工艺效率（通用8篇）
工艺效率 篇1
中韩石化污水处理场废水处理过程中产生的污泥主要是活性污泥和含油污泥, 而活性污泥是指生化系统产生的剩余污泥, 含油污泥则是均质罐和浮选产生的底泥和浮渣, 这些污泥统称为“三泥”。正是由于这些“三泥”的产生, 才使得污水得以净化。由于“三泥”成分极其复杂, 性质差别较大, 脱水性能差, 处理具有一定的难度[1]。
1 污泥脱水工艺
污水处理场产生的污泥通过污泥泵送至污泥浓缩罐存储, 经重力浓缩后, 排出上清液, 浓缩后的污泥送入离心脱水机进行脱水。高分子絮凝剂和经重力浓缩后的污泥混合后由空心转轴送入转鼓后, 在高速旋转产生的离心力作用下, 立即被甩入转鼓腔内。高速旋转的转鼓产生强大的离心力把比液相密度大的固相颗粒甩贴在转鼓内壁上, 水由于密度较小, 离心力小, 因此只能在固环层内侧形成液体层。由于螺旋和转鼓的转速不同, 二者存在有相对运动 (即转速差) , 利用螺旋和转鼓的相对运动把固环层的污泥缓慢地推动到转鼓的锥端, 并经过干燥区后, 由转鼓圆周分布的出口连续排出;液环层的液体则靠重力由堰口连续“溢流”排至转鼓外, 形成分离液。离心脱水机具有可连续运行, 占地面积小, 卫生条件好, 管理方便等优点。中韩石化污水处理场使用的离心脱水机是意大利PIERALISI卧螺式离心机FP600 2RS/M。
2 絮凝剂加药点改造
影响污泥的脱水性能的因素主要是颗粒的大小、表面电荷水合的程度以及颗粒间的相互作用, 其中污泥颗粒的大小是影响污泥脱水性能的最重要因素, 而絮凝剂的使用能增大颗粒的大小, 中和代电性, 能使吸附水释放出来, 从而达到污泥脱水的作用[2]。
对于离心脱水机来说, 絮凝剂的投加好坏直接影响离心脱水机的运行效果。原加药点为进泥泵出口, 如图1所示。在生产过程中发现该絮凝剂加药点设计存在较大缺陷, 絮凝剂加药点离离心脱水机进料口较近, 絮凝剂和污泥没有经过充分的混合就直接进入离心脱水机, 降低了絮凝剂和污泥的充分接触混合反应程度, 造成离心脱水机运行效果差, 运行效率低。
为了提高絮凝剂和污泥的混合反应程度, 需要从以下两方面进行考虑, (1) 提高絮凝剂和污泥的混合反应时间; (2) 提高絮凝剂和污泥的混合强度。
考虑到污泥进料泵为螺杆泵, 螺杆泵转速慢, 污泥和絮凝剂混合液经过螺杆泵后既能增加混合强度又不会出现断链 (降解作用) 。因此将加药点提前至进泥泵之前, 通过进泥泵螺杆的搅动, 使絮凝剂和污泥混合充分。在离心机进口处采集污泥混合样品, 未经搅拌30s后污泥沉降效果如图2所示。由图2可以看出改造后污泥与絮凝剂混合较好, 污泥沉降姓提高。
为了验证改造后脱水效果, 取改造前后液相端浊度和泥饼含水率进行对比, 如表1所示, 改造后液相端浊度和泥饼含水率有较大改善。
3 浓缩罐加搅拌
污泥通过污泥泵送至污泥浓缩罐存储, 经重力浓缩后, 排出上清液, 浓缩后的污泥送入离心脱水机进行脱水。经过污泥浓缩罐浓缩后的污泥, 污泥经压缩沉淀作用后浓缩罐内上下污泥浓度不均匀, 浓缩罐底部污泥浓度很高。由于离心脱水机处理污泥是连续进行的, 随着处理过程的进行, 污泥浓度逐渐降低, 此时需要对加药量进行调整, 否则不但浪费药剂, 而且处理效果一般。为了改善浓缩罐污泥浓度不均的问题, 使离心脱水机操作更简单, 在浓缩罐底部增加工业风。处理前通过工业风对浓缩罐进行3~5min搅拌, 使得污泥浓度均匀。通过对浓缩罐加工业风搅拌后, 不仅减少了絮凝剂用量, 而且使得离心机运行更稳定。
4 结语
将加药口改至污泥泵进口前和增加工业风搅拌等工艺优化措施, 不但降低了泥饼含水率, 大大减少了絮凝剂用量, 而且使得离心脱水机操作简单, 运行平稳, 进而提高了污泥脱水效率。
摘要：针对中韩石化离心脱水系统运行效果差, 运行效率低等情况, 经过工艺优化, 使离心脱水机运行稳定, 效果良好, 提高污泥脱水效率。
关键词：优化,污泥脱水,脱水效率
参考文献
[1]曹宇, 王恩让, 等编.污水处理厂运行管理培训教程[M].北京:化学工业出版, 2005.
[2]唐受印, 戴友芝, 汪大翚, 等编.废水处理工程[M].北京:化学工业出版社, 2004, 4.
工艺效率 篇2
【关键词】温度；氮气浓度；钎剂浓度；传送链速度等；不同产品切换时间
在汽车空调制造中，经过钎焊加工生产的冷凝器、蒸发器芯体是汽车空调的核心部件。但同时在钎焊炉的产品加工环境要求较高，所以必须严格按照操作规程去做，并加强设备日常点检。否则会产生不同的焊接缺陷。
首先，钎焊炉是在氮气气氛的保护条件下，使用非腐蚀性钎剂对产品进行高温焊接，这里有几个必须注意的参数，1温度2.氮气浓度3.钎剂浓度4.传送链速度5.其他参数
一.温度 钎焊炉按照加工过程分区域 1-干燥区 2-高温区 3-冷却区。每个区域的温度不同，作用不同。
1.干燥区加温200±30℃产品表面异丙醇及内部加工油的挥发。干燥温度不可过高。一般在200℃以下。如超过250℃。铝表面会形成高温氧化物，这些氧化物很难被钎剂去除。
2.高温区1区500±30℃ 2区600±20℃ 3区630±10℃ 4区615±5℃ 5区615±5℃ 6区615±5℃在此区间。钎剂融化，使产品焊接成型，温度过高，焊缝易形成气孔。温度过低，钎剂没有充分熔化，缝隙不能被填满。
3.冷却区，芯体风冷降温，为产品出炉、操作人员接活准备，出炉温度为略高于常温。
二.氮气浓度设定直接关系焊接质量，氮气环境的目的是隔离氧气，避免产品氧化。氮气在炉内最关键的钎焊段流入而流向炉的入口和出口处。以此防止炉外杂质气体的侵入。炉内的氧含量越低越好，由于钎焊炉进出口是相对开放的（用于进出工件），因此氧的混入是不可避免的。氮气浓度太低会直接影响焊接效果，造成产品表面及内部氧化发黑。所以控制在适当的范围即可。此工作可通过氧气分析仪数据（酸素值：<50ppm）观察，氮气入口阀门控制输入流量。
