关于焦炭反应性测定设备的几个关键问题

      现在市场上所能见到的做焦炭反应性试验的设备有很多厂家生产，虽然每个生产厂家都是遵照国家标准的规范工艺来进行此设备的设计制造，但却因各生产厂家技术实力不同导致该产品的zui终使用性能相去甚远，我们这里不好提及指出具体是哪些厂家的产品存在问题，但作为zui终的使用者不妨擦亮眼睛，运用您所掌握的知识来辨别哪些是鱼目混珠华而不实、哪些是喧宾夺主误导用户的产品。从而避免日后使用中出现疏漏导致不必要的损失！
      这里我谨由技术角度来提供一些参考，希望大家共同交流，以期真正提高此产品性能，甚至能提高整个此行业的技术水平为盼！
       这里笔者提出焦炭反应性设备的三个核心问题：恒温区150mm；1100℃的恒温；气体流量。


1、在国家GB/T 4000-2008标准中，我们知道每台反应炉安装完成后，要测定恒温区，使炉膛内1100℃±5℃的恒温区的长度不小于150mm。在现在市场上各厂家的设备均是设计后加工成型，炉体的内外结构及材料一经选用后基本不可变化，所以用户购买了此设备直到调试完成，没有哪个产品供应商做恒温区的测定工作，即便说测定了若发现恒温区不够也无法再更改，所以这个恒温区事实是设计阶段决定的。那么这个恒温区的长度是否合格一般的用户现场无法知道，这只能由厂家的技术能力和诚信度来决定了。同时这里也严重指出，很多用户似乎从未关注过这个技术细节，这也是用户非常大的漏洞。那么这个恒温区与哪些因素有关呢？
      恒温区涉及到了炉体整体结构、炉膛内部的保温材料、炉膛管是何种结构、内部发热元件的结构形式、炉膛内动态热平衡等很多因素。
     现产品中存在以硅碳棒作为加热的方式，因为硅碳棒具有寿命长，工作稳定，易更换等优点。另一种加热元件就是比较传统的电阻丝加热方式，对于硅碳棒一般都是按炉体的圆周方向等间距排列6根或8根采用单相（220V）供电，硅碳棒能在反应管的外部垂直方向形成好的恒温段，但在水平圆周方向因棒间距的存在，必然在圆周方向上形成波浪形的温度场，那么可见这种形式的加热时的恒温区难以得到。而电阻丝因为是密绕方式，所以在水平与垂直方向都会形成较好的温度场，但因电阻丝外部一般都放置炉砖或其他所谓改进的炉砖的结构，使在高温下炉砖变形膨胀导致炉砖间的缝隙加大，这使炉体内由底部到上部形成强烈的热对流，从而垂直方向上无法得到足够长度的恒温区。
     经过现场大量的经验积累及对几种厂家及一定数量的炉体内部恒温区的测试（水平圆周方向+垂直方向）硅碳棒加热形式大部分是水平圆周方向存在波浪形温度场，极个别的存在垂直方向也没有符合标准的恒温区（炉体垂直方向尺寸过短且炉体内反应管的上下两头散热量太大等因素造成）。
       对电阻丝炉膛测试得到的都是垂直方向没有恒温区，遗憾的是所有测试的设备均没有合格的，zui短的恒温区仅30mm。
       那么要想得到好的恒温区：
对于硅碳棒结构的加热方式，无非就是增加圆周方向棒的排列密度，同时还要考虑在圆周方向上如何将每只棒的发热能快速的在圆周方向上自动均匀，避免出现波浪型温度场。
对于电阻丝结构的加热方式，在炉丝管外部采用密实的保温材料，不可以采用温度膨胀系数大的炉砖或类似材料，即便采用其他形式的炉砖若没有解决高温膨胀所产生的间隙而仍然存在热对流，恒温区是无法得到的。
2、1100℃的恒温控制是非常重要的，在恒温控制过程中若温度控制超差会使zui终试验结果偏离真实结果，这样的结果没有实际意义。国家标准中规定恒温精度为±5℃,那么这里提示用户的是，在假定其他因素都没有变化的情况下,做如下试验：1100℃±5℃，两次试验；1100℃±3℃两次试验；1100℃±2℃两次试验,要求是同样一种焦炭试样进行了6次试验，我们即可明显的看到数据结果，温度误差越小的自然两次结果的一致性越好，这显而易见。而1100℃±5℃，两次试验结果的一致性zui差。所以1100℃时的恒温精度当然越高越好。
3、气体流量，关于气体流量是个简单的问题，就因其简单却被容易忽视，当升温达到400℃时通N2进行保护，这时若N2流量超过了国家标准没关系，只要能保证焦炭不被烧损即可。但若N2流量不够而导致焦炭烧损，那其后的试验已没有意义。当1100℃时稳定10min后切换到通CO2进行热反应，很多系统采用浮子流量计来对CO2进行计量，因浮子流量计本身会受大气湿度、压力等因素影响，实际工作中计量精度无法考查， CO2流量的准确度也就无法保证，CO2气体流量即使不超差也同上面温度精度差的性质一样，会使同一试样多次试验的结果一致性差。现在已有此类设备采用了质量流量计，这种新型流量计不受湿度、大气压变化的影响，是非常理想的计量元件。但质量流量计的控制精度与其价格成指数关系，若选择较高精度的质量流量计与普通精度的价格差出几倍所不止。

                                                                              公元2009
                                                                                       撰文：SYD
                                                                         鞍山星源达科技有限公司

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