可控氣氛安全技術(shù)-防止爆炸的措施

可控氣氛安全技術(shù)-防止爆炸的措施

"可燃?xì)怏w與空氣(或氧氣)以混合方式存在"是可燃?xì)怏w爆炸的、個(gè)必要條件。此外可

燃?xì)怏w爆炸還有一個(gè)必要條件"可燃?xì)怏w與空氣的混合比例處于爆炸極限之內(nèi)"。如果我們采

用各種技術(shù)措施，確?？扇?xì)怏w與空氣不發(fā)生混合，從根本上防止形成易爆的混合氣體，由

于不具備這個(gè)必要條件，也就能夠有效地防止可燃?xì)怏w爆炸。

例如，在低于安全溫度(750℃)以下的爐內(nèi)充滿了可燃?xì)怏w的情況下，為了防止它發(fā)

生爆炸，可采取以下措施：

①立即關(guān)斷向爐內(nèi)輸送可燃?xì)怏w，并將殘留在爐內(nèi)的可燃?xì)怏w燃燒掉；

②用不可燃?xì)怏w，例如N2將原可燃?xì)怏w沖洗、置換出爐膛；

③繼續(xù)向爐內(nèi)輸送可燃?xì)怏w，使?fàn)t子具有一定正壓，確保外界空氣無法侵入。

以上都是從根本上消除了導(dǎo)致爆炸的物質(zhì)條件以及這些物質(zhì)的數(shù)量和空間分布條件，所

以能夠防止可燃?xì)怏w爆炸。

"具有足夠溫度的著火源”是可燃?xì)怏w爆炸的另一個(gè)必要條件，但它同時(shí)也是可燃?xì)怏w進(jìn)

行穩(wěn)定燃燒的必要條件。

在設(shè)備和工藝允許的情況下，可以預(yù)先將整體環(huán)境溫度(即爐膛溫度)提高到或保持在

安全溫度(750℃)以上，從而使可燃?xì)怏w通過擴(kuò)散燃燒的方式，有控制地進(jìn)行燃燒。因此

能夠防止可燃?xì)怏w的爆炸。

現(xiàn)在，讓我們來討論，什么情況下在爐膛內(nèi)會(huì)形成易爆的混合氣體。由于正常的作業(yè)過

程或運(yùn)行故障，總會(huì)出現(xiàn)爐內(nèi)溫度突然或連續(xù)降低的現(xiàn)象，因爐內(nèi)氣體隨之冷卻、收縮，與

外界大氣壓相比，爐氣壓力可能會(huì)降低為零壓甚至負(fù)壓。由于出現(xiàn)了真空現(xiàn)象，外界空氣將

通過廢氣排放口或密封較差的部位被吸入爐膛。這些外來的空氣與爐內(nèi)的可燃?xì)怏w混合，極

有可能形成易爆的混合氣體。所以必須采取措施防止?fàn)t壓降低，例如，及時(shí)向爐內(nèi)添加氮?dú)?/p>

或其他不可燃?xì)怏w，以填補(bǔ)爐內(nèi)形成的真空。一旦出現(xiàn)了負(fù)壓，就要及時(shí)地采取有效措施防

止空氣被直接吸入爐內(nèi)，例如，在進(jìn)爐之前先燒掉外來空氣中的氧氣，避免在爐內(nèi)形成易爆

的混合氣體。

另一方面，當(dāng)爐內(nèi)可能會(huì)形成易爆的混合氣體時(shí)，如果能提前或及時(shí)將爐內(nèi)氣氛改換為

另一種不會(huì)爆炸的氣氛，同樣可以防止?fàn)t子內(nèi)部的氣體爆炸?；谶@一思路，在安全生產(chǎn)中

常常采用幾種不同的“爐氣置換法"。

綜合以上討論結(jié)果，從安全運(yùn)行和安全操作的角度考慮，防止可燃?xì)怏w爆炸的措施可以

有以下幾個(gè)方面.

①當(dāng)爐內(nèi)不需要可燃?xì)怏w的情況下，要嚴(yán)格、可靠地關(guān)斷可燃?xì)怏w輸入管路，徹底堵

絕可燃?xì)怏w向爐內(nèi)泄漏，從根本上消除導(dǎo)致爆炸的物質(zhì)條件。

②安全溫度法：條件允許時(shí)，把爐膛溫度提高到或保持在安全溫度(750℃)之上。

③防止?fàn)t內(nèi)直接吸入空氣：首先要防止?fàn)t內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓。如出現(xiàn)負(fù)壓，則要及時(shí)地防止

