多晶硅生產(chǎn)如何減少電加熱器的故障率
電加熱器是多晶硅行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中冷氫化和活性炭吸附的關(guān)鍵設(shè)備，必須保證電加熱器的長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行。
為減少多晶硅用直接式電加熱器的故障率，保證生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，建議在以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化:
1)電加熱器故障頻率與加熱溫度有關(guān)。
氫氣電加熱器、導(dǎo)熱油電加熱器和活化干燥器的工作溫度低，不超過(guò)300℃，很少出現(xiàn)故障;而混合氣電加熱器的工作溫度高達(dá)530℃，故障較多。
所以，當(dāng)電加熱器運(yùn)行溫度較高時(shí)，建議電加熱管的金屬外管采用高強(qiáng)、耐熱、耐腐蝕的鎳基合金Incoloy800H無(wú)縫管。
常用的電阻絲材料有Fe-Cr-Al和Cr20Ni80電阻絲，但在較高的溫度下，F(xiàn)e-Cr-Al更容易氧化，而Cr20Ni80在高溫下也能保持穩(wěn)定，具有更高的耐溫能力、更好的抗氧化性和高的電阻率。
所以電阻絲建議采用Cr20Ni80。
2)由于混合氣預(yù)熱爐的出口溫度超過(guò)500℃，其電加熱元件的表面負(fù)荷一般控制在2W/cm2以下，考慮到設(shè)備的體積不宜過(guò)大，故單臺(tái)電加熱器功率一般控制在250kW以下。
由于混合氣預(yù)熱爐要求加熱的功率達(dá)1200kW，一般采用多臺(tái)電加熱器串聯(lián)使用，考慮到串聯(lián)位置越靠后的電加熱器的工作溫度越高，為保證電加熱管的壽命，建議多臺(tái)串聯(lián)的電加熱器的功率逐漸降低，即后端電加熱器采用更低的表面負(fù)荷，以提高電加熱管的使用壽命。
3)對(duì)于導(dǎo)熱油電加熱器，因?qū)嵊鸵走^(guò)熱分解與積碳，必須保證受熱面管中的導(dǎo)熱油流速，輻射受熱面流速不低于2m/s，對(duì)流受熱面流速不低于1.5m/s。
流速若達(dá)不到要求，應(yīng)降低電加熱管的表面負(fù)荷。
此外，在導(dǎo)熱油入口處應(yīng)裝過(guò)濾器，以濾去導(dǎo)熱油在高溫運(yùn)行下形成的聚合物和殘?jiān)乐惯@些聚合物或殘?jiān)M(jìn)入受熱面，影響傳熱。
4)電加熱器故障頻率與腐蝕性工作環(huán)境有關(guān)。
因?yàn)槎嗑Ч杵髽I(yè)大氣中含氯離子較多，加熱管散熱器套管易腐蝕，建議在套管外表面刷涂高溫防腐漆或采用耐氯離子腐蝕的合金材質(zhì)的套管，同時(shí)在生產(chǎn)管理上減少腐蝕性氣體的無(wú)組織排放。
5)電加熱器故障頻率與被加熱的介質(zhì)關(guān)系較大。
當(dāng)介質(zhì)含有較多固體顆粒時(shí)，電阻絲產(chǎn)生的熱無(wú)法及時(shí)散出而導(dǎo)致加熱管燒斷。
故當(dāng)物料含較多固體顆粒時(shí)，建議增加預(yù)處理工藝，減少固體顆粒含量;或者調(diào)整工藝，減少易分解物質(zhì)的含量。
此外，可采用間接式加熱的輻射式電加熱爐，物料在盤(pán)管內(nèi)部流動(dòng)，盤(pán)管周?chē)贾枚喔娂訜峁埽娂訜峁茏园l(fā)熱后輻射至盤(pán)管，從而間接加熱物料。
從加熱的原理上來(lái)看，介質(zhì)含固體顆粒多僅僅影響換熱效率，而不會(huì)導(dǎo)致電加熱管聚熱而燒斷，所以在此工況下，輻射式電加熱爐的故障率要低很多。
6)針對(duì)電加熱器的套管本體質(zhì)量問(wèn)題和電加熱管質(zhì)量問(wèn)題，建議在采購(gòu)技術(shù)文件中明確要求廠家出具對(duì)這些質(zhì)量問(wèn)題的解決措施和第三方檢測(cè)結(jié)果，明確廠家的設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題責(zé)任，以避免此類問(wèn)題的出現(xiàn)。
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