环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置的制作方法

本实用新型涉及碳化硅生产设备技术领域，特别涉及一种环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置。

背景技术：

工业合成碳化硅是以石英砂与石油焦炭或优质无烟煤作原料,经高温碳热还原反应生成，在合成碳化硅产品的同时，还要释放出大量以CO为主要成分的气体。但近年来由于环境污染造成的气候变化，已经成为人类不得不关注的问题，为了响应国家节能环保的政策，很多企业转变思想、调整管理思路，从高能耗、高污染、高排放的粗犷式经营方式向节能、降耗、环保的生产方式转变，而山形炉由于其高能耗、高污染，已经逐渐被淘汰，对于的CO收集，可采用炉罩收集，而反应体与炉罩之间存在很大的空间，这部分空间中充满空气，空气中的氧气与CO混合在一起，很容易发生炸炉事故。

技术实现要素：

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种用于生产碳化硅，并能有效收集CO气体而不发生喷炉安全事故的环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置。

一种环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置，该装置具有两个端墙，端墙的外侧端面均贴有不透气层，在端墙的顶部设置有第一密封槽，在一个端墙中部安装有直流电正极端，在另一个端墙的中部安装有直流电负极端，在两个端墙之间连接有反应体，反应体成直线型或U型，反应体由内至外包括炉芯、反应料、保温料，炉芯位于反应体中心，所述炉芯由粉状石墨铺成，炉芯的一端与一个端墙上的直流电正极端电性连接，炉芯的另一端与另一个端墙上的直流电负极端电性连接，炉芯的四周包裹有反应料，反应料以炉芯为中心，沿炉芯截面方向向四周延伸，反应料外侧包裹有保温料，保温料以反应料为中心，沿反应料截面方向向四周延伸，保温料的外表面形成山形边缘，两个端墙的端面也设置成与反应体截面相同的山形，在保温料的两侧还设置有集气装置，集气装置包括集气墙、集气支管、集气主管、负压风机，集气墙沿着反应体长度方向设置于反应体两侧，集气墙的高度低于反应体高度，在集气墙的顶部具有沿集气墙长度方向设置第二密封槽，第二密封槽的两端分别于两个端墙上的第一密封槽连通，在反应体外表面覆盖有不透气薄膜，不透气薄膜的前后两端埋入第一密封槽，不透气薄膜的左右两端埋入第二密封槽，两个集气墙、两个端墙、不透气薄膜共同形成了一个无空腔的封闭体，所述反应体包含在封闭体内部，集气墙内具有中空的集气室，在集气室内沿其长度方向设置有多个隔板，以将集气室分隔成多个相互独立的集气腔，在集气墙与反应体接触的侧壁上设有多个透气孔，透气孔的一端与集气腔连通，透气孔的另一端与封闭体内部连通，在集气墙与反应体接触的侧壁上还贴有透气层，以通过透气层盖合透气孔的端面，在集气墙与反应体接触的侧壁上设置有多个集气支管，集气支管的一端与集气腔连通，集气支管的一端与集气主管连通，集气主管的一端封闭，集气主管的另一端开口，集气主管的开口端与负压风机连接，在保温料的两侧还设置有充氮装置，所述充氮装置具有多个氮气输出管，至少一个氮气输出管相应与一个集气腔连通。

优选的，所述炉芯的截面为矩形，所述反应料包括一部料、二部料、三部料、四部料，所述一部料位于炉芯的下方，一部料的截面为倒立的梯形，二部料位于炉芯的上方，二部料截面为矩形，三部料为两组，位于炉芯的两侧，三部料的截面为矩形，三部料的高度等于二部料与炉芯高度之和，四部料位于二部料的上方，四部料为梯形。

优选的，一部料自上而下由四层不同厚度的反应料构成，四部料自上而下由不同厚度的两层反应料构成，四部料的下层为梯形，四部料的上层覆盖与四部料的下层之上，四部料的上层的截面成伞形。

本实用新型采用覆盖不透气薄膜，不透气薄膜的前后边缘、左右边缘分别埋入了第一密封槽、第二密封槽，解决了密封的问题，保证反应体内回收气体的空气含量小于安全阀值，采用内置集气墙进行抽气，充氮装置对集气墙内设置的集气室进行氮气置换，既能增强反应体排气，又能解决外置抽气需要设置排气通道带来的夹带一定量空气进入CO气体中而引发炸炉的弊端，保证了反应过程的充分排气，解决了长期困扰行业的山形炉收气难的问题。