空氣被直接吸入爐內(nèi)。

④燃燒置換法：即采用燃燒的方法，先燒盡爐內(nèi)氣氛，然后根據(jù)嚴(yán)格的程序和步驟，

再用所要求的氣體將燃燒產(chǎn)物置換到爐外。

⑤充氣置換法：充氣法換氣，將不可燃?xì)怏w如N2沖洗爐子，使?fàn)t內(nèi)全部置換為無爆炸

危險(xiǎn)的沖洗氣體。

⑥抽空置換法：抽空法換氣，即先抽空爐內(nèi)氣氛，再充以所需要的、無爆炸危險(xiǎn)的氣

氛等。

注意，用不可燃?xì)怏w如N2沖洗爐子，即上述的充氣置換法，在各種場(chǎng)合下均可進(jìn)行；

但用燃燒法換氣或抽空法換氣，則需要滿足一定的條件和要求。

下面將對(duì)防止可燃?xì)怏w爆炸的各種措施及原理分別進(jìn)行敘述。

1.將爐膛溫度保持或提高到安全溫度之上

“具有足夠溫度的著火源"是可燃?xì)怏w爆炸的一個(gè)必要條件。各種形式的"著火源"，對(duì)于

大多數(shù)熱處理作業(yè)過程是難以避免的或是防不勝防的。因此在可控氣氛熱處理爐內(nèi)，通過消

除"著火源”的途徑來防止爆炸是不可行的。但是以反向思維的角度考慮：如果我們先將環(huán)境

溫度即爐膛溫度提高到安全溫度以上，然后再通入可燃?xì)怏w，與爐內(nèi)原有的空氣或氧氣發(fā)生

擴(kuò)散、混合和穩(wěn)定的燃燒反應(yīng)，從而可以完全避免爆炸；總之，在保持或超過安全溫度的條

件下，可燃?xì)怏w與空氣以任何比例進(jìn)行混合，都不會(huì)發(fā)生爆炸。根本的原因在于：此時(shí)不具

備發(fā)生可燃?xì)怏w爆炸的空間分布條件和環(huán)境條件，即可燃?xì)怏w與空氣，在它們接觸著火溫度

或著火能量之前，并沒有相互混合，更無從達(dá)到一定的體積比例范圍(爆炸極限以內(nèi))，也

就不可能發(fā)生爆炸。

所以，針對(duì)著火源而言，出現(xiàn)了一個(gè)反其道而行之的方法。該方法的關(guān)鍵在于：通入可

燃?xì)怏w之前，把爐膛溫度提高到或保持在安全溫度以上，徹底擺脫了局部區(qū)域存在“著火源"

的"禁忌"。

當(dāng)然提高爐溫是需要一定時(shí)間的，而且在預(yù)料到有可能形成爆炸性的混合氣體之前，就

應(yīng)當(dāng)把爐膛溫度提高到安全溫度(750℃)以上。換言之，不能將可燃?xì)怏w通入含有空氣的、

正在加熱、升溫但溫度低于750℃的冷爐室內(nèi)，反而應(yīng)該在通入可燃?xì)怏w之前，先將爐膛加

熱到安全溫度750℃之上。

很顯然，不具備加熱能力的冷爐室，或者設(shè)備和工藝上限制使用750℃以上的溫度，這

種方法是不適用的?

2.防止?fàn)t內(nèi)負(fù)壓造成爆炸

如果爐內(nèi)出現(xiàn)了負(fù)壓，則要及時(shí)地防止空氣被直接吸入爐內(nèi)。這里的負(fù)壓，是指爐內(nèi)氣

體的壓強(qiáng)低于周圍環(huán)境的大氣壓強(qiáng)。負(fù)壓是因?yàn)闋t膛內(nèi)形成了真空而造成的。在可控氣氛熱

處理爐的運(yùn)行中，爐門的升降、熾熱工件的轉(zhuǎn)移、冷工件的進(jìn)入或著爐子機(jī)組的故障等原因，

將使?fàn)t室內(nèi)原有爐氣的溫度降低，其體積也隨著收縮并減少，從而使?fàn)t內(nèi)氣體壓強(qiáng)低于周圍

環(huán)境的大氣壓強(qiáng)。于是，爐內(nèi)便形成了"真空"或"負(fù)壓"。從原理上講，這里的爐膛類似于我

國民間治病用的"拔火罐"，在點(diǎn)火后的“拔火罐"里，燃燒后的氣體先膨脹，當(dāng)罐口在人體上

扣嚴(yán)之后，罐內(nèi)氣體隨著溫度降低便開始收縮，這樣就使"拔火罐”里能保持相當(dāng)長時(shí)間的真

空（或負(fù)壓）而被吸附在人體上。

（1）導(dǎo)致爐室內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓（真空）的原因

①爐子漏氣。

②裝、卸料作業(yè)或工件的輸送過程會(huì)引起爐氣體積和爐溫的劇烈改變。例如，當(dāng)具有

火簾保護(hù)的外爐門打開時(shí)，除火簾自身的燃燒外，還引燃了爐內(nèi)的可燃?xì)怏w，大量的燃燒熱

量使?fàn)t壁受熱，而且使?fàn)t內(nèi)的氣體升溫并膨脹；當(dāng)外爐門關(guān)閉后，因火焰消失及爐壁熱量的

散失，使?fàn)t內(nèi)氣體迅速地冷卻、降溫并導(dǎo)致其體積收縮，從而在爐室內(nèi)造成真空。爐門開啟

后燃燒的火焰愈大，密封爐膛及爐內(nèi)氣體受熱后的溫度愈高，則外爐門關(guān)閉后的真空度將會(huì)

