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多晶硅生产如何减少电加热器的故障率

电加热器是多晶硅行业生产过程中冷氢化和活性炭吸附的关键设备,必须保证电加热器的长期稳定、可靠、安全运行。
为减少多晶硅用直接式电加热器的故障率,保证生产的安全稳定运行,建议在以下几个方面进行优化:
1)电加热器故障频率与加热温度有关。
氢气电加热器、导热油电加热器和活化干燥器的工作温度低,不超过300℃,很少出现故障;而混合气电加热器的工作温度高达530℃,故障较多。
所以,当电加热器运行温度较高时,建议电加热管的金属外管采用高强、耐热、耐腐蚀的镍基合金Incoloy800H无缝管。
常用的电阻丝材料有Fe-Cr-Al和Cr20Ni80电阻丝,但在较高的温度下,Fe-Cr-Al更容易氧化,而Cr20Ni80在高温下也能保持稳定,具有更高的耐温能力、更好的抗氧化性和高的电阻率。
所以电阻丝建议采用Cr20Ni80。
2)由于混合气预热炉的出口温度超过500℃,其电加热元件的表面负荷一般控制在2W/cm2以下,考虑到设备的体积不宜过大,故单台电加热器功率一般控制在250kW以下。
由于混合气预热炉要求加热的功率达1200kW,一般采用多台电加热器串联使用,考虑到串联位置越靠后的电加热器的工作温度越高,为保证电加热管的寿命,建议多台串联的电加热器的功率逐渐降低,即后端电加热器采用更低的表面负荷,以提高电加热管的使用寿命。
3)对于导热油电加热器,因导热油易过热分解与积碳,必须保证受热面管中的导热油流速,辐射受热面流速不低于2m/s,对流受热面流速不低于1.5m/s。
流速若达不到要求,应降低电加热管的表面负荷。
此外,在导热油入口处应装过滤器,以滤去导热油在高温运行下形成的聚合物和残渣,防止这些聚合物或残渣进入受热面,影响传热。
4)电加热器故障频率与腐蚀性工作环境有关。
因为多晶硅企业大气中含氯离子较多,加热管散热器套管易腐蚀,建议在套管外表面刷涂高温防腐漆或采用耐氯离子腐蚀的合金材质的套管,同时在生产管理上减少腐蚀性气体的无组织排放。
5)电加热器故障频率与被加热的介质关系较大。
当介质含有较多固体颗粒时,电阻丝产生的热无法及时散出而导致加热管烧断。
故当物料含较多固体颗粒时,建议增加预处理工艺,减少固体颗粒含量;或者调整工艺,减少易分解物质的含量。
此外,可采用间接式加热的辐射式电加热炉,物料在盘管内部流动,盘管周围布置多根电加热管,电加热管自发热后辐射至盘管,从而间接加热物料。
从加热的原理上来看,介质含固体颗粒多仅仅影响换热效率,而不会导致电加热管聚热而烧断,所以在此工况下,辐射式电加热炉的故障率要低很多。
6)针对电加热器的套管本体质量问题和电加热管质量问题,建议在采购技术文件中明确要求厂家出具对这些质量问题的解决措施和第三方检测结果,明确厂家的设备质量问题责任,以避免此类问题的出现。

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盐城市双鸿电热科技有限公司