氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)裝置，在氫氣燒結(jié)爐排放閥后部的點(diǎn)火口處設(shè)置有火焰監(jiān)測(cè)器，火焰監(jiān)測(cè)器連接報(bào)警裝置或燒結(jié)爐中央處理器。在燒結(jié)爐的通氫階段、排氫階段、脫蠟置換階段，通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)火口處是否有火焰，判斷燒結(jié)爐內(nèi)氫氣純度是否達(dá)到要求，以及排放時(shí)氫氣是否被正常燃燒處理。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、安全，使用穩(wěn)定可靠，保證了燒結(jié)爐安全可靠地運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于一種燒結(jié)爐安全控制系統(tǒng)，具體是氫氣燒結(jié)爐安全系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中，采用氫氣微正壓脫蠟工藝越來(lái)越普遍。相比真空脫蠟和氬(Ar)差壓脫蠟工藝，氫氣微正壓脫蠟的安全性、可靠性以及自動(dòng)化程度要求更高，若采用簡(jiǎn)易手動(dòng)操作，對(duì)操作人員的熟練程度和經(jīng)驗(yàn)以及注意力要求非常高，只要在通氫氣的過(guò)程稍微出點(diǎn)差錯(cuò)，氫氣在600°C左右的密閉爐子中將會(huì)產(chǎn)生威力巨大的爆炸，后果不堪設(shè)想。
[0003]為了保證脫蠟工藝的安全性，國(guó)外已有同類控制設(shè)備，如:德國(guó)ALD和PVA公司的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)是在通氫氣工藝結(jié)束后是直接對(duì)燒結(jié)爐內(nèi)抽氫氣至設(shè)定真空度，對(duì)捕蠟器則是直接用氬(Ar)置換氫氣后，停止抽真空。由于需要泵組直接泵抽高濃度氫氣，對(duì)爐內(nèi)直接抽真空時(shí)對(duì)泵組的安全要求高，則對(duì)泵組安全設(shè)計(jì)要求更高。而且，由于經(jīng)泵組抽出的爐內(nèi)高濃度氫氣直接排放于大氣中，引起大氣環(huán)境存在爆炸的潛在威脅，對(duì)環(huán)境造成不安全因素。同時(shí)，捕蠟器若只置換，不排空，則與捕蠟器相連的一些管道死角的氫氣不能被置換徹底，這部分氫氣在捕蠟器下次抽真空之前則會(huì)一直保持在管道死角中，若該管道死角環(huán)境發(fā)生改變，如有火星，而且管道內(nèi)有空氣進(jìn)入，則有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
[0004]國(guó)內(nèi)氫氣燒結(jié)爐目前由于工藝和設(shè)備與國(guó)外設(shè)備的差異，主要是采用在通氫氣工藝結(jié)束后將氫氣從排放閥后部點(diǎn)火燃燒排放。燒結(jié)爐在通氫、脫蠟、排氫過(guò)程中，主要是依靠爐內(nèi)通入的氫氣正壓和真空泵抽取真空來(lái)保證爐內(nèi)氫氣的純度，沒(méi)有專門(mén)的安全監(jiān)測(cè)裝置。但是由于前述的問(wèn)題，爐內(nèi)或管道內(nèi)一旦進(jìn)入氧氣，后果同樣不堪設(shè)想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠的氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種自動(dòng)化程度高的安全監(jiān)測(cè)裝置。
[0006]本實(shí)用新型的氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)裝置包括在氫氣燒結(jié)爐排放閥后部的點(diǎn)火口處設(shè)置的火焰監(jiān)測(cè)器，火焰監(jiān)測(cè)器連接報(bào)警裝置。
[0007]本實(shí)用新型的工作原理:
[0008]1、在通氫階段:通氫氣后，若連續(xù)三次排氫，火焰監(jiān)測(cè)器均檢測(cè)到火焰，說(shuō)明爐內(nèi)氫氣純度達(dá)要求，可以開(kāi)始加熱。否則報(bào)警處理，避免爐內(nèi)氫氣不純，在爐內(nèi)開(kāi)始加熱升溫時(shí)爆炸。脫蠟時(shí)，燒結(jié)爐內(nèi)的氫氣應(yīng)始終保證微正壓。
[0009]2、在排氫階段:氫氣排氫時(shí),點(diǎn)火口點(diǎn)火成功后若連續(xù)三次排氫,火焰監(jiān)測(cè)器均未檢測(cè)到火焰，報(bào)警處理。系統(tǒng)關(guān)進(jìn)氫閥，同時(shí)回填A(yù)r保護(hù)，避免因排出的氫氣在未點(diǎn)燃的情況下在外部環(huán)境大量聚集引起環(huán)境氫氣濃度增加，在外部有火星情況下引發(fā)外部環(huán)境爆炸。