附图说明

图1为所述环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置的截面图。

图2为所述环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置的一种结构示意图。

图3为所述环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置的另一种结构示意图。

图4为图1中所述环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置的局部放大图。

图中：端墙10、第一密封槽11、直流电正极端12、直流电负极端13、反应体20、炉芯21、反应料22、一部料221、二部料222、三部料223、四部料224、保温料23、集气装置30、集气墙31、第二密封槽311、集气室312、透气孔313、集气支管32、不透气薄膜40、充氮装置50。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1至图4，本实用新型实施例提供了一种环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收装置，该装置具有两个端墙10，端墙10的外侧端面均贴有不透气层，在端墙10的顶部设置有第一密封槽11，在一个端墙10中部安装有直流电正极端12，在另一个端墙10的中部安装有直流电负极端13，在两个端墙10之间连接有反应体20，反应体20成直线型或U型，反应体20由内至外包括炉芯21、反应料22、保温料23，炉芯21位于反应体20中心，炉芯21由粉状石墨铺成，炉芯21的一端与一个端墙10上的直流电正极端12电性连接，炉芯21的另一端与另一个端墙10上的直流电负极端13电性连接，炉芯21的四周包裹有反应料22，反应料22以炉芯21为中心，沿炉芯21截面方向向四周延伸，反应料22外侧包裹有保温料23，保温料23以反应料22为中心，沿反应料22截面方向向四周延伸，保温料23的外表面形成山形边缘，两个端墙10的端面也设置成与反应体20截面相同的山形，在保温料23的两侧还设置有集气装置30，集气装置30包括集气墙31、集气支管32、集气主管、负压风机，集气墙31沿着反应体20长度方向设置于反应体20两侧，集气墙31的高度低于反应体20高度，在集气墙31的顶部具有沿集气墙31长度方向设置第二密封槽311，第二密封槽311的两端分别于两个端墙10上的第一密封槽11连通，在反应体20外表面覆盖有不透气薄膜40，不透气薄膜40的前后两端埋入第一密封槽11，不透气薄膜40的左右两端埋入第二密封槽311，两个集气墙31、两个端墙10、不透气薄膜40共同形成了一个无空腔的封闭体，反应体20包含在封闭体内部，集气墙31内具有中空的集气室312，在集气室312内沿其长度方向设置有多个隔板，以将集气室312分隔成多个相互独立的集气腔，在集气墙31与反应体20接触的侧壁上设有多个透气孔313，透气孔313的一端与集气腔连通，透气孔313的另一端与封闭体内部连通，在集气墙31与反应体20接触的侧壁上还贴有透气层，以通过透气层盖合透气孔313的端面，在集气墙31与反应体20接触的侧壁上设置有多个集气支管32，集气支管32的一端与集气腔连通，集气支管32的一端与集气主管连通，集气主管的一端封闭，集气主管的另一端开口，集气主管的开口端与负压风机连接，在保温料23的两侧还设置有充氮装置50，充氮装置50具有多个氮气输出管，至少一个氮气输出管相应与一个集气腔连通。

上述保温料23可采用品质较差的反应料22循环使用，避免了大量乏料的产生，不透气薄膜40可以采用塑料薄膜或帆布均可。

本实用新型中，反应体20长度在150m左右，因此，相对用于工业化合成碳化硅的槽形炉的侧墙而言，端墙10的密封是可实施的，由于设置有不透气层的端墙10、集气墙31、覆盖于反应体20表面的不透气薄膜40共同形成了一个内部无空腔的封闭体，不透气薄膜40的前后边缘、左右边缘分别埋入了第一密封槽11、第二密封槽311，保证了本实用新型装置具有良好的密封性能，而对于槽型炉，在沿着炉体长度方向的炉体两侧设置了侧墙，即使采用不透气薄膜40来保证密封，由于侧墙很高，在侧墙与不透气薄膜40之间也会形成很大的含有大量的空气的空腔，依然不可避免的发生喷炉或炸炉事故。

工业化合成碳化硅的山形炉没有端墙10、也没有侧墙，只是一个堆成小山形的料堆，透气性好，比较适合合成碳化硅，如何能将其透气性好的优势再次用于生产碳化硅，并同时能回收利用CO气体，而不发生炸炉事故，是本实用新型要解决的主要技术问题。

集气墙31一侧内置于封闭体内进行抽气，避免了采用炉罩的方式，需要在炉罩与反应体20之间预留出排气通道，排气通道内含有空气，抽气管道与这些含有空气的排气通道连接，使得空气一并夹带入收集的CO气体中而发生喷炉或炸炉安全事故。