愈大。

與上述類似，當(dāng)中間內(nèi)爐門打開時(shí)，高溫爐膛通過熱輻射以及爐氣的對(duì)流，將大量的熱

量傳遞給相鄰的冷爐室，使之受熱升溫。當(dāng)內(nèi)爐門關(guān)閉后，隔離了熱源的冷爐室又再次冷卻

下來，使?fàn)t內(nèi)氣體的體積顯著收縮，從而產(chǎn)生真空。

當(dāng)熾熱的工件從低溫爐膛移去之后，使該爐壁和爐內(nèi)氣體的溫度迅速下降，導(dǎo)致爐內(nèi)氣

體的體積收縮并造成真空。例如，當(dāng)熾熱的工件從淬火室升降臺(tái)浸入淬火油槽后，油槽上方

原先受熱的氣氛隨之冷卻下來，使氣體的體積收縮，從而在淬火室內(nèi)造成真空。

③當(dāng)熾熱的爐氣被循環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)烈地冷卻或大量油蒸汽在低溫器壁上冷凝，同樣會(huì)導(dǎo)致

爐內(nèi)氣體的體積縮小并造成真空。

④當(dāng)爐子出現(xiàn)故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，也可能發(fā)生類似于上述的現(xiàn)象和過程，

所以也可能導(dǎo)致真空。

總之，真空的產(chǎn)生取決于爐子的類型和特定的工藝過程。而爐子或機(jī)組本身的故障，也

會(huì)產(chǎn)生真空或者加劇已經(jīng)存在的真空。

（2）負(fù)壓（真空）現(xiàn)象的危害

可控氣氛熱處理爐中，真空會(huì)使?fàn)t內(nèi)形成爆炸性氣氛。若爐子溫度低于750℃且有引火

源時(shí)，便會(huì)引起爆燃或者爆炸。這種情況可能發(fā)生在爐子的局部區(qū)域，如在密閉爐膛、冷卻

區(qū)以及觀察孔處。

假如出現(xiàn)了真空，外界空氣便從爐子的泄漏處或密封不好的部位，諸如爐門、軸套類部

件的活動(dòng)連接處、各種伸縮套、密封面或者法蘭盤連接處進(jìn)入爐中。

當(dāng)冷卻介質(zhì)（例如淬火油）的供應(yīng)管道與爐腔直接連通且未采取關(guān)斷措施時(shí)，真空可導(dǎo)

致溢流管內(nèi)的冷卻介質(zhì)被吸干,從而使外部空氣直接進(jìn)入爐內(nèi)。發(fā)生這種情況是十分危險(xiǎn)的。

（3）避免或減少負(fù)壓（真空）危害的措施

①要嚴(yán)格密封爐子，確保不發(fā)生任何意外的氣體泄漏。

②在即將達(dá)到臨界真空之前，壓力補(bǔ)償系統(tǒng)可根據(jù)爐壓測(cè)量值立即將氮?dú)廨斎霠t內(nèi)，

也可同時(shí)切斷燃料氣體進(jìn)入爐子。一直到壓力穩(wěn)定后才停止動(dòng)作。為此需要配備相應(yīng)的安全

裝置。

③由爐外提供燃料和空氣，經(jīng)過專門的燒嘴或燃燒裝置進(jìn)行比較充分地燃燒，并使燃

燒所得的混合氣體進(jìn)入爐內(nèi)，顯著地減少了被吸入爐內(nèi)的氧含量,需要配備相應(yīng)的安全裝置。

④向爐內(nèi)引入大量保護(hù)氣，也應(yīng)配備相應(yīng)的安全裝置。

⑤為防止?fàn)t內(nèi)急劇降溫，可緩慢關(guān)閉高溫爐膛的爐門。

注意：當(dāng)爐內(nèi)存在真空時(shí)，不可打開相關(guān)的爐門，特別是有可能進(jìn)入空氣的密封外爐門。

（4）防止負(fù)壓產(chǎn)生爆炸的安全裝置

對(duì)具有密封冷爐室或內(nèi)置淬火油槽的爐子，當(dāng)其內(nèi)部以較快速度降溫時(shí)，將不可避免地

產(chǎn)生真空。應(yīng)根據(jù)出現(xiàn)真空（負(fù)壓）的程度和現(xiàn)場(chǎng)的條件，有選擇地使用以下安全裝置。

①爐內(nèi)氣氛壓力監(jiān)測(cè)器及控制開關(guān)：當(dāng)爐壓低于壓力監(jiān)測(cè)器設(shè)定的下限值，爐壓監(jiān)測(cè)