三.钎剂浓度，铝钎焊就是利用熔点比母材低的铝和铝合金作为钎料，经加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态铝钎料来润湿母材，填充接头间隙并和母材相互扩散，将焊件紧密牢固的连接在一起。钎剂是助焊剂与异丙醇按照一定比例调和而成倒入压力罐，然后手工使用喷枪喷涂在芯体表面，接头部位需要特殊涂抹。产品进炉后，异丙醇挥发，钎剂残留在芯体表面，参与焊接，助焊剂少，焊接不良也会造成焊缝未填满，助焊剂多，形成结晶或翅带过烧，影响外观。在作生产准备时，钎剂附着量需要进行首件检查，芯体干燥后钎剂残留量一般在8.5±4g/台。如果重量不符，需调整喷枪压力直到合格。
四.传送链速度，速度快焊接时间短，生产效率高。速度慢焊接时间长，相应效率低。但是并不是焊接时间越长越好，对于翅片来说，由于翅片较薄过度高温加热或造成翅片卷曲变形（过烧）。同时链速过快，可能造成钎剂熔化不充分，焊接不良。尤其层流板之间如果焊接不充分，可能造成泄漏隐患，对于空调，这是大的质量缺陷。所以必须根据产品类型、特征设定适合的链速。对于两个基本产品类型蒸发器芯体（PAF）和冷凝器芯体（MFC）必须使用不同的链速进行加工，MFC体积大但较薄，链速较快，PAF体积小且较薄设定链速稍慢。一般根据产品外形尺寸特征设定PAF链速范围480～600mm/min，MFC链速范围880～960mm/min。
五.其他参数：1）为保证焊接效果，设定产品间距也很重要，一般来说MFC尺寸较大，焊接时需要吸收较多的热量，所以产品间间距适当加大。而PAF尺寸相对较小吸收热量少，相邻两件间距适当缩短，而且同时两件并排进炉。经过反复实验，最终设定两种产品间距参数：MFC：560mm±50mm PAF：435mm±50mm。
2）导件数量的设定：在产品进炉前，为了均匀炉内的温度，避免局部温度差异造成产品焊接不良，需要使用预加热件平衡炉温。一般用报废的产品（铝制），在产品前20排 产品后10排排列，一般进炉件首尾两端的产品焊接不好，往往都是省略了这个环节。
钎焊炉效率提高：由于NB钎焊炉价格较高，一般空调企业在进行规划产能时，只配备1台钎焊炉，所以一般生产时，炉温不变，调整链速分别进炉加工PAF、MFC。而进行品种切换很耽误时间，对于多品种生产钎焊炉成为产能瓶颈。为此提高产量，又不影响质量，需要从钎焊炉结构考虑，钎焊炉最重要的加工过程是在高温区的焊接，其后的冷却过程是辅助过程，对质量没有影响，所以想要提高效率必须从高温区之后的过程想办法。但需要人工对整个过程进行控制。
生产阶段计时控制方式：从最后一件产品进入钎焊炉后，操作人员开始记时，产品入口到冷却区的时间（时间=相应距离/当前件链速），时间到后开始进入下一个品种产品。节省的时间为冷却区到出口距离/后进件设定的链速。以上方法实施后可提高钎焊炉加工效率15%。按照目前接炉区4000mm冷却区5050mm长度，及链速480～960mm/min计算，每次可节省时间9～19分钟。
通过对钎焊炉生产环节的研究，发现设备的加工质量与实际产品状态密不可分，只有根据不同产品设定不同的参数，才能取得满意的质量效果。同时要求操作人员必须严格按照操作流程，才能把钎焊炉的作用发挥到最佳状态。
参考文献
[1]魏东.NB式全自动氮气保护钎焊炉的结构及含氧量的控制.机械设计与制造，2007.03辽宁省机械研究院有限公司，沈阳
提高吸附-吸收工艺油气回收效率 篇3
关键词：吸附-吸收工艺,油气,回收效率
车用汽油的成分比较复杂, 主要是烷烃, 从碳四到碳十二, 以碳五到碳九为主, 其中的轻组分具有很强的挥发性, 油品灌装过程中, 一部分轻烃组分汽化挥发至大气中, 将油品灌装过程中挥发的油气进行回收, 不仅可以减少油品数量损失和环境污染, 还能消除安全隐患。
1. 吸附-吸收工艺简介
吸附-吸收工艺包括油气收集和油气处理两个过程:油气回收鹤管对密闭油罐中挥发油气进行收集属于收集阶段;收集的油气通过管线经气液分离罐进入吸附罐和喷淋塔, 油气经过吸附、解析和吸收属于处理阶段。
吸附-吸收工艺是利用吸附剂将油气中的烃类组份吸附在其表面, 将烃类组份与空气分离, 当吸附剂吸附饱和后通过降压解析进行再生, 利用真空泵对吸附罐抽真空, 吸附罐压力下降时吸附剂失去吸附能力 (真空度越低, 吸附剂吸附能力越差) , 此时烃类组份脱离活性炭表面, 雾状烃类组份在喷淋塔中用车用汽油进行吸收, 从而将烃类组份回收, 具体流程如图所示。
2. 影响回收效率的因素
吸附剂的选用、活性炭吸附油气数量、活性炭吸附次数、活性炭温度、吸附罐真空度等因素对整个装置的回收效率都有重要的影响。
(1) 吸附剂的选用
本装置使用的吸附剂是活性炭, 活性炭的特性是表面积很大, 因此具有很强的吸附作用, 与其它吸附剂相比, 它主要具有以下三个优点:
①因为它具有很大的表面积, 因此可以吸附更多的烃类分子。②对热量的吸附强度一般要低于其它吸附剂, 因而比较容易解析, 使用的能耗也较低。③活性炭吸附法能够吸收低浓度的油气, 使油气浓度控制范围较大, 满足不同数量货位同时灌装油品。
(2) 活性炭吸附油气数量
每次活性炭吸附油气数量越少, 油气在活性炭滞留时间也就越长, 油气的吸附效果亦越高;反之, 吸附效果越低。
(3) 活性炭吸附次数
活性炭吸附率随吸附循环次数增加而降低, 原因有以下几点:
①吸附的油气中所生成的高分子物质在活性炭中不断蓄积, 在吸附热的作用下, 吸附物质通过化学反应, 活性炭中的有效孔隙被堵塞, 活性炭吸附表面积逐渐减少。
②吸附解析过程中不能将所有油气解析出来, 随着循环使用次数的增多, 活性炭将不断聚积烃类组份, 使得活性碳吸附功能不断下降。
(4) 活性炭温度
油气进入吸附罐后, 油气中烃组分被活性炭吸附的过程是一个放热的过程。因为在灌装过程中排放的油气体积较大, 而活性炭的导热能力比较低, 这样吸附热使热量不断蓄积致使吸附床层温度剧烈上升。吸附热对油气回收装置的不利影响有二:
①碳床温度上升对活性炭的吸附性能的影响是直接的, 造成吸附率下降, 直接使活性炭使用寿命缩短。20℃时活性炭的油气吸附率为34%, 活性炭在30℃时其吸附率却只有30%。②当活性炭床温度不断上升至活性炭的自燃点时, 则有发生爆炸引起火灾事故的可能。所以必须降低吸附罐进气温度, 提高活性炭床的吸附效率和安全性。
