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大型过压烧结炉氩气供应及回收净化系统20湖南有色金属 HUNANNONFERROUSMETALS第19卷第1期 2003年2月大型过压烧结炉氩气供应及回收净化系统李晓,匡社颖 (长沙有色冶金设计研究院,湖南长沙410011)摘要:介绍了大型过压烧结炉的供氩及回收净化系统设计,分析了系统的特点,论证了采用液氩高压气化及回收净化供氩系统的技术经济优越性.关键词:高纯氩气;过压烧结炉;液氩高压气化;液氩低压气化;氩气回收净化中图分类号:TF8061文献标识码:A文章编号:1003—5540(2003)01—0020—02氩气是惰性气体,具有高密度和低的导热性.在1个标准大气压下,氩的沸点为87.29K.纯氩主要用于金属焊接,冶炼等;高纯氩主要用于半导体工业,稀有金属,有色冶金的冶炼,焊接中保护气,特种灯泡的充填气,气相色谱分析用载气及配制标准气的底气等.氩气作为保护气或冷却气,在有色冶金工业生产过程中起着重要的作用.在稀有金属钽铌的生产中,用氩气作为冷却气,使冷却时间大大缩短,提高产量1～2倍;在硬质合金大制品加工业中,用氩气作为保护气,大大提高产品的产量与质量.本文主要介绍氩气作为保护气时,在硬质合金厂大制品车间大型过压烧结炉的供氩及回收净化系统中的应用. 1工艺条件及常规的供氩工艺现以一台硬质合金厂用大型过压烧结炉为例,该炉要求使用高纯氩气作保护气,氩气流量为 360m/h,氩气入炉前压力为8～10MPa.其它设备使用低压氩气,流量为20m/h,用气点氩气压力为0.20.4MPa.过压烧结炉每天可回收氩气两炉,每炉回收气量40I113,回收时间20min.在以往的同类工程中,普遍采用的是液氩低压气化供气系统,其工艺流程为液氩由低温槽车输入液氩贮槽(1.6MPa),经低压气化器(I.6MPa)气化后的氩气进入低压贮罐(1.6MPa),部分供低压用气设备使用,另一部分再由隔膜式压缩机升压 (15MPa),贮存到高压贮罐(15MPa),减压(9MPa)后供用氩设备过压烧结炉使用;或由隔膜式压缩机升压,经罐充器充瓶后使用.应当指出的是,由于常规的液氩低压气化供氩工艺存在供气能力小,占地面积大,并且系统的环节多有可能造成氩气二次污染,所以采用低压气化供氩系统难满足硬质合金生产工艺要求,为此应当采用液氩高压气化供氩工艺. 2液氩高压气化及回收净化供氩工艺液氩高压气化及回收净化供氩工艺流程见图I,主要设备技术数据列于表1.用设笛供低用议笛作者简介:李晓(1970一),女,工程师,主要从事热工燃气设计和研究.图l液氩高压气化及回收净化供气系统工艺流程图第1期李晓,等:大型过压烧结炉氩气供应及回收净化系统2l表1高压气化供氩及回收净化系统主要设备汇总表序号设备名称型号数量—V/m3P/M—P aQ/m3”h-z技术性能 3液氩高压气化系统的特点及优越性与低压气化供氩系统相比,高压气化供氩系统具有如下特点和优越性. 1.系统供氩能力大,容易调节.在高压气化供氩系统中,升压是由低温液氩泵来完成的,压缩介质为液氩,流量仅为0.6m/h,但折合气态氩为 470m/h,即系统可以达到470m/h的供氩能力.低温液体泵采用了变频调速装置,保证其流量可在0 — 0.6m/h范围内调节,十分方便控制系统的流量.在低压气化供氩系统中,液氩气化后由隔膜式压缩机升压.目前国内可选用的膜压机最大流量为 20m/h,即在选用一台膜压机时,系统的供氩能力最大为20m/h.由此可知,高压气化供氩系统的能力是低压气化供氩系统能力的23.5倍. 2.占地面积少,一次性投资小.此液氩高压气化供气系统一次性投资约为60万元(不含回收净化系统投资).高压气化供氩系统中低温液氩泵和高压气化器等设备外型尺寸小,由此可减少占地面积,节约一次性投资约20万元. 3,节电.虽然高压气化,低压气化供氩系统均能满足工艺的供气要求,但由于系统供氩能力不同,造成系统运行时问也不同.以氩气日供用量100m计算,高压气化系统低温液体泵所配电机功率均为 7.5kW,运行时间约0.2h,每天电耗为1.5kwh;而低压气化系统需经隔膜式压缩机升压,膜压机所配电机功率为7.5kW,运行时间约5h,每天电耗为 37.5kW?h.即采用高压气化供氩系统每天可节电 36kw?h,年节电1.2X10kW?h. 4.氩气质量不受二次污染.高压气化供氩系统中,气态氩经过的环节少,液氩经高压气化器气化后供用户使用,基本不受二次污染.而低压气化供氩系统中,液氩经低压气化器气化,气态氩进入低压贮罐后,再经隔膜式压缩机升压,这样就可能造成二次污染. 5,噪声小,工作环境好. 6.操作简单,运行安全. 7.液氩高压气化供气系统有利于实现集中供氩.上述分析中可知,高压气化供气系统的供氩能力可达470m/h,而工艺要求供氩量每天仅为90—