開關(guān)即發(fā)出信號(hào)并打開安全氮?dú)饣蚱渌Ｗo(hù)氣體的控制電磁閥，使這些氣體自動(dòng)進(jìn)入爐內(nèi)以

彌補(bǔ)爐壓的降低。當(dāng)爐壓恢復(fù)正常時(shí)，爐壓監(jiān)測(cè)開關(guān)將自動(dòng)關(guān)斷氮?dú)夤?yīng)電磁閥。

②保壓閥和高壓氮?dú)庋a(bǔ)償系統(tǒng)：保壓閥亦可稱為爐氣排放穩(wěn)壓閥，它被安裝在廢氣排

放管的出口處，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。當(dāng)爐內(nèi)壓力升高或降低時(shí)，通過氣流的作用自動(dòng)調(diào)整

閥板與閥座間的環(huán)形氣隙大小，從而使?fàn)t壓朝相反方向減少或增大。它最大的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)事

先調(diào)整好配重祛碼后，即使氣體流量或爐溫有微小變動(dòng)，仍可使?fàn)t壓維持穩(wěn)定；另外當(dāng)爐壓

很低甚至成為負(fù)壓時(shí)，閥板落下會(huì)擋住外界空氣從此進(jìn)入。

圖2-2爐氣保壓閥的示意圖

]一附片,2-閥座,3-閥桿,[―可城*的核用

如果爐內(nèi)出現(xiàn)真空，上述的壓力監(jiān)測(cè)開關(guān)可使高壓氮?dú)猓??6atm）立即通入爐內(nèi)，數(shù)

秒鐘內(nèi)就能讓爐壓恢復(fù)正常。使用這套安全系統(tǒng)的前提是：要有足夠數(shù)量的高壓氮?dú)鈨?chǔ)備。

③可調(diào)節(jié)通氣量的電動(dòng)碟閥和環(huán)形燃燒器：該套裝置適用于缺乏充足氮?dú)夤?yīng)的情況,

它安裝在廢氣排放管的末端（見圖2-3）。

圖2-3電動(dòng)碟閥和環(huán)形燃燒器

1一帶有電子打火和火焰監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的點(diǎn)火燒?I，2-環(huán)形燃燒器?3廢氣排放

管,4一與氣流間夾角可喝節(jié)的閥片，5—電破閥?6一可燃原料氣的供氣電磁閥

電動(dòng)碟閥的閥片安裝在廢氣排放管的管路上，該閥片與氣流間的夾角可以設(shè)定成兩個(gè)位

置。一個(gè)位置是爐子正常排放廢氣時(shí)用來調(diào)整爐壓平衡的；另一個(gè)位置是當(dāng)爐內(nèi)真空將原料

氣與外界空氣的燃燒氣流吸入時(shí)，用來控制該氣流的進(jìn)入量。

當(dāng)爐內(nèi)將要出現(xiàn)真空時(shí)，向環(huán)形燃燒器供應(yīng)原料氣的電磁閥自動(dòng)打開，這時(shí)原料氣與外

界空氣在環(huán)形燃燒器端口處被點(diǎn)燃，當(dāng)爐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)，形成的燃燒火炬或燃燒產(chǎn)物被吸入

管口內(nèi)。與此同時(shí)，電動(dòng)碟閥的閥片改變?yōu)槿紵龤膺M(jìn)入時(shí)的位置。如果燃燒得比較充分，進(jìn)

入爐中的燃燒產(chǎn)物主要由外部空氣中的氮?dú)?、部分的二氧化碳和水蒸氣等氣體組成，它們將

有效地填補(bǔ)爐內(nèi)真空，經(jīng)過數(shù)分鐘或更長時(shí)間后，爐壓將逐漸恢復(fù)正常，環(huán)形燃燒器端口處

的燃燒火炬亦開始向外冒出，在規(guī)定的燃燒時(shí)間以后，環(huán)形燃燒器上的原料氣電磁閥關(guān)閉，

同時(shí)電動(dòng)碟閥的閥片也立刻回復(fù)到正常排氣時(shí)的原始位置。此后，爐內(nèi)壓力和廢氣燃燒情況

將完全恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

④出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)，能及時(shí)增大保護(hù)氣流量（即按比例、同時(shí)增加原料氣和空氣流量）的

自動(dòng)供氣系統(tǒng)。

此套系統(tǒng)一般安裝在爐溫高于750℃的加熱室的進(jìn)氣管道上，增大了流量的保護(hù)氣一般

也屬于吸熱式氣氛（當(dāng)然也可用氮?dú)饣蚍艧崾綒夥眨?，進(jìn)入高溫爐之后通過內(nèi)爐門的氣體導(dǎo)

通孔向冷爐室加壓。它適于爐內(nèi)真空不很嚴(yán)重的情況。

⑤安裝在冷爐室內(nèi)，由爐外分別按比例供給燃?xì)夂涂諝?、具有壓力平衡調(diào)節(jié)和火焰自

動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的專用燃燒器（燒嘴）等。

該系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是：在非常可靠的安全監(jiān)測(cè)保護(hù)下，在冷爐室內(nèi)安裝一個(gè)或多個(gè)永不熄滅