(5) 吸附罐真空度
吸附罐真空度越高, 活性炭的吸附能力越低, 活性炭的再生效果越好, 油气的吸附效率越高;但不能为了提高吸附效果, 将真空度一直提高, 本装置使用的真空泵运行20min可使吸附罐压力降至3KPa, 但将吸附罐压力降至2KPa需用80min, 虽然提高了吸附效果, 但吸附效率大幅降低。
3. 提高回收效率方案
(1) 油气在碳床的停留时间建议在10s以上, 本装置设定吸附罐单次吸附油气混合物为140m3, 保证回收效果的同时, 也不会影响回收速率。
(2) 定期进行深度解析, 即用真空泵对吸附罐进行长时间抽真空, 单个吸附罐深度解析时间不少于90min, 目的是为了将活性炭中聚积烃类组份全部解析, 本装置每月进行一次深度解析。
(3) 活性炭在使用前进行钝化处理, 活性炭通过48小时不间断进行吸附-再生操作, 经过钝化处理后活性炭活性降低, 在正常吸附过程中碳床不再产生较高的吸附热, 防止堵塞活性炭中的有效孔隙。
(4) 在满足生产运行的前提下, 尽可能增加真空泵运行时间, 本装置真空泵运行时间为25min。
4. 效果检查
(1) 装置回收油量统计
小组在对2016年1月-3月油气回收装置回收油量统计汇总的基础上, 将油气损失进行分类, 并绘制油气损失排列图。
小组对2017年7-9月份油气回收装置回收油量统计及柱状图如下:
从7-9月回收油量统计情况来看, 油气回收装置平均每次脱附回收油量由8.1Kg提高至13.8Kg。
(2) 装置出口油气浓度对比
2015年与2016年油气回收装置出口油气浓度检测数据对比:
从第三方检测机构的测试数据可以看出, 装置出口油气浓度2016年较2015年有明显下降。
5. 存在的不足
(1) 活性炭每次吸附解析的时候, 活性炭都会大量粉化并有大量活性炭孔隙被堵塞死亡, 初期使用活性炭油气回收装置时排放的尾放均能合格达标, 但是中后期由于以上原因尾气便会超标。
(2) 活性炭其机械强度低、制造费用大、填充难度大且填充设备体积大。
(3) 装置使用真空泵等很多泵阀操控, 日常维护费用高。
(4) 只采用活性炭吸附-吸收作为油气回收方式, 装置运行的开始阶段尾气排放可以达标, 但是中后期由于各种原因尾气排放会超标, 所以从环保角度出发需要对装置尾气浓度进行定期检测。
(5) 吸附法一般用于油气浓度较低的油气回收, 较小流量的混合气体处理, 而从油罐车回收的混合气体的由气体积分数最大可达到50%, 如果流量较大时活性炭吸附能力下降, 因此, 在无法改变装置工作的情况下, 需降低活性炭吸附油气数量。
6. 结束语
油气回收工艺是一项新兴的工艺, 现在环保要求较高, 环保达标压力较大, 油品储运企业必须认真选择适合的油气回收工艺, 吸附-吸收工艺是一种技术成熟的油气回收工艺理应得到大力推广运用。在工艺操作过程中找到装置运行的平衡点极其重要, 油品储运企业要不断探索装置的运行规律, 总结出适合本单位的操作方法, 以提高吸收效率、延长装置使用寿命。
参考文献
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[6]黄维秋, 吕爱华, 钟璩.活性炭吸附回收高含量油气的研究[J].环境工程学报, 2007, 1 (2) :73-77.
影响硅片倒角加工效率的工艺研究 篇4
在半导体晶圆的加工工艺中, 对晶圆边缘磨削是非常重要的一环。晶锭材料被切割成晶圆后会形成锐利边缘, 有棱角、毛刺、崩边, 甚至有小的裂缝或其它缺陷, 边缘的表面也比较粗糙。而晶圆的构成材料如Si、Ge、In P、Ga As、Si C等均有脆性。通过对晶圆边缘进行倒角处理可将切割成的晶圆锐利边修整成圆弧形, 防止晶圆边缘破裂及晶格缺陷产生, 增加晶圆边缘表面的机械强度, 减少颗粒污染。同时也可以避免和减少后面的工序在加工、运输、检验等等工序时产生的崩边。倒角后的晶圆由于有了一个比较圆滑的边缘, 不易再产生崩边, 使后面工序加工的合格率大幅提高。在抛光工艺中, 如果晶圆不被倒角, 晶圆锋利的边缘将会给抛光布带来划伤, 影响抛光布的使用寿命, 同时也影响到产品的加工质量 (如晶圆的划道) 。如硅晶圆除用于太阳能电池制造还常用于制造集成电路。晶圆在制造集成电路的多个工序中, 需要多次在1000多度的高温中进行氧化、扩散和光刻。如果晶圆边缘不好, 如有崩边、或边缘没有被倒角, 升温和降温的过程中, 晶圆的内应力得不到均匀的释放。在高温中晶圆非常容易碎裂或变形, 最终使产品报废, 造成较大的损失。由于晶圆边缘不好, 掉下来的晶渣, 如果粘在硅晶圆的表面, 将会给光刻工艺的光刻版造成损坏, 同时造成器件的表面有针孔和曝光不好, 影响产品的成品率。同时, 通过边缘倒角可以规范晶圆直径。通常晶圆的直径是由滚圆工序来控制的, 由于滚圆设备的精度所限, 表面的粗糙度和直径均无法达到客户的要求, 倒角工序能很好的控制晶圆直径和边缘粗糙度。晶棒滚磨后, 其表面十分粗糙, 在后续的传递和切割过程中, 边缘损伤会因为机械撞击向内延伸, 晶圆切割成型后, 边缘存在一圈微观的损伤区域。
在今年的目标责任书中, 今年产量比去年增加30%, 此外, 在今年的生产加工中, 多次由于倒角设备故障及检修影响整个生产线的进度, 在不增加设备的情况下, 如何挖掘现有设备及人员的潜力, 提高倒角加工效率, 是个重要的研究课题。
二、实验原理
目前国内半导体材料加工厂家, 大多使用的设备是日本东精精密产的W-GM系列倒角机和大途株式会社的WBM系列倒角机, 普遍采用八英寸倒角砂轮。当前国内倒角机设备使用的磨轮从制造方法上分主要有两种类型:一种是电镀法的磨轮;一种是烧结法的磨轮。电镀法的磨轮主要是美国生产的Diamotec和Nifec等, 烧结法的磨轮主要有日本的Asahi (SUN) 、KGW等。
