» » Питание печей водородом
05.02.2017

Водород подается в трубы печи из питающей водородной магистрали через патрубки, врезанные сверху в разгрузочные концы труб, и выходит через патрубки, врезанные снизу в загрузочные концы труб.
Иногда с целью экономии водорода его пропускают последовательно через несколько труб с промежуточной осушкой водорода при переходе из одной трубы в другую. Однако это создает неоднородные условия восстановления в связи с тем. что по мере перехода из трубы в трубу уменьшается скорость прохождения водорода, что сказывается на зернистости получаемого вольфрамового порошка.
Более рациональной является система параллельного пропускания водорода через все трубы с одинаковой скоростью, с последующей его регенерацией после выхода из печей и с возвращением обратно в водородопровод; это позволяет значительно снизить расход водорода.
Для регенерации водорода патрубки, выводящие отработанный водород из печных труб, присоединяются к собирающей водородной магистральной трубе, проложенной, например, под краем стенда (стола), на котором размещены восстановительные печи (рис. 40).
Из собирающей магистрали водород насосом подается в систему очистки.
Питание печей водородом

Для предотвращения попадания воздуха в собирающую магистраль через концы печных труб при открывании их во время загрузки лодочек может быть использован водяной затвор, для чего в собирающей водородной магистрали поддерживается постоянный уровень воды (см. рис. 40).
При таком варианте устройства собирающей магистрали проточная вода осуществляет первую стадию осушки отработанного водорода, конденсируя пары воды, выходящие из печи вместе с водородом.
После выхода водорода из печей в нем содержатся примеси влаги, кислорода и отчасти азота (последние за счет засасывания небольшого количества воздуха в печи). Небольшая примесь азота не имеет значения, поскольку вольфрам инертен по отношению к азоту.
Задача очистки отработанного водорода сводится к удалению примесей кислорода и воды.
Очистка от кислорода производится путем пропускания водорода через печь (лучше вертикальную), нагретую до 450—600°, наполненную катализатором. В результате кислород практически полностью превращается в воду, несколько увеличивая влажность водорода.
В качестве дешевого и эффективного катализатора для этой цели может служить порошкообразный сплав меди, никеля и железа примерного состава 77% Fe; 15% Сu; 8% Ni, нанесенный на крупку пористого шамота (в количестве 12—15% от веса шамота).
Для изготовления этого катализатора чистая прокаленная шамотная крупка пропитывается смесью растворов азотнокислых солей указанных металлов в нужных соотношениях. Смесь упаривается, высушивается, прокаливается на воздухе для разложения нитратов до окисей и затем в струе водорода при 450—600°. В результате образуется порошкообразный сплав указанного состава, распределенный по большой разветвленной поверхности пористой шамотной крупки.
После очистки от кислорода водород подается в газгольдер чистого водорода, а затем пропускается через осушительную установку. Очищенный и осушенный водород может поступать в водородопровод, питающий печи.
В этот же газгольдер подается и свежий водород из электролизных ванн, также прошедший перед газгольдером каталитическую очистку от кислорода.
В производствах небольшого масштаба и в опытных цехах для осушки водорода его иногда пропускают через соответствующие химические вещества, жадно поглощающие веду (например, крепкую серную кислоту, кусковые хлористый кальций и едкий натр, порошкообразный фосфорный ангидрид и т. п.).
Наиболее практичным и дешевым для производственных масштабов является способ пропускания водорода через баллон (колонну), наполненный силикагелем или алюминогелем.
Силикагель или алюминогель представляют собой высушенные высокодисперсные осадки гидроокисей кремния или алюминия; обладающие большой адсорбирующей способностью.
Активность этих осушителей поддерживается путем периодического их высушивания (продуванием через них горячего воздуха или подогревом их электронагревателем, помещенным внутри колонны).
На рис. 41 приводятся равновесные концентрации паров воды над различными осушителями при 20° что дает сравнительную оценку эффективности их действия.
Питание печей водородом

Рисунок показывает, что силикагель и алюминогель относятся к наиболее активным осушителям, не уступающим в этом отношении пятиокиси фосфора.
Иногда при длительном действии циркуляционной системы водорода отмечается появление следов сероводорода, фосфористого водорода, мышьяковистого водорода как следствие возможного наличия следов примесей серы, фосфора и мышьяка в исходном вольфрамовом ангидриде или в составе материала труб, лодочек для WO3 и т. д.
Для удаления этих примесей в очистительную систему рекомендуется включать сосуд с активированным углем.
При отсутствии на заводе электролитической установки по получению чистого водорода питание водородной цеховой сети может производиться из баллонов с покупным сжатым электролитическим водородом.
В этом случае для соблюдения правил техники безопасности рекомендуется располагать баллоны с сжатым водородом в специальной легкой пристройке снаружи здания. Отсюда водород из баллонов поступает через редукторы давления в цеховой трубопровод.
В цехах, потребляющих значительное количество водорода, необходимо соблюдать определенные меры для предотвращения возможности накапливания в помещении взрывчатой смеси водорода с воздухом («гремучей смеси»).
Во избежание накапливания водорода в помещении необходимо под потолком в самых верхних точках располагать выходные отверстия вентиляции.
При непрерывном выделении водорода, например из выходного патрубка восстановительной печи в случае отсутствия системы регенерации водорода, необходимо зажигать выделяющийся водород у конца патрубка после проверки на отсутствие взрывчатой смеси.
Постоянное пламя выделяющегося водорода свидетельствует о бесперебойном протекании водорода через печь и устраняет опасность его накапливания в помещении.
Все трубопроводы, подающие водород, и места соединения труб между собой и с печами, потребляющими водород, необходимо регулярно проверять на герметичность.