的引燃燒嘴，并由此燒嘴提供放熱式燃燒氣體。從減少真空，防止爆炸的目的出發(fā)，與通入

氮?dú)獾姆椒ū容^，安全效果相差不多，但監(jiān)測(cè)、保障系統(tǒng)較為復(fù)雜，投入成本較高。

3.燃燒法換氣

眾所周知，一般情況下可控氣氛熱處理爐中總是單獨(dú)存在著3種氣體：空氣、可燃?xì)怏w

和氨氣（或其他不可燃?xì)怏w）。從安全觀點(diǎn)出發(fā)，前兩種氣體要么單獨(dú)存在，要么與氮?dú)饣?/p>

合存在，都是安全的；但空氣與可燃?xì)怏w不能混合存在，否則是危險(xiǎn)的。工藝和程序步驟往

往要求將內(nèi)的空氣轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w，或者將可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)換為空氣，燃燒法換氣就是安全地實(shí)

現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的最簡(jiǎn)單、最快捷的措施和手段。

所謂燃燒法換氣，經(jīng)常采用兩種方式。

第一種方式，是打開爐門，利用外界的自然空氣將爐內(nèi)原有的可燃?xì)怏w燒掉并改換為空

氣；與熱處理現(xiàn)場(chǎng)操作中的“開門放氣"一樣，結(jié)合其用途，可稱為“燃燒-放氣法"。

第二種方式，是引入可燃?xì)怏w與爐內(nèi)原有的空氣燃燒使含氧量減少，繼續(xù)輸入可燃?xì)怏w

并將爐內(nèi)全部改換為可燃?xì)怏w。顯然，第二種方式一般應(yīng)關(guān)閉爐門，在爐內(nèi)早期要有燃燒火

焰，而且還要有排氣口，以便排出所置換的爐氣。這種方式要達(dá)到的目的，就是要逐步將充

滿爐內(nèi)的空氣"燒盡"或"趕走"，并代之以可燃?xì)怏w，也就是向含有空氣的爐膛如何安全地輸

送可燃?xì)怏w，結(jié)合其用途，故可稱之為“燃燒-送氣法”。

進(jìn)行爐氣置換，不僅是工藝的需要，而且是安全防爆的需要.無論用哪種燃燒法置換爐

氣，因?yàn)橹脫Q時(shí)爐溫有可能是高于750℃的，也有可能是低于750°（:的，在爐溫高于750℃

的爐室中，可以比較安全的實(shí)現(xiàn)爐氣置換；而對(duì)爐溫低于750℃的冷爐室，會(huì)存在空氣與可

燃?xì)怏w發(fā)生混合、爆炸的潛在危險(xiǎn)；所以，在此強(qiáng)調(diào)：在爐溫低于750℃的冷爐室的情況下,

無論用"燃燒-放氣法"，還是用"燃燒-送氣法"，為了安全地完成爐氣置換，都必須依靠特定

的設(shè)備條件和嚴(yán)格的操作程序來保證。

由于箱式多用爐既有爐溫低于750℃的前室（即冷爐室），又有爐溫高于750℃的加熱

室，所以通過這種典型結(jié)構(gòu)可以全面地了解各種燃燒法換氣的具體應(yīng)用。

3.1燃燒-放氣法

"燃燒-放氣法"是將可控氣氛熱處理爐內(nèi)原有的可燃?xì)怏w改換成空氣的一種簡(jiǎn)單、實(shí)用

的爐氣置換方法。以多用爐為代表，它在熱處理工序中得到了廣泛的應(yīng)用.