[0010]C、脫蠟后氬氣置換階段:待氬氣置換時(shí)間達(dá)到，且點(diǎn)火口連續(xù)三次排放，火焰監(jiān)測(cè)器均未檢測(cè)到火焰后進(jìn)行下一步操作，否則報(bào)警處理?？梢员苊庥捎诟鞣N原因?qū)е碌腁r未徹底置換完?duì)t內(nèi)氫氣而進(jìn)入下一泵抽階段時(shí)，爐內(nèi)氫氣濃度較高造成泵組發(fā)生爆炸。
[0011]為保證排放閥14能可靠關(guān)閉，設(shè)計(jì)上考慮兩個(gè)串聯(lián)閥門(mén)同時(shí)控制為較佳。
[0012]燒結(jié)爐自帶的控制系統(tǒng)，包括中央處理器，中央處理器向控制單元輸出控制信號(hào)，控制單元包括燒結(jié)爐的各類泵、閥，通過(guò)中央處理器控制相關(guān)泵的啟動(dòng)、關(guān)停，各類閥的開(kāi)、閉。為了實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)裝置的自動(dòng)化控制，火焰監(jiān)測(cè)器采集單元將采集信號(hào)輸送至燒結(jié)爐中央處理器。中央處理器顯示屏可以顯示采集信息，和或向控制單元輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制(中央處理器對(duì)控制單元輸出控制信號(hào)為現(xiàn)有技術(shù))。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)潔。能大大提高目前該設(shè)備安全性，基本杜絕國(guó)內(nèi)氫氣燒結(jié)爐普遍存在的安全隱患，避免設(shè)備安全事故的發(fā)生，為氫氣燒結(jié)爐在硬質(zhì)合金氫氣脫蠟工藝中安全、可靠應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型使用狀態(tài)示意圖。
[0015]圖中:1、氬(Ar)進(jìn)氣閥；2、氫氣進(jìn)氣閥；3、氮?dú)膺M(jìn)氣閥；4、機(jī)械泵；5、脫蠟真空閥；6、羅茨泵；7、真空閥；8、燒結(jié)爐；9、石墨盒；10、火焰監(jiān)測(cè)器；11、手動(dòng)排放閥；12、脫蠟閥；13、捕蠟器；14、排放閥；15、截止閥

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0017]如圖1所示的燒結(jié)爐由氬(Ar)進(jìn)氣閥1、氫氣進(jìn)氣閥2、氮?dú)膺M(jìn)氣閥3、機(jī)械泵4、脫蠟真空閥5、羅茨泵6、真空閥7、燒結(jié)爐8、石墨盒9、火焰監(jiān)測(cè)器10、手動(dòng)排放閥11、脫蠟閥12、捕蠟器13、排放閥14和截止閥15組成，為保證排放閥14能可靠關(guān)閉，設(shè)計(jì)上考慮兩個(gè)串聯(lián)排放閥門(mén)同時(shí)控制。
[0018]氬(Ar)進(jìn)氣閥1、氫氣進(jìn)氣閥2分別通過(guò)管道與燒結(jié)爐8相通；燒結(jié)爐8內(nèi)安裝有石墨盒9 ;脫蠟閥12的一端與石墨盒9相連，另一端與捕蠟器13相通；機(jī)械泵4、羅茨泵6經(jīng)真空閥7與燒結(jié)爐8相通。脫蠟真空閥5的一端與氮?dú)膺M(jìn)氣閥3相連，另一端與捕蠟器13相通。手動(dòng)排放閥11、排放閥14、截止閥15與捕蠟器13相連。火焰監(jiān)測(cè)器10設(shè)置在排放閥14點(diǎn)火口處的上部?；鹧姹O(jiān)測(cè)器連接報(bào)警器(圖中未示出)，或連接控制系統(tǒng)的中央處理器。
[0019]在通氫階段:在通氫氣之前，必須保證燒結(jié)爐8內(nèi)、捕蠟器13及管道不泄漏，燒結(jié)爐8內(nèi)、捕蠟器13及管道16內(nèi)不能有任何氧氣；系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行微正壓和真空撿漏，檢測(cè)氫氣通道在正壓狀態(tài)和真空狀態(tài)均不泄漏；通過(guò)機(jī)械泵4、羅茨泵6將燒結(jié)爐8爐體及捕蠟器13抽真空，抽至安全真空值以下(200Pa左右)，往燒結(jié)爐8內(nèi)管道回填惰性氣體氬(Ar)至微正壓，徹底把氧氣排干凈。將高純度的微正壓氫氣(1.5?3.5KPa)通過(guò)氫氣進(jìn)氣閥2從燒結(jié)爐8的爐膛頂部經(jīng)密閉的料盒慢慢滲透進(jìn)入常溫?600°C的石墨盒9，爐內(nèi)通氫氣達(dá)一定時(shí)間后，檢測(cè)連續(xù)三次排氫，經(jīng)火焰監(jiān)測(cè)器10監(jiān)測(cè)，確認(rèn)爐內(nèi)氫氣純度達(dá)要求后才能開(kāi)啟加熱程序，否則報(bào)警處理。
[0020]在脫蠟階段:微正壓氫氣(1.5?3.5KPa)把石墨盒9中的硬質(zhì)合金半成品隨溫度升高而揮發(fā)出來(lái)的石蠟蒸汽(橡膠蒸汽或PEG蒸汽)帶入捕蠟器13并收集在捕蠟器13中，剩余的氫氣尾氣經(jīng)捕蠟器13上方的氫氣排放閥14和截止閥15排放，并在出口處直接點(diǎn)燃，最后經(jīng)排煙管直接排到大氣。在通氫氣的過(guò)程中，燒結(jié)爐8內(nèi)的氫氣始終保證微正壓，但壓力不能超過(guò)設(shè)定高限，且要否則爐內(nèi)一旦加熱將會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。為保證燒結(jié)爐8內(nèi)的微正壓，當(dāng)爐內(nèi)壓力超過(guò)上限時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)氣，同時(shí)打開(kāi)氫氣排放閥14和截止閥15并燒掉。當(dāng)爐內(nèi)壓力低于下限時(shí)，自動(dòng)往爐內(nèi)回填氬(Ar)保持微正壓。
