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多晶硅生產如何減少電加熱器的故障率

電加熱器是多晶硅行業生產過程中冷氫化和活性炭吸附的關鍵設備，必須保證電加熱器的長期穩定、可靠、安全運行。
為減少多晶硅用直接式電加熱器的故障率，保證生產的安全穩定運行，建議在以下幾個方面進行優化:
1)電加熱器故障頻率與加熱溫度有關。
氫氣電加熱器、導熱油電加熱器和活化干燥器的工作溫度低，不超過300℃，很少出現故障;而混合氣電加熱器的工作溫度高達530℃，故障較多。
所以，當電加熱器運行溫度較高時，建議電加熱管的金屬外管采用高強、耐熱、耐腐蝕的鎳基合金Incoloy800H無縫管。
常用的電阻絲材料有Fe-Cr-Al和Cr20Ni80電阻絲，但在較高的溫度下，Fe-Cr-Al更容易氧化，而Cr20Ni80在高溫下也能保持穩定，具有更高的耐溫能力、更好的抗氧化性和高的電阻率。
所以電阻絲建議采用Cr20Ni80。
2)由于混合氣預熱爐的出口溫度超過500℃，其電加熱元件的表面負荷一般控制在2W/cm2以下，考慮到設備的體積不宜過大，故單臺電加熱器功率一般控制在250kW以下。
由于混合氣預熱爐要求加熱的功率達1200kW，一般采用多臺電加熱器串聯使用，考慮到串聯位置越靠后的電加熱器的工作溫度越高，為保證電加熱管的壽命，建議多臺串聯的電加熱器的功率逐漸降低，即后端電加熱器采用更低的表面負荷，以提高電加熱管的使用壽命。
3)對于導熱油電加熱器，因導熱油易過熱分解與積碳，必須保證受熱面管中的導熱油流速，輻射受熱面流速不低于2m/s，對流受熱面流速不低于1.5m/s。
流速若達不到要求，應降低電加熱管的表面負荷。
此外，在導熱油入口處應裝過濾器，以濾去導熱油在高溫運行下形成的聚合物和殘渣，防止這些聚合物或殘渣進入受熱面，影響傳熱。
4)電加熱器故障頻率與腐蝕性工作環境有關。
因為多晶硅企業大氣中含氯離子較多，加熱管散熱器套管易腐蝕，建議在套管外表面刷涂高溫防腐漆或采用耐氯離子腐蝕的合金材質的套管，同時在生產管理上減少腐蝕性氣體的無組織排放。
5)電加熱器故障頻率與被加熱的介質關系較大。
當介質含有較多固體顆粒時，電阻絲產生的熱無法及時散出而導致加熱管燒斷。
故當物料含較多固體顆粒時，建議增加預處理工藝，減少固體顆粒含量;或者調整工藝，減少易分解物質的含量。
此外，可采用間接式加熱的輻射式電加熱爐，物料在盤管內部流動，盤管周圍布置多根電加熱管，電加熱管自發熱后輻射至盤管，從而間接加熱物料。
從加熱的原理上來看，介質含固體顆粒多僅僅影響換熱效率，而不會導致電加熱管聚熱而燒斷，所以在此工況下，輻射式電加熱爐的故障率要低很多。
6)針對電加熱器的套管本體質量問題和電加熱管質量問題，建議在采購技術文件中明確要求廠家出具對這些質量問題的解決措施和第三方檢測結果，明確廠家的設備質量問題責任，以避免此類問題的出現。