(1)多用爐"停止供氣"和"燒炭黑"工序中的"開門放氣"操作

對(duì)于爐內(nèi)充滿了可燃?xì)怏w、加熱室溫度高于安全溫度(750℃)的箱式多用爐，當(dāng)需要

停止可燃?xì)怏w供應(yīng)時(shí)：

①先打開前室的外爐門，該爐門下方的火簾將立刻自動(dòng)點(diǎn)燃，并利用外界空氣先燒盡

前室內(nèi)的可燃?xì)怏w，為了確保及時(shí)點(diǎn)火，必須在外爐門口的下方安裝一套與爐門動(dòng)作聯(lián)鎖的

火簾自動(dòng)燃燒裝置。即只有火簾燃燒后，外爐門才能打開。

②待大火燃盡后，即可關(guān)斷通入加熱室的可燃?xì)怏w的供應(yīng)。

③接著部分或全部打開中間爐門，在數(shù)分鐘內(nèi)便可燒盡加熱室內(nèi)的可燃?xì)怏w。

④然后關(guān)閉中間爐門等待自然降溫。

如果要順便進(jìn)行燒炭黑工序，僅僅是需要把打開中間爐門的時(shí)間適當(dāng)延長即可。打開中

爐門的時(shí)間，可根據(jù)炭黑的多少而定。在燒炭黑的過程中，要密切注意爐膛溫度是否急劇上

升，若有升溫到900℃以上的趨勢(shì)，則應(yīng)立即關(guān)閉中間爐門，待降溫后再重復(fù)進(jìn)行以上操作。

因此，"燃燒一放氣法"也常用于停爐前的"自然通風(fēng)燒炭黑"工序。

(2)多用爐在裝、卸工件之前的“開門放氣"操作

在裝、卸料之前，多用爐的前爐門和中爐門均關(guān)閉，前室的廢氣排放口具有穩(wěn)定的燃燒

火焰。為了裝、卸工件，需要打開進(jìn)料端或出料端的前室爐門。由于爐門口下方的火簾自動(dòng)

點(diǎn)火裝置，在爐門開啟后，爐內(nèi)的可燃?xì)怏w立即被火簾點(diǎn)燃。當(dāng)爐氣被引燃且爐門完全開啟

后，可通過動(dòng)力裝置將工件裝入或拉出前室。若前爐門仍繼續(xù)開啟，爐內(nèi)的氣體燃燒產(chǎn)物將

逐漸被后來進(jìn)入的空氣所代替。若完成工件的裝或卸之后關(guān)上外爐門，將開始進(jìn)行"前室排

空程序"(在“燃燒-送氣法"的應(yīng)用中介紹)。

(3)緊急故障情況下的"開門放氣"操作

正在運(yùn)行的可控氣氛多用爐，若突遇供電、供氣故障，又沒有充足的氮?dú)獾那闆r下，為

了安全，一般要立即打開冷爐室的外爐門，燒盡前室的爐氣，即進(jìn)行“開門放氣"操作。

由于電源、氣源或相關(guān)動(dòng)力供應(yīng)的中斷，引燃爐氣和打開爐門的操作只能靠人工進(jìn)行。

操作人員必須嚴(yán)格執(zhí)行在故障狀態(tài)下"點(diǎn)火、開門”的安全操作規(guī)程。

（4）多用爐"開門-燃燒-放氣”過程中爐內(nèi)氣氛的變化

我們來討論，在上述過程中爐內(nèi)氣氛的變化情況。

假設(shè)多用爐仍處于裝、卸料工序之前的狀態(tài)：加熱室溫度在750℃以上并正常供氣；內(nèi)

爐門、外爐門處于關(guān)閉狀態(tài)；前室的廢氣排放口上有穩(wěn)定的燃燒火焰（即相當(dāng)于上一次前室

換氣結(jié)束時(shí)的狀態(tài)）。

裝、卸料工序的過程如下：首先打開外爐門，因外爐門開啟與火簾燃燒系統(tǒng)是互鎖的，

即外爐門打開前火簾已被點(diǎn)燃，一旦打開外爐門，前室內(nèi)的可燃?xì)怏w即被引燃；因其溫度和

壓力都高于爐外大氣，燃燒氣體密度低且具有升力，所以在爐門口形成的大火先向外噴出并

隨即向上方飄移。

這就是前邊講過的、用空氣燒盡前室內(nèi)可燃?xì)怏w的“燃燒法”（在外爐門開啟后，操作者

用裝卸料設(shè)備將工件從前室拉出或是裝入新的工件）。在爐子門口，這些火焰的燃燒界面，

也就是正在燃燒的爐氣與大氣壓力相平衡的"零壓面"。從"零壓面"的移動(dòng)變化，可以生動(dòng)地

顯示出燃燒爐氣和侵入空氣在前室內(nèi)空間位置的變動(dòng)情況。一開始燃燒氣體沖向爐門外正前

方，如圖2-4中①所示。隨著燃燒氣體的上升和冷空氣的補(bǔ)充，該燃燒氣體與冷空氣之間

的所謂"零壓面"，從爐外向前室內(nèi)的下方傾斜，如圖2-4中②所示；并逐漸向前室內(nèi)側(cè)和頂

部退縮，如圖2-4中③所示。“零壓面"的下方，即為隨之跟進(jìn)到爐內(nèi)的冷空氣。

圖2-4正常運(yùn)行的多用爐在剛打開外爐門后

燃燒爐氣和流入空氣在前室空間內(nèi)的變動(dòng)情況

在完成了工件的裝卸之后，就可以關(guān)上外爐門。因?yàn)橛胁糠挚諝庖呀?jīng)進(jìn)入了前室，此時(shí)

就應(yīng)采用如前所述的“燃燒-送氣法"，即用內(nèi)爐門下方的火焰，盡可能地消耗這些空氣并將

其置換出去。對(duì)可控氣氛熱處理爐，這一操作過程常被稱為"前室排空程序”。

關(guān)于"前室排空程序"中的爐氣變化情況和安全注意事項(xiàng)，在下一節(jié)的“燃燒-送氣法”的應(yīng)

用中介紹。

(5)應(yīng)用"燃燒-放氣法"時(shí)的注意事項(xiàng)