倒角工艺主要是根据倒角设备的情况和所使用的磨轮磨削材料的粒度选定合适的磨轮转速、硅片转速、硅片去除量、倒角圈数、磨轮型号、切削液类型、切削液流量等来生产出满足客户需求的产品。倒角机用于对晶圆边缘进行磨削, 晶圆通常被真空吸附在承片台上旋转, 通过控制晶圆运动, 由带V型槽的砂轮高速旋转对晶圆边缘进行磨削。
我们单位自动倒角机最多的是大途株式会社的WBM-2200倒角机, 其加工步骤是:取片→测厚→对中→移载到倒角吸盘→倒角→移载到甩干吸盘→甩干→测直径对位→放回花栏。其中取片、测厚、对中、移载、等加工步骤时间是比较固定的, 只有倒角和甩干时间是可以进一步挖掘潜力的。所以我们从这两方面进行分析。为了实验方便, 我们只选用带一个参考面的晶圆进行分析。
三、实验部分
1设备和仪器
WBM-2200倒角机, 秒表。
2原材料
2、3、4、5英寸硅切割片, 2寸晶圆主参16mm, 3寸晶圆主参22mm, 4寸晶圆主参32.5mm, 5寸晶圆主参42mm, 厚度260um~620um, 晶片TTV值不大于10um, Warp值不大于30um。
槽半径127um~228.6um (22°、11°) 的金刚石倒角砂轮。
3实验过程
利用不同尺寸的晶圆, 不同的倒角吸盘转速, 不同甩干程序对晶片进行倒角, 并记录加工100片的总时间。
四、结果与讨论
1在相同的倒角清洗甩干程序 (即图2所设程序) 时, 加工100片晶圆的实验数据为:
分析表1数据可知, 在相同的清洗甩干程序下, 2寸、3寸、4寸、5寸吸盘转速在15mm/s和18mm/s时, 每百片加工时间基本一样。在5寸吸盘转速12mm/s时时和加工5寸 (11°) 时才需较长时间。我我们做了一下统计:
步骤1:机械手从甩干台取片→测直直径→放回花栏→取下一片→测厚、对中中时间为21.6s;
步骤2:机械手从对中取片到放到倒倒角吸盘时间32.3s;
步骤3:机械手从倒角吸盘取片放到到清洗甩干台上时间28.6s。
因此只有在5寸吸盘转速12mm/s时和和加工5寸 (11°) 时平均每片倒角加工时时间为42.3s、92.75s、78.2s、68.6s, 此时时均大于步骤1、2、3所需时间。此时提高高吸盘转速, 可提高加工效率。其他加工工情况均不能提高加工效率。
此外选用合适的磨轮转速, 还需要要全方面的考虑。在相同磨削量的情况下下, 提高磨轮转速, 可以降低硅片在磨削削时的受力, 所以不仅提高了磨轮的使用用寿命, 也降低了磨削后在硅片上残余的的机械应力和硅片磨削表面的粗糙度, 但但磨轮转速的提高, 同样也增加了磨削时时产生的热量, 使磨削区的温度升高, 而而温度的升高, 使硅材料的抗拉强度显著著下降, 也影响了单晶硅的组织结构, 增增加了磨削区域残余的热应力, 且温度的的升高, 降低了磨轮金刚砂粒的硬度, 也也使磨粒与磨削材料之间产生扩散磨损和和粘接磨损, 使磨粒迅速钝化, 降低了磨磨轮的使用寿命, 也使磨削时磨削表面出出现浅坑或沟痕, 增加了表面粗糙度。同同时磨轮转速的提高也降低了磨轮轴的使使用寿命, 且提高磨轮转速时若磨轮安装装动平衡不好时磨轮轴在磨削时的轴向和和径向跳动量也会增加, 不利于加工出光光滑的表面。所以, 磨轮转速的选择原则则是在保证磨削区域温度不影响硅片和磨磨粒性能和磨轮轴寿命的情况下尽可能选选择高的转速。磨轮在一定转速下磨削区区域的温度又与磨粒粒径、磨削量、磨削削液流量有关系。
2在相同的倒角吸盘转速时
从图2所示的倒角清洗程序中, 清洗洗部吸盘干燥时间和加载晶圆后甩干 ( (下面干燥干燥时间) 分别为9s和10s, 再结合上面分析, 若适当调整我们得到下面数据 (以2寸晶圆加工) , 见表2。
从表2可知, 在清洗部吸盘干燥时间和加载晶圆后甩干 (下面干燥干燥时间) 分别为7s和8s时 (24h为2805片) , 6s和7s, 5s和6s, 4s和5s百片加工时间为3080s左右 (此时步骤1、2、3为限制加工效率的因素, 均不可调, 影响机器和轴承寿命) , 比清洗部吸盘干燥时间和加载晶圆后甩干时间分别为9s和10s (24h为2498片) 时, 缩短400s, 在一天 (24小时) 的加工中可提高300片, 每月 (30天) 产量可提高7200片。此外在清洗部吸盘干燥时间和加载晶圆后甩干时间分别为4s和5s时, 晶圆开始有机械手把晶圆放入花栏中失败和甩不干现象, 不利于加工和检查。故应根据晶圆尺寸的大小和冷却水的情况适当调节清洗部吸盘干燥时间和加载晶圆后甩干时间, 比如在加工4寸晶圆时可以把清洗部吸盘干燥时间和加载晶圆后甩干时间设为7s和8s。
结语
由以上分期可知, 我们在实际加工中应根据晶圆的实际情况作合理的程序设定。此外, 在我们实际工作中最重要的根本因素是人。我们研究设备最优的加工效率, 归根结底是要解放人的双手, 充分调动人的积极性, 改变人的精神状态, 只有同事们的热情得到了充分的发挥, 我们的事业才会生机勃勃, 大有可为。
倒角工艺的制定需要考虑各个方面的因素, 需要根据设备能达到的状态和客户需求来选择出最佳的工艺参数, 也要根据设备状态选用合适的磨轮, 以达到最佳的倒角效果。
摘要：本文通过分析倒角边缘磨削原理, 利用不同尺寸的晶圆, 不同的倒角吸盘转速, 不同甩干程序对晶片进行倒角程序加工并统计其加工时间, 进而分析不同加工条件对倒角边缘磨削加工效率的影响, 从而进行最大的改善、优化和提升。
关键词：倒角边缘磨削,晶圆尺寸,吸盘转速,甩干,磨削效率
参考文献
[1]康自卫, 王丽.硅片加工技术[M].北京:化学工业出版社, 2010.
[2]张厥宗.硅单晶抛光片的加工技术[M].北京:化学工业出版社, 2005.
工艺效率 篇5
1 电火花加工工艺
电火花加工的实现主要借助热融化逐渐对加工材料进行腐蚀, 这一特点决定了加工速度的缓慢。因此, 实际加工操作时仅将一些精铣比较困难的部分利用电火花加工, 以达到提高其加工效率的目的。但绝大多数情况下, 即便先对零件进行粗加工, 但采用电火花加工仍花费不少时间。那么从加工工艺角度分析, 怎样提高电火花加工效率呢?
