ cje. Rury te sa wyprowadzone poza piec i polaczone z kominem wyciagowym.Liczba rur wewnatrz loza zwirowego i/lub ponizej przykrycia, i ich przekrój zaleza od wielkosci pieca i przewidywanego obciazenia elektrycznego, a tym samym i od oczekiwanej ilosci gazu.Rury odprowadzajace gazy sa polaczone z urzadzeniem wytwarzajacym obnizone cisnienie, takim jak wentylator lub pompa, co umozliwia odsysanie gazowych produktów reakcji z dobrymi rezultatami równiez w przypadku, gdy przykrycie nie jest wykonane z materialu calkowicie nieprzepuszczajacego gaz, zwlaszcza plótna zaglowego.Najlepsze rezultaty jakosciowe odprowadzania gazowych produktów reakcji uzyskuje sie jednak w przypad¬ ku, gdy stosuje sie powierzchniowo uksztaltowane przykrycie z elastycznego materialu i pod nim utrzymuje sie91885 3 podwyzszone cisnienie. Wyprowadzana na zewnatrz ilosc gazu jest przy tym dia wytworzenia nadcisnienia ko¬ rzystnie sterowana tak, ze nadcisnienie wystarcza dla samonosnosci przykrycia wedlug zasady hali pneumatycz¬ nej.Sterowanie iloscia odprowadzanego gazu odbywa sie za pomoca urzadzenia regulacyjnego, korzystnie w po¬ staci zaworu tlumiacego, przy czym wielkoscia regulowana jest ilosc odprowadzanych gazów reakcyjnych w je¬ dnostce czasu. Dla samonosnosci przykrycia wystarczy nadcisnienie rzedu 1—25 mm slupa wody.Miara nadcisnienia dla spowodowania samonosnosci przykrycia sa przy tym oczywiscie wlasnosci elastycz¬ nego materialu, z którego wykonano to przykrycie. Przy zastosowaniu folii polietylenowej o grubosci okolo 0,2 mm wystarczy dla uzyskania wlasciwego efektu, w warunkach normalnych, utrzymywanie nadcisnienia ko¬ rzystnie okolo 10 mm slupa wody. Pod normalnymi warunkami rozumie sie cisnienie atmosferyczne okolo 760 mm Hg przy calkowitym bezwietrzu. Przy zmianie zewnetrznych warunków cisnieniowych, przykladowo przez wystapienie ciagu powietrza w piecach ustawionych w hali lub wplyw pogody, a w szczególnosci wiatru, przy tak zwanych stosach piecowych, uzywanych jako urzadzenia na wolnym powietrzu, nalezy zapewnic po¬ trzebne nadcisnienie, przez jego zwiekszenie lub zmniejszenie do kazdorazowo zmienionych warunków zewne¬ trznych, aby nie dopuscic na przyklad przy podmuchu wiatru, do ocierania sie elastycznego przykrycia o ostre krawedzie surowca na powierzchni wsadu, co mogloby oslabic wytrzymalosc przykrycia.Pewne zakotwienie przykrycia stanowi przy tym nasyp piaskowy na jego obrzezu. Gazowe produkty reakcji odprowadzane z loza i/lub spod przykrycia doprowadza sie przez wspólna rure zbiorcza do komina wyciagowe¬ go, badz doprowadza sie oddzielnie do kilku kominów.Urzadzenie regulacyjne sterujace w korzystny sposób odprowadzana ilosc gazu jest wbudowane w dowol¬ nym miejscu ukladu odprowadzania gazu, przy czym jest ono obslugiwane recznie lub automatycznie. Przy odsysaniu odprowadzanych gazów korzystne jest umieszczenie urzadzenia regulacyjnego przed wentylatorem lub pompa.Przy oddzielnym odprowadzaniu gazowych produktów reakcji, w którym gazy odprowadzane z loza zwiro¬ wego i spod przykrycia doprowadza sie do oddzielnych kominów wyciagowych, proces odprowadzenia, wedlug potrzeby, uruchamia sie oddzielnie lub wspólnie, równoczesnie badz kolejno.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawiono w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 2 przedstawia schemat pieca z oddzielnym odprowadzaniem gazów wytwarzajacych sie przy reakcji z loza zwiro¬ wego i spod przykrycia, a fig. 1 — przekrój poprzeczny urzadzenia wzdluz linii A—A' na fig. 2.Ponizej poziomu terenu 1 znajduje sie loze zwirowe 2, w którym umieszczono przewód 3 odprowadzajacy gazy wykonany ze stali, polaczony poprzez wentylator 5 z kominem 4. Wsad 6 jest przykryty folia 7 z polietyle¬ nu. Ponizej folii 7 znajduje sie drugi przewód 3' odprowadzajacy gazy, wykonany z tworzywa sztucznego, pola¬ czony z drugim kominem 4' poprzez wentylator 5'. Pomiedzy lozem zwirowym 2 i wsadem 6 znajduje sie war¬ stwa 8 gruboziarnistego materialu.