①對(duì)溫度低于750℃的冷爐室，其前爐門下方必須具備一開門就能將爐氣引燃的安全

裝置。之所以這樣要求，是因?yàn)橐淮蜷_爐門，前室內(nèi)的可燃?xì)怏w將向外逸散，接著空氣就會(huì)

侵入并與它混合，如果開門時(shí)未能及時(shí)點(diǎn)火，意味著先讓空氣與爐氣混合，然后再讓某個(gè)“著

火源"來引爆，這顯然是很危險(xiǎn)的。所以，必須要在它們有可能發(fā)生混合之前(即開門時(shí))，

先引燃爐氣。

因此，用"燃燒-放氣法"燒盡爐氣時(shí)，為了保證一打開外爐門就能立即引燃爐內(nèi)的可燃

氣體，應(yīng)在外爐門口的下方安裝一套與爐門動(dòng)作聯(lián)鎖的火簾自動(dòng)燃燒裝置。即只有火簾燃燒

后，外爐門才能打開；當(dāng)爐門打開后，火簾已經(jīng)將爐氣引燃。在平時(shí).，一定要確保該系統(tǒng)功

能完好，運(yùn)行正常。

②一定要充分認(rèn)識(shí)到在進(jìn)行"點(diǎn)火開門"和"人工引燃爐氣”的操作時(shí)的危險(xiǎn)性。很多的慘

痛教訓(xùn)告訴我們：在操作“引燃爐氣"和"點(diǎn)火開門"的時(shí)候，絕對(duì)不能掉以輕心。"點(diǎn)火開門"

雖然輕而易舉，但不意味永遠(yuǎn)是絕對(duì)安全的。操作者必須明白：現(xiàn)在的情況與此前相比，爐

子有沒有發(fā)生異常，在什么情況下的爐氣才可以點(diǎn)燃以及用怎樣的方法點(diǎn)燃。

首先要清醒地知道，從封閉的爐內(nèi)溢出的、能夠安全點(diǎn)燃的氣體應(yīng)該是具有微正壓的可

燃?xì)怏w或者是它與不可燃?xì)怏w的混合氣體，但絕對(duì)不能是可燃?xì)怏w與空氣的混合氣體。特別

是爐內(nèi)雖有可燃?xì)怏w，但此前由于各種原因卻滲入了空氣，在操作者不知情且又未作自身安

全保護(hù)的情況下去點(diǎn)燃爐氣，爆炸災(zāi)難就會(huì)瞬間發(fā)生。在“開門放氣”之前，要確保爐子的供

氣狀況正常，應(yīng)該注意使?fàn)t內(nèi)氣氛保持微正壓（200?300Pa左右）。其根本的目的，是要

求打開爐門之前，爐內(nèi)不得進(jìn)入空氣。若確認(rèn)爐內(nèi)可能進(jìn)入了空氣，最好用氮?dú)膺M(jìn)行沖洗置

換。

無論是何種情況，在進(jìn)行“開門放氣"操作時(shí)，所有人員必須避開爐門正前方。對(duì)于具備

安全裝置和動(dòng)力設(shè)施的請(qǐng)況下，以上所說的"點(diǎn)火"和"開門"，僅用按鈕操作即可完成。但是

在發(fā)生動(dòng)力和燃?xì)夤?yīng)故障時(shí)，一切都要靠手工完成。應(yīng)在前爐門打開之前，先將"帶有長

柄的人工引燃火炬"點(diǎn)燃，操作者在稍遠(yuǎn)處將其放在爐門口的下方，然后打開爐門使溢出的

爐氣燒盡。這些操作的關(guān)鍵點(diǎn)是先"點(diǎn)火"、后"開門"和"人遠(yuǎn)離"。

（6）用燃燒法燒盡爐氣的安全裝置

①在廢氣排放口處應(yīng)安裝不允許熄滅、可監(jiān)測(cè)報(bào)警的點(diǎn)火燒嘴。該裝置由帶防風(fēng)罩的

點(diǎn)火燒嘴、點(diǎn)火變壓器、供氣電磁閥和火焰監(jiān)測(cè)器組成。當(dāng)檢測(cè)不到火焰時(shí)，該裝置具有關(guān)

斷電磁閥供氣并發(fā)出報(bào)警的功能（見圖2-3所示）。

圖2-5密封外爐門的火簾燃燒系統(tǒng)

1帶有電子打火和火焰監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的點(diǎn)火燒噴?2密封外爐ih3火簾燃燒

監(jiān)測(cè)探針，4火簾燃燒器?5一可燃原料氣的供氣電磁閥

②應(yīng)在外爐門口的下方安裝火簾燃燒裝置。

火簾燃燒裝置由火簾燃燒器、火簾燃燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及與上述相同的點(diǎn)火燒嘴等整套裝置

組成（見圖2-5所示）?；鸷熑紵到y(tǒng)與爐門開關(guān)的機(jī)械動(dòng)作是互鎖的?？刂葡到y(tǒng)要求：當(dāng)