基于上述问题，本实用新型还设置了充氮装置50，每次生产前，通过充氮装置50将氮气通入集气腔，再通过负压风机将集气腔内的气体抽出，实现了集气腔的氮气置换，避免了集气腔内的空气在生产过程中，被集气装置30一起抽出而发生炸炉事故。而且，置换时间更长的情况下，还能将反应体20内空气置换，集气墙31内的集气室312形成了一个气氛可控的排气通道，更有利于反应体20排气，

众所周知，合成碳化硅是一个排气的反应，如上，在反应体20外表面覆盖有不透气薄膜40，将不利于反应的进行，而且，国内外采用山形炉合成碳化硅多不考虑收集CO气体，或仅仅集中排放，正是基于上述认识，很少有人对山形炉采用以封闭炉体的手段收集CO气体，而且行业里普遍认识到，山形炉可以采用炉罩收气，但由于难免发生喷炉和炸炉事故，大大限制了其推广。

总之，解决炉体密封和特定的排气方式是利用山形炉合成碳化硅，并同时有效回收CO气体是问题的关键。

本实用新型采用覆盖不透气薄膜40，不透气薄膜40的前后边缘、左右边缘分别埋入了第一密封槽11、第二密封槽311，解决了密封的问题，保证反应体20内回收气体的空气含量小于安全阀值，采用内置集气墙31进行抽气，充氮装置50对集气墙31内设置的集气室312进行氮气置换，既能增强反应体20排气，又能解决外置抽气需要设置排气通道带来的夹带一定量空气进入CO气体中而引发炸炉的弊端，保证了反应过程的充分排气，解决了长期困扰行业的山形炉收气难的问题。

参见图1，进一步，炉芯21的截面为矩形，反应料22包括一部料221、二部料222、三部料223、四部料224，一部料221位于炉芯21的下方，一部料221的截面为倒立的梯形，二部料222位于炉芯21的上方，二部料222截面为矩形，三部料223为两组，位于炉芯21的两侧，三部料223的截面为矩形，三部料223的高度等于二部料222与炉芯21高度之和，四部料224位于二部料222的上方，四部料224为梯形。

参见图1，进一步，一部料221自上而下由四层不同厚度的反应料22构成，四部料224自上而下由不同厚度的两层反应料22构成，四部料224的下层为梯形，四部料224的上层覆盖与四部料224的下层之上，四部料224的上层的截面成伞形。

上述布料方式是基于方便可行的筑炉而设计，实际的生产中，只需要一台天车就能完成筑炉。

还提供了一种环保节能山形碳化硅冶炼尾气回收方法，包括以下步骤：

步骤一：在两个端墙10与两个集气墙31围城的区域内的地面上平铺第一层保温料23，在第一层保温的中部留出截面为倒立梯形的第一空腔，在第一空腔内自下而上依次铺入四层一部料221；

步骤二：将两个截面与三部料223截面相同的隔料板分别置于一部料221上方的左右两侧，并在两个隔料板之间的间隙内自下而上依次铺入石墨粉、二部料222，石墨粉形成炉芯21，再将直流电正极端12、直流电负极端13分别与炉芯21两端连接，并在隔料板相对的两侧铺设第二层保温料23；

步骤三：取掉两个隔料板，两个隔料板腾空后形成的两个第二空腔，将三部料223分别装入两个第二空腔中；

步骤四：在三部料223、二部料222的上方自下而上依次铺设两层四部料224，在四部料224的外表面铺设第三层保温料23；

步骤五：铺设不透气薄膜40，将不透气薄膜40的前后边缘埋人第一密封槽11，将不透气薄膜40的左右边缘埋人第二密封槽311；

步骤六：将集气支管32与集气主管连接，将集气主管与负压风机连接。

采用本实用新型装置生产碳化硅的反应过程：接通电源，炉芯21加热一部料221、二部料222、三部料223、四部料224，以炉芯21为中心，一部料221、二部料222、三部料223、四部料224由内而外逐步反应形成碳化硅结晶筒，反应产生的气体从反应料22和保温料23之间的孔隙扩散出，然后由依次通过透气层、透气孔313、集气腔、集气支管32，集气主管，最后收集。

保温层也可采用正常反应料22，保温层的位置，由于温度达不到反应温度，因此，这个位置的反应终止，用作保温层的反应料22循环使用。

本实用新型实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。