1.1 结合实际选择合适工艺
电火花加工工艺有多电极更换成形工艺、单电极直接成形工艺之分, 因此, 在确定加工工艺时应综合考虑零件表面粗糙度、加工精度及速度要求, 以选择最佳的电火花加工方法。其中当零件比较简单且型腔精度要求不高时, 使用单电极直接成形工艺, 一定程度上可提高加工效率。而零件对加工精度要求较高时应使用多电极更换成形工艺进行加工, 即利用粗加工电极将大量材料去除, 而后利用精加工电极进行精加工处理, 如此可提高加工效率。
1.2 采用适当的电极材料
电极材料会给放电效果产生直接影响, 进而影响电火花加工效率, 而且电极材料还会影响零件表面的粗糙程度。因此, 进行实际加工操作时应结合加工要求选择合适的电极材料。通常情况下, 石墨电极与紫铜电极的应用率比较高, 但其各有优缺点。例如, 紫铜电极加工状态相对稳定, 而且得到的型腔轮廓比较清晰, 但加工表面较为粗糙。而石墨电极比较适合应用在高速粗加工中, 而且损耗相对较低, 但放电不够稳定, 时常出现电弧放电现象。总结以往的电火花加工经验, 零件大型腔加工时使用石墨电极, 加工效率相对较高。部分加工人员由于习惯使用石墨电极, 结果对于一些加工表面要求比较高的零件而言, 则需要进行多次的加工, 一定程度上影响加工效率的提高。因此, 使用电火花加工零件时应根据零件加工要求, 选择合适材料的电极。
1.3 电极缩放量应适当
电极缩放量会给加工效率产生影响, 而且不同的加工方式电极缩放量存在一定的差异。电火花加工方式包括不平动与平动两种, 其中不平动加工方式的加工尺寸受精加工控制的影响较大。该种方式下精加工时电极缩放量的确定需要考虑电参数、以及合理的火花间隙, 通常情况单侧可选择在0.02-0.06mm范围内。进行粗加工时确定电极缩放量时, 应考虑为后期的精加工预留合适的余量, 以及加工速度等, 此种状况下单侧可选择0.15-0.25mm范围。利用平动方式进行加工时, 平动量、电极缩放量以及放电间隙参数会影响加工精度。考虑到平动量可进行调节, 以精准把握加工尺寸, 而且当进行精加工操作时可适当调大电极缩放量。总之, 需要清楚地认识电火花加工时电极缩放量的确定应结合加工需要而定, 盲目的增加电极缩放量会取得适得其反的效果。
2 加工机床的调整
电火花加工过程中加工机床的诸多参数会给加工效率产生影响, 因此, 可从电参数调节、加工流量控制、平动加工的确定等内容入手, 对机床进行调整, 以实现加工效率的提高。
2.1 合理调节电参数
电火花加工零件时, 对电参数进行合理调整, 不仅可提高加工效率, 而且还能提高加工质量, 因此, 应结合零件加工要求, 对电参数进行合理调整。从当前来看, 一些数控电火花加工机床中存储了较多的电参数, 加工时只需进行选择即可, 其余工作由机床自动控制, 不仅减少了人工劳动量, 而且一定程度上提高了加工效率, 但进行大面积、大锥度以及深孔加工时学需要人为地对电参数进行调整。在进行调整时应注重考虑:一方面, 充分考虑抬刀速度、放电时间以及抬刀高度等, 尤其在加工相对稳定状态下, 调高电流、降低脉冲间隔, 适当减少抬刀幅度与动作可实现加工效率的提高。另一方面, 如加工时的稳定性较差, 应选择合理的脉冲间隔, 增加抬刀频率。
2.2 严格控制加工留量
电火花加工一般分为多个段进行, 不同段之间应留有一定的加工留量。考虑到加工留量与加工效率之间存在一定的关系, 因此, 为实现加工效率的提高, 应严格控制加工留量。通常情况下, 将加工留量适当地减少, 可提高电火花加工效率, 这一现象在精加工面积大的零件时较为明显。针对数控电火花加工机床可能会自动给出加工留量, 不过为进一步提高加工效率可对机床生产的加工留量进行人为地修改。
2.3 平动加工的选择
对数控电火花加工机床而言, 平动加工是比较重要的加工方法, 而且加工机床不同平动加工的方式也存在一定的差异。例如, 部分加工机床的平动加工方式有伺服平动与自由平动之分, 其中进行浅表加工使用自由平动, 可提高排屑效果, 实现加工效率的提高, 但自由平动不宜用于深度加工, 而进行深度加工时使用伺服平动可提高加工效率。因此, 为提高电火花加工效率, 应选择合理的平动加工方式。
3 电火花的加工操作
研究表明, 电火花加工操作注意一些细节问题可提高加工效率。利用电火花加工操作时应注重以下两方面问题。
3.1 严格控制重复定位质量
电火花加工一般需要多个电极参与其中, 不可避免地需要重复定位。在精加工中重复定位质量给加工效率产生的影响较为明显。例如, 第一个电极对准深度出现较大偏差时, 会影响首次加工质量, 给第二次加工产生影响, 导致加工效率的低下。因此应采取措施确保重复定位的准确性。进行重复定位时电极和工件接触感知定位以及间接定位法比较常用, 其中前者操作难度较小, 但容易因定位精度无法满足要求而延长加工时间。间接定位法可有效减少误差的出现, 例如, 采用基准球进行间接定位时在减少误差的同时, 为分中的实现提供较大便利, 尤其缩短了电极位移, 避免了时间的浪费。另外, 加工多个工件时只要完成一次基准球分一次中便可, 有效的节省了时间。
3.2 确保冲液的合理性
利用电火花加工零件时为给电蚀物等的排除提供方便, 应提高加工屑的排出效率, 因此, 选择合理的冲液方式显得尤为重要, 以确保加工作业的稳定性, 实现加工效率的提高。另外, 进行抽油或冲油操作时, 将冲油压力适当提高会促进加工速度的提高, 不过应将压力控制在合适范围内, 否则会影响加工效率的提高。
4 结束语
生产制造行业的蓬勃发展, 促使一些生产企业对各种类型零件的需求不断增加, 电火花加工被广泛应用于一些零件的加工中。考虑到电火花加工比较缓慢, 因此, 为更好地满足零件加工要求, 总结不同零件加工经验与技巧, 并积极探讨提高电火花加工效率的有效策略, 为提高点火花加工效率奠定坚实的基础, 进一步推动我国生产制造行业迈向新的发展台阶。
摘要：电火花加工是模具制造行业应用率较高的工艺方法, 一定程度上提高了零件的加工质量, 但电火花加工速度相对缓慢, 怎样提高电火花加工效率成为业内关注的热点。文章从电火花加工工艺、电火花加工机床调整以及加工操作三方面对提高电火花加工效率进行探讨, 以供同行参考。
关键词：电火花,加工效率,工艺探讨
参考文献
[1]李建原.提高成形电火花加工效率的工艺探讨[J].机械, 2014, S1:96-100+127.
[2]蒋毅.微小孔电火花加工过程控制系统的研究[D].上海交通大学, 2011.
[3]张勇, 赵航, 张广玉, 等.微细电火花加工系统及其工艺技术[J].中国机械工程, 2008, 5:526-530.
[4]杨青照.电火花加工抬刀的自适应控制研究[D].北京建筑大学, 2014.