[0021]在排氫階段:排放閥14在排氫過(guò)程中按設(shè)定壓力頻繁開(kāi)關(guān)，而截止閥15在燒結(jié)爐8內(nèi)壓力正常時(shí)保持常開(kāi)，壓力低于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉，保證氫氣在排氫口能可靠截止；排氫過(guò)程中必須保證氫氣可靠點(diǎn)燃，否則未點(diǎn)燃的氫氣排至室外達(dá)一定濃度時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)；排氫過(guò)程中若脈沖排氫連續(xù)排放三次，或者連續(xù)排氫3分鐘都未檢測(cè)到火焰則報(bào)警處理。斷開(kāi)加熱，關(guān)閉氫氣進(jìn)氣閥2，停止排氫，程序暫停，待故障解除及人工確認(rèn)后恢復(fù)。
[0022]通氫氣脫蠟完成后氬氣置換階段:為確保氫氣被完全徹底排干凈，通氫氣工藝結(jié)束后自動(dòng)關(guān)閉氫氣進(jìn)氣閥2同時(shí)開(kāi)啟氬(Ar)進(jìn)氣閥1，用氬(Ar)置換燒結(jié)爐8內(nèi)氫氣達(dá)設(shè)定時(shí)間(由于此時(shí)爐內(nèi)氫氣濃度較高，直接泵抽對(duì)泵和環(huán)境要求較高，不太安全，所以先用氬(Ar)置換，待置換時(shí)間達(dá)到后，且連續(xù)三次開(kāi)排放閥14，火焰監(jiān)測(cè)器在點(diǎn)火口都沒(méi)有檢測(cè)到火焰，或者連續(xù)一直開(kāi)排放閥在五分鐘以上都沒(méi)有檢測(cè)到火焰，則確定燒結(jié)爐8內(nèi)的氫氣已置換完畢。要保證氫氣被全部可靠排干凈才能進(jìn)入下一工藝段，否則報(bào)警處理。由于燒結(jié)爐8內(nèi)、捕蠟器13及管道死角的氫氣不能全部置換干凈，所以置換后還要把所有氣體全部抽空，抽空前通過(guò)氮?dú)膺M(jìn)氣閥3將氮?dú)鈱?duì)機(jī)械泵4吹掃達(dá)設(shè)定時(shí)間，將機(jī)械泵4、羅茨泵6前后的空氣吹掃干凈，然后開(kāi)啟脫蠟真空閥5、真空閥7、脫蠟閥12對(duì)燒結(jié)爐8內(nèi)內(nèi)及捕蠟器13抽真空至安全真空值以下(200Pa左右)，氫氣脫蠟工藝過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入下一段工藝。
[0023]在氫氣脫蠟工藝結(jié)束后對(duì)爐內(nèi)及捕蠟器均先用氬(Ar)置換，待置換時(shí)間到后再通過(guò)火焰監(jiān)測(cè)器判斷連續(xù)三次排氫均未檢測(cè)到火焰后才分別對(duì)爐內(nèi)和捕蠟器抽真空至安全真空度以下，則避免了泵組直接泵抽高濃度氫氣和直接排放高濃度氫氣的危險(xiǎn)，同時(shí)還能徹底抽空管道死角尚未置換完的氫氣，保證了燒結(jié)爐在氫氣脫蠟工藝中安全可靠地運(yùn)行。
[0024]本實(shí)用新型通過(guò)十二臺(tái)次的壓力真空燒結(jié)爐長(zhǎng)期(最長(zhǎng)五年時(shí)間)穩(wěn)定地使用氫氣脫蠟工藝的實(shí)踐，證明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、使用穩(wěn)定可靠，安全設(shè)計(jì)是成功的。
【權(quán)利要求】
1.氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，在氫氣燒結(jié)爐排放閥后部的點(diǎn)火口處設(shè)置有火焰監(jiān)測(cè)器，火焰監(jiān)測(cè)器連接報(bào)警裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述排放閥為2個(gè)，且串聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種氫氣燒結(jié)爐安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:還包括中央處理器，所述火焰監(jiān)測(cè)器的采集單元采集信號(hào)至中央處理器。
【文檔編號(hào)】F27B21/14GK204154112SQ201420421016
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】范昆 申請(qǐng)人:自貢長(zhǎng)城裝備技術(shù)有限責(zé)任公司, 自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司