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku sprawdzono w nastepujacy sposób. Po uruchomieniu obciazenia pradowego pieca i krótkim okresie rozruchu, uruchomiono równoczesnie wentylatory 5 i 5'. Badano zawartosc gazów w otaczajacym powietrzu w licznych miejscach pomiarowych i w bezposrednim otoczeniu pieca i stwier¬ dzono, ze stezenie tlenku wegla nie przekroczylo 50 ppm.Próba dzialania urzadzenia do wychwytywania, w którym wedlug korzystnej postaci wykonania odprowa¬ dzany gaz uzywa sie do wywolania pod przykryciem nadcisnienia, sterowanego za pomoca zaworu tlumiacego przed wentylatorem 5' wykazala, ze na granicy terenu w odleglosci okolo 100 m od pieca w postaci stosu, na wolnym powietrzu, osiagnieto zawartosc tlenku wegla 2-10 ppm (srednio dla 1/2 godziny), co swiadczy o do¬ brej jakosci odprowadzania gazowych produktów reakcji. PL

Claims (14)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do wychwytywania gazowych produktów reakcji, w elektrycznym piecu oporowym, zwlaszcza w piecu do wytwarzania weglika krzemu, znamienne tym, ze ponizej wsadu /6/ i umieszczonego w nim rdzenia oporowego znajduje sie loze /2/ wypelnione porowatym materialem i/lub powyzej wsadu /6/ znajduje sie powierzchniowo uksztaltowane przykrycie/7/, przy czym wewnatrz loza/2/ i/lub ponizej przykrycia \1\ sa umieszczone kanaly /3, 3'/ odprowadzajace gazy, umozliwiajace odprowadzanie na zewnatrz pieca wychwytywanych gazowych produktów reakcji.
2. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze loze /2/ jest wypelnione materialem ziarnis¬ tym.4 91885
3. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, z n a m i e n n e ty m, ze ziarnisty material stanowi zwir.
4. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, z n a m i e n n e t y m, ze dno i skarpy boczne loza \2\ sa wykonane z warstwy gazoszczelnej.
5. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1,znamienne tym, ze przykrycie /7/ stanowi folia nieprzepuszczalna dla gazu.
6. 6.,Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przykrycie /?/ stanowi tkanina, ewentualnie impregnowana.
7. 7. Urzadzenie wedlug zastrz.1, znamienne tym, ze kanaly /3, 3'/ odprowadzania gazu stanowia przewody odprowadzajace.
8. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 7, znamienne tym, ze przewody /3, 3'/ odprowadzajace gazy, w czesciach siegajacych do loza /2/ zwirowego i/lub ponizej przykrycia /7/, sa zaopatrzone w otwory boczne do zasysania gazów.
9. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 7 albo 8, znamienne tym, ze przewody /3, 3'/ odprowadzajace gazy, sa polaczone z urzadzeniem wytwarzajacym podcisnienie.
10. 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze powierzchniowe przykrycie /7/jest wykonane z elastycznego materialu podtrzymywanego nadcisnieniem.
11. 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 10, znamienne tym, ze do wytwarzania nadcisnienia dla samonosno- sci przykrycia \1\ wedlug zasady hali pneumatycznej, stosuje sie sterowanie odprowadzanych ilosci gazu.
12. 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 11,znamienne tym, ze iloscia odprowadzanego gazu steruje urzadze¬ nie regulacyjne.
13. 13. Urzadzenie wedlug zastrz. 12, znamienne tym, ze urzadzenie regulacyjne stanowi zawór tlumia¬ cy.
14. 14. Urzadzenie wedlug zastrz. 10 albo 11 albo 12 albo 13, znamienne tym, ze nadcisnienie pod przykryciem /7/ wynosi 1 do 25 mm slupa wody. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl PL