提高钻塞工艺效率的实践及认识 篇6
关键词：钻塞一次成功率,机械钻速,技术配套,应用
1 钻塞施工现状
目前, 作业现场钻塞基本上都使用螺杆钻具钻塞。随着开发时间的延长, 受井况不断恶化、螺杆钻检测手段落后等因素影响, 有继续走低的趋势, 且一次钻塞成功率很低, 严重影响了施工效率。针对这种情况, 对影响钻塞施工的因素进行了细致分析, 加大了技术创新及工艺配套力度, 取得了明显效果。
2 影响钻塞施工的主要因素
2.1 螺杆钻效率的影响
对螺杆钻的性能无法真实检测, 导致一些不合格的螺杆钻入井, 并产生以下结果:虽然工作, 但无法达到正常工作参数, 效率低;工作一段时间后定子胶皮老化或其它部件损坏, 造成机械钻速慢或无进尺, 尤其在一些留塞过多或因井况原因不好钻的井, 这种状况更容易发生。
2.2 螺杆钻堵塞问题分析
在钻塞过程中, 堵塞螺杆钻的原因主要有以下几个方面;一是油管内壁垢皮多, 在下钻或钻塞过程中垢皮脱落造成堵塞螺杆钻;二是地面池内液体含固体颗粒太多, 未及时更换, 被再次吸入井内, 当换单根时间过长或因水泥车坏时, 油管内大量的固体颗粒沉淀, 造成堵塞螺杆钻;三是换单根洗井时间过短或水泥车排量小, 堵剂或砂粒悬浮在有限高度, 当停泵换单根时, 悬浮的固体颗粒就会因油套不平衡通过螺杆钻旁通阀进入油管内, 而后迅速沉淀堵塞螺杆钻。
2.3 操作因素的影响
一是水泥车排量小, 造成螺杆钻转速及工作压差均达不到理想状态, 因为螺杆钻的输出扭矩与螺杆钻所消耗的工作液压降基本成正比, 所以可通过压力表数据变化来反映井下螺杆钻的扭矩情况。二是钻压不够, 在正常钻进过程中钻压没有达到理想状态, 降低了钻头的破碎效率。由于在钻进过程中流进螺杆钻里的工作液排量是固定的。因此, 螺杆钻的转速基本上不变。
3 采取的对策
3.1 加强钻塞施工过程操作
(1) 对循环液的要求:循环液中所含的固相颗粒必须予以限制, 因为它会加速轴承、马达等的磨损而降低钻具寿命。固相含量不得超过0.5%, 如果超过0.5%, 钻具寿命将会降低50%。所以当循环池内的水比较脏时, 必须更换清水。
(2) 应重视钻头的选择:平底磨鞋钻头、菱形磨鞋与刮刀钻头各有其优缺点。对于纯钻灰塞或堵剂应优先选用刮刀钻头, 刮刀钻头可用于灰面有小件落物的井况。但刮刀钻头钻进时反扭矩大, 操作不容易掌握, 应少加压0.3~0.7 t。
(3) 制定钻塞计划前, 应详细了解所在井的井史井况, 在造斜段或变形段应谨慎下钻, 随时关注拉力计的显示, 切忌野蛮下钻、随意加压钻塞, 否则有损坏钻具造成事故的危险。
(4) 现场使用钻具时, 应避免钻具在无负荷情况下以大排量洗井液长时间驱动钻具工作;或在地面有管柱反转现象时仍以大钻压钻塞。这样会造成螺杆钻具内部或外部连接螺纹松动脱扣, 以致起钻重下或造成钻具落井事故。
(5) 司钻下放钻具时仍需控制下放速度, 否则如遇套管变形, 易把钻具损坏。在四寸套悬挂器位置更要小心, 试着缓慢下放, 若有遇阻显示, 加压0.5t正旋管柱可以通过。在螺杆钻下深超过2500 m或井温较高时, 应用冷水循环后再继续下钻, 以防定子膨胀抱死转子。
3.2 加强科技创新, 完善钻塞技术配套
3.2.1 地面循环沉淀过滤池
该池子容积为12m3, 池子内部用5mm钢板将其分割成了沉淀区和循环区两工作区。在施工中, 实现了水泥车上水管线与返出液管线的彻底分离, 避免了返出的固体颗粒被水泥车直接吸入井内的缺点。在沉淀区内安装了20目、60目、80目的三道滤网, 这样将沉淀区分割成了三个沉淀区块, 进行分区沉淀。该池子的结构特点是实行分级过滤, 延长了循环路线。
3.2.2 螺杆钻沉渣筒
螺杆钻沉渣筒主要由上下接头、外壳体及中心管组成。主要用于螺杆钻钻塞施工时, 防止油管内壁的垢皮脱落及钻塞时因工作液内固体颗粒含量过多发生沉淀而堵塞螺杆钻设计的。
4 现场应用情况
钻进时应注意以下三个环节:
(1) 钻压:正常钻进时, 钻压一般在0.5~1.0 t的范围内。控制适当的钻压可以达到最快的钻速。若钻压过大, 则钻头转动变慢或憋死不转, 使得钻速下降或无进尺。开泵时, 钻头应离开井底适当的高度 (0.5~2.0m) , 待循环通后, 再慢慢加上钻压, 不可猛放一次全加上。
钻压过大时, 钻头就会制动, 此时泵压比正常钻进时还要高5MPa以上, 而且螺杆钻憋死不转, 悬重也不回升, 无进尺, 这时应立即提升钻具, 重新下放, 加上适当的钻压。钻头制动时, 转子不转动, 洗井液从转子与定子的间隙中挤过去, 容易刺坏转子和定子。在操作上应注意尽量避免加过大的钻压。
(2) 排量与泵压:当钻头接进井底时, 准备一台400型 (或700型) 水泥车, 先用大约300 l/min的排量注入洗井液, 待地面温度较低的洗井液到达井底后, 再加大排量。正常钻塞时排量应保持在500~600 l/min, 用一台或同时用两台水泥车开泵, 可根据井的深度、泵压大小相应调整, 确定水泥车的排量, 排量也不可过大, 在钻塞或空转时, 排量过大也能造成钻具的损坏。
在水泥车的上水管线上装过滤网、出水管线装地面过滤器, 在井口与循环池之间的排水沟内挖个一米见方的沉砂池, 防止杂质进入井内。
(3) 换单根:每钻下一根, 上下划眼两次, 保证所钻井眼的畅通。因水泥屑在水中沉淀较快, 在接单根停泵之前, 应循环一段时间, 一般循环时间应不少于这次停泵到下次开泵的时间。连冲带钻的井段, 井中水泥碎屑较多时, 循环时间须适当延长, 完钻后应用大于井筒1.5倍容积的清水冲净井内全部碎屑。
5 结论与认识
(1) 做好三个配套。一是螺杆钻效率试验架, 做好螺杆钻的鉴定工作, 避免损坏、低效螺杆钻入井;二是配套压力表, 司钻可直接观察压力变化, 根据工作压差及时调整钻压;三是配套流量计, 监测水泥车的排量, 提高螺杆钻转速和固体颗粒上返速度, 从而提高效率、减少卡钻事故。
(2) 根据螺杆钻井下工作时间、检测效率绘制相同厂家同种规格螺杆钻工作时间—效率曲线, 掌握螺杆钻工作时间和效率之间的关系。
(3) 在井斜、螺杆钻效率相当, 塞面类型、排量、钻压等相同的工况下, 同处夹层位置, 测取不同螺杆钻最大机械钻速, 优选适用不同井斜、塞面类型的钻头。
(4) 在井斜、塞面类型、排量等相同的工况下, 同处夹层位置, 测取钻头不同, 螺杆钻效率相同的最大机械钻速, 优选钻头不同, 螺杆钻效率相同的钻压、工作压差等施工参数。
工艺效率 篇7
1 煤田钻探工艺
在煤田开采工程中, 钻探是必不可少的一个环节, 钻探质量直接关系着我国煤田资源的开发程度和利用效率。由此可见, 钻探对煤田开发具有重要的意义。经过多年的发展, 我国的钻探工艺逐渐成熟。具体来讲, 目前的钻探工艺主要包括以下几种。
1.1 金刚石钻探工艺
在煤田勘察中, 金刚石钻探工艺是一种比较传统的钻进技术。这种钻探工艺是以金刚石为主要碎岩材料。与其他钻探工艺相比, 金刚石钻探工艺不仅工作效率高, 钻探质量有保证, 而且钻探工艺的成本比较低, 同时, 孔内也不容易发生安全事故。另外, 在钻探过程中, 金刚石钻探工艺不受钻孔倾斜的限制, 可以在矿山的坑道和隧道等特殊区域施工。总之, 由于其具有独特的优势, 被广泛应用于煤田开采中。