爐門口的點(diǎn)火燒嘴引燃后，向火簾供氣的電磁閥才能打開，只有當(dāng)火簾已經(jīng)燃燒并被檢測(cè)探

針感知后，外爐門才能打開；否則外爐門不能打開。在爐門開啟后，爐內(nèi)的可燃?xì)怏w立即被

火簾點(diǎn)燃。當(dāng)外爐門在開啟后又重新閉合時(shí)，火簾燃燒器和點(diǎn)火燒嘴將自動(dòng)熄火。

3.2燃燒-送氣法

如前所述，"燃燒-送氣法”是將可控氣氛熱處理爐內(nèi)原有空氣改換成可燃?xì)怏w的一種簡(jiǎn)

單、易行的爐氣置換方法。在以多用爐為代表的“開爐送氣"和"前室排空"等工序上，得到了

廣泛的應(yīng)用。

（1）"燃燒-送氣法"在密封多用爐的"開爐送氣"程序中的應(yīng)用及爐氣變化過程

向加熱室內(nèi)通入可燃?xì)怏w之前，多用爐必須具備以下條件。

加熱室爐溫己在750℃以上（此為允許通入可燃?xì)怏w的最低溫度，般設(shè)定在850℃以上），

外爐門開啟，內(nèi)爐門關(guān)閉，爐內(nèi)均為空氣。

各部件功能完好，運(yùn)行狀態(tài)正常；

廢氣排放口的點(diǎn)火燒嘴和外爐門下方的火簾均已點(diǎn)燃；

所有安全裝置運(yùn)行良好，不在報(bào)警狀態(tài)下；

有充足的N2供應(yīng)；

可燃?xì)怏w輸入管路上的安全彎管被拆下；

以上條件若滿足，并決定向爐內(nèi)通入可燃?xì)怏w時(shí)，可以重新安裝好安全彎管。然后按以

下操作步驟進(jìn)行.

①向加熱室通入規(guī)定流量的可燃保護(hù)氣體。由于加熱室溫度在安全溫度之上，開始時(shí)

又充滿空氣，所以進(jìn)入加熱室的可燃保護(hù)氣可以穩(wěn)定地燃燒。剛開始燃燒火焰呈"煙云"形狀,

隨著燃燒范圍的擴(kuò)大和加熱室內(nèi)空氣的逐漸減少，燃燒火焰漸不明顯，甚至熄滅。這時(shí)爐內(nèi)

充滿了燃燒產(chǎn)物和陸續(xù)進(jìn)入的可燃?xì)怏w的混合物。繼續(xù)通入的可燃?xì)怏w將以“趕氣”方式稀

釋、排擠那些已經(jīng)燃燒過的氣體產(chǎn)物，最終將占據(jù)整個(gè)加熱室空間。大約經(jīng)過0.5?lh后，

當(dāng)持續(xù)通入的可燃?xì)怏w從內(nèi)爐門下方的兩個(gè)通孔（或內(nèi)爐門下方的氣體通道）溢出與前室的

空氣匯合并穩(wěn)定燃燒時(shí)，表示加熱室的原有空氣幾乎全部改變?yōu)榭扇細(xì)怏w了，而且使燃燒火

焰從高溫爐膛內(nèi)部轉(zhuǎn)移到了內(nèi)爐門下方的通氣孔處。

②當(dāng)內(nèi)爐門下方的兩個(gè)通孔（或內(nèi)爐門下方的氣體通道）都能向外連續(xù)地冒出穩(wěn)定燃

燒的火焰時(shí)，關(guān)上外爐門。

從兩個(gè)通孔（或通道）出來的爐氣與前室空氣結(jié)合而產(chǎn)生燃燒火焰，燃燒過的氣體產(chǎn)物

（以82、H2。蒸氣和N2為主）因溫度高且密度低，而且又靠近溫度較高的內(nèi)爐門，具有

較大升力，它們將沿著內(nèi)爐門的外側(cè)向前室頂部空間上升、轉(zhuǎn)移，并逐漸占據(jù)前室的上方空

間；冷卻后的、溫度較低的氣體將沿著外爐門里側(cè)向下流動(dòng)，并進(jìn)而補(bǔ)充內(nèi)爐門通孔處燃燒

氣體上升后留下的空間。這種冷熱氣體循環(huán)流動(dòng)的過程，也就是前室殘余空氣在內(nèi)爐門通孔

（或氣體通道）處被燃燒或消耗的過程。當(dāng)然也會(huì)有少量的未經(jīng)燃燒的空氣會(huì)直接從廢氣排

燃燒后的熱爐氣

殘余的空氣和燃燒后冷卻的爐氣

圖2-6帶密封前室的多用爐在“燃燒-送氣法”

換氣時(shí)的爐氣變化過程

放口排出（參見圖2-6所示）。

隨著前室殘余空氣逐漸被消耗，內(nèi)爐門通孔外邊的燃燒火