1.2 空气洗井钻探工艺
空气洗井钻探工艺是一种含有冲洗介质的钻探技术。其中, 冲洗介质可以是压缩空气, 也可以是含有压缩空气的气体和液体的混合物。从类型上讲, 空气洗井钻探工艺又可以分为泡沫洗井钻探技术、粉尘洗井钻探技术、泥浆洗井钻探技术和雾化洗井钻探技术等。在实际应用过程中, 空气洗井钻探工艺具有很强的适应性, 能够在地质条件比较复杂的地方钻探。
1.3 冲击回转钻探工艺
冲击回转钻探工艺也是煤田勘探中一种常见的钻探工艺。它是将冲击式的钻探工艺与回转式的钻探工艺结合在一些而形成的一种新型钻探工艺。简单来说, 这种钻探技术是在回转式钻进技术的基础上外加了一个冲击锤。其工作原理是, 通过冲击器为钻具提供一定的冲击能量, 然后在冲击和回转的共同作用下钻进, 进而达到破碎岩石的目的。在具体工作中, 钻压、冲击频率和回转速等是影响冲击回转钻探工艺的关键因素。
1.4 反循环钻探工艺
反循环钻探工艺是一种新型的钻探技术。在钻探过程中, 先把一些冲洗介质放入钻孔中, 用这些冲洗介质在钻孔底部冷却钻头, 并清除岩粉, 然后冲洗介质再把岩粉从钻具的中心孔道中排到地面上, 以此实现反循环。在煤田钻探中, 这种钻探工艺不仅简化了钻探程序, 节省了施工时间, 而且还减轻了钻井对岩石和煤矿的损伤, 有效地保证了钻探质量。总之, 反循环钻探工艺已经成为了一种独立的设备和工艺体系, 它的出现将煤田钻探技术带入了新阶段。随着技术的进步, 反循环钻探工艺的类型有很多, 比如, 泵吸反循环钻探技术、射流反循环钻探技术和气举反循环钻探技术等。在将来, 反循环钻探工艺将会有更广阔的发展空间, 它的应用会越来越广泛。
2 提高煤田钻探效率的措施
经过多年的发展, 我国煤田钻探取得了不小的成绩。但是, 随着社会发展需求的不断提高, 对煤田钻探也提出了更多新的要求。为了顺应时代的发展潮流, 满足实际需要, 我们要采取一些措施提高煤田钻探效率。
2.1 选用合适的钻探工艺
我国地域辽阔, 煤田分布不均匀。因此, 在勘察和开采煤田时, 要因地制宜, 从实际情况出发, 选择合适的钻探工艺。在我国的西北地区, 煤炭资源丰富, 但是, 该地区气候比较干燥, 所以, 在开采煤田时, 要选择节约水资源的钻探工艺。采用空气泡沫钻探工艺, 将煤田钻探与地下水资源的勘探和开发有机结合起来。这样, 不仅保护了当地的环境, 还有利于提高煤田的钻探效率。
2.2 使用先进的钻探设备
在煤田钻探过程中, 钻探设备是其中的重要组成部分, 它的质量直接关系着钻探效率。因此, 要尽量使用一些性能较好的先进的钻探设备。比如, 在钻机方面, 可以使用车装钻机车, 它是一种多功能的钻机。它不仅可以满足泥浆钻机、压缩空气钻机和泡沫钻机等多种钻机的需要, 还具有工作效率高、机动性能好、钻孔的质量有保证和环境污染小等特点, 改变了过去散装钻机工作效率低的状况。
2.3 加强对煤田钻探的管理
在煤田钻探中, 要加强对钻探的管理, 这也能在一定程度上提高钻探效率。比如, 在施工人员方面, 要加强对他们的业务培训, 让他们熟练掌握各种钻探工序, 不断提高他们的操作水平、个人素质和业务技能, 从而提高钻探效率。在设备方面, 使用施工设备前, 先试验和检查相关设备, 保证它们在施工现场能够正常工作, 避免出现各种故障影响煤田钻探的速度。总之, 努力完善各项管理工作, 有利于提高钻探工作的效率。
3 结束语
综上所述, 煤田钻探可以为我国经济社会发展提供更多的煤炭资源, 对推动我国工业发展具有重大意义。但是, 煤田钻探是一项复杂的系统工程, 在具体钻探工作中, 要从实际情况出发, 选择合适的钻探工艺, 选用先进的钻探设备, 加强对钻探工作的管理, 不断提升钻探效率, 保证煤田钻探工作能够顺利进行。
摘要：随着社会的发展, 要不断加大对煤田的开采力度, 提高煤炭利用率, 使煤炭更好地为我国经济建设服务。目前, 我国煤田开采过程中还存在一些问题, 因此, 要选择适当的煤田钻探工艺, 不断提高煤田钻探效率。简要介绍了几种煤田钻探工艺, 并提出了提高煤田钻探效率的方法, 希望对今后的煤田开采工作有所帮助。
关键词：煤田,钻探工艺,钻探效率,钻探质量
参考文献
工艺效率 篇8
石灰石/石膏湿法脱硫工艺目前在我国燃煤机组烟气脱硫中已得到广泛应用, 世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异, 主要是使用石灰石 (CaCO3) 、石灰 (CaO) 或碳酸钠 (Na2CO3) 等浆液作洗涤剂, 在反应塔中对烟气进行洗涤, 从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史, 经过不断地改进和完善后, 技术比较成熟, 而且具有脱硫效率高 (90%~98%) , 机组容量大, 煤种适应性强, 运行费用较低和副产品易回收等优点。本文通过对各因素参数条件, 分析其对脱硫效率的影响, 从而优化系统运行、提高脱硫效率提供依据。
1 湿法石灰石/石膏脱硫工艺原理
该工艺 (如图1所示) 采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂, 石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液。当采用石灰为吸收剂时, 石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。在吸收塔内, 吸收浆液与烟气接触混合, 烟气中的So2与浆液中的碳酸钙进行化学反应、再通过鼓入空气氧化, 最终产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴, 经换热器加热升温后排人烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。
石灰或石灰石法主要的化学反应机理为:
其主要优点是能广泛地进行商品化开发, 且其吸收剂的资源丰富, 成本低廉, 废渣既可抛弃, 也可作为商品石膏回收。目前, 石灰/石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺, 对高硫煤, 脱硫率可在90%以上, 对低硫煤, 脱硫率可在95%以上。
2 影响脱硫效率的因素
经GGH降温后的原烟气进入吸收塔, 烟气中HCl、HF、灰尘等溶入浆液中, SO2、SO3被浆液内的水吸收生成H2SO3, H2SO3分解为H+和HSO3-, 然后与浆液中的CaCO3水反应生成石膏晶体, 改变浆液PH值。石灰石浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统喷淋而下, 且连续的向吸收塔内充入石灰石浆液, 维持吸收塔内浆液PH值在5~7之间, 以保证吸收塔的脱硫效率。
2.1 吸收塔浆液PH值
烟气中的SO2在吸收塔中被浆液吸收的程度直接关系到脱硫效率的高低, 然而浆液的P H值的大小起着重要性的作用。典型试验表明, 高PH值的浆液有助于SO2的吸收, 而低PH值的浆液有助于Ca2+析出, 二者互相对立。因此控制浆液PH值的大小, 对其脱硫效率有着重要意义。
浆液P H值的变化是个缓慢的过程, 不可能通过控制供给浆液马上达到理想的数据。随着煤质和负荷的变化, 随着烟气流量的递增, 脱硫效率下降。同样, 烟气流速提高, 烟气对喷淋浆液的浮力增大, 增加了烟气与浆液的接触时间, 反而提高了脱硫效率;烟气流速低, 随有利于SO2吸收, 但伴随烟道阻塞等问题。另外, 实验表明, 石灰石浆液密度>1130Kg/m3时, 混合浆液中CaCO3和CaCO4·2H2O的浓度达于饱和, CaCO4·2 H2O对SO2的吸收有抑制作用, 脱硫效率有所下降;而浆液密度<1075 Kg/m3时, CaCO4·2 H2O含量较低, CaCO3的相对含量升高, 此时如果排出, 将浪费浆液石灰石。建议密度范围1075 Kg/m3~1130Kg/m3。
因此, 对石灰石浆液供给阀门的自动控制并非单一的PH值控制, 相应的需要引入一个物理量SO2, 来持续稳定的控制PH值。总之, 吸收塔石灰石给料系统为闭合控制回路, 该闭合控制回路根据烟气中实际的SO2量以及根据吸收塔浆液的p H值来控制石灰石浆液供给电动阀门。其原理控制逻辑图如图2。
由SO2+CaCO3=CaSO3+CO2↑反应关系看出, SO2和CaCO3的质量关系比64:100。根据此关系, 以烟气中SO2含量做参考量来控制石灰石供给量, 从而达到合宜的需求量, 既而满足P H值。
试验表明, 高PH值浆液中有较多的CaCO3存在, 对脱硫有益, 但PH>5.8后脱硫率反而降低, Ca2+析出越来越困难;低PH值能促使石灰石溶解, 但不利于脱硫, 也易造成设备酸性腐蚀。因此, 建议PH值控制在5.5~5.8之间。
2.2 石灰石活性
注重脱硫效率的同时, 石灰石选择是非常重要的一个环节, 关系到运行成本、系统运行性能和可靠性。石灰石的反应活性, 可用镁含量、硬度、粒度、结晶形态以及浆液的化学性质来衡量, 作为影响石灰石溶解的重要因素。
石灰石是由碳酸钙所组成的沉积岩, 主要矿物是方解石, 在常见的杂质是MgCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3。在FGD系统运行条件下, 部分MgCO3可溶解, 而绝大多数金属氧化物即使在强酸中也不溶解。石灰石中的MgCO3主要以两种形式存在:纯MgCO3和白云石。溶解的MgCO3可提高S02吸收效率, 但Mg2+浓度过高将影响副产物的沉淀和脱水。白云石在FGD系统中基本上不溶解, 其含量增加将增加石灰石的消耗, 降低石膏的纯度。SiO2具有腐蚀性, 会增加球磨机、浆液循环泵、喷嘴及输运管道的磨损, 且SiO2的硬度较CaCO3高, 需要消耗更多的能源, 从而降低石膏纯度和石灰石活性。溶解的AL3+和Fe 3+将降低FGD系统的运行性能, AL3+和F-形成的氟化铝络合物将石灰石包裹, 导致浆液PH的降低和失控。石灰石的反应速度取决于石灰石所含杂质及其晶体的大小, 杂质含量越高, 晶体越大, 反应速度愈小, 白云石的反应速度就慢。
因此, 石灰石的溶解速率、流程温度、粒度以及溶液中碳酸盐的数量等直接影响着石灰石的反应活性, 从而影响到脱硫效率。
2.3 液气比
液气比指单位体积烟气流量在脱硫吸收塔中用于循环的碱性浆液的体积流量, 它在数值上等于单位时间内吸收剂浆液喷淋量和单位时间内脱硫吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比。) 试验表明, 液气比小, SO2废气吸收率较低, 这是因为随着烟气流量的增大, 尽管在单位时间内进入液相的气体量增大, 但由于SO2气体在液相中的停留时间缩短, 故不能充分与矿浆接触, 另外初始的大量SO2迅速消耗矿浆, 使在后来的反应进程中SO2愈显得过量, 造成脱硫率降低, 过小的液气比还可能造成吸收塔的“泛液点”, 此时的吸收不再是鼓泡行为, 严重影响气体吸收。但液气比也不能过大, 否则吸收设备过大, 投资费用高。因此, 对于投运的吸收塔, 一般通过控制循环泵的启停来控制液气比, 从而达到合理的液气比, 有效的提高脱硫效率。
2.4 钙硫比
钙硫比就是脱硫过程中使用石灰石中钙的摩尔与脱除的SO2中硫的摩尔比值, 钙硫比的理论值为1。钙硫比愈大, 其需要消耗的石灰石就愈多。由于石灰石是一种很难溶于水的化合物, 如果要其全部反应利用, 一方面需要石灰石粉粒径很小, 二方面需要浆液循环泵循环的次数很多, 这样就增加了系统的电耗。试验表明, 当Ca/S=1.02~1.05时, 脱硫效率最高, 吸收剂具有最佳的利用率, 当钙硫比低于1.02或高于1.05以后, 吸收剂的利用率均明显下降, 而且, 当钙硫比大于1.05以后, 脱硫率开始趋于稳定。因此, 当钙硫比增加时, 脱硫效率也增加, 但增加的幅度是有限的, 如果增加过多, 还会影响到浆液的PH值, 使浆液的PH值偏大, 不利于脱硫反应的进行, 脱硫效率降低。
2.5 烟气温度
试验证明, 机组在运行过程中, 机组负荷变化较为频繁, FGD入口烟温也随之波动, 导致脱硫效率也随之波动。而SO2吸收的吸收反应是放热反应, 因此烟气温度越低, 越利于SO2溶解形成HSO3-。因此从负荷变化情况上来看, 在相同吸收塔入口SO2浓度下, 随锅炉负荷升高和排烟温度升高, 脱硫效率下降。
2.6 烟气中飞灰含量
当烟气中飞灰含量过高时, 将会对石灰石的溶解性产生负面影响, 降低石灰石中Ca 2+的溶解速率。粉尘中的氟、铝等形成络合物, 对石灰石颗粒形成包裹, 不但会使石膏浆液中含有过多细小的石灰石颗粒, 而且还会使浆液p H值下降, 对于SO2的吸收造成不利影响, 导致脱硫效率的下降。另外飞灰中的一些重金属如Hg、Mg、Cd、Zn等会抑制Ca2+和SO2的反应, 降低脱硫效率。
2.7 影响脱硫效率的其他因素
氧化空气量不足会导致石膏的氧化过程反应不完全, 使浆液中存在过多的CaSO31/2H2O, 从而影响浆液的品质并导致脱硫效率下降, 因此必须提供足够量的氧化空气。再个设备的材料、结构、性能、孔隙大小以及测量的准确性等都可能对脱硫效率产生影响。另外, 采用有机酸等作为添加剂, 可以促进石灰石的溶解、改善浆液的传质性能, 有效地提高脱硫率。
3 结论
对燃煤电厂而言, 在今后一个相当长的时期内, 石灰石/石膏湿法脱硫工艺将是控制SO2排放的主要方法。提高脱硫效率, 减少SO2的排放, 对于改善我国的大气环境质量有着十分重要的意义。因此就要求工作人员, 综合考虑各种情况, 严格控制石灰石材料的品质, 结合实际锅炉运行情况合理控制设备运转, 定期检查设备运行情况及时发现故障并消除, 达到经济稳定的运行, 以提高脱硫效率。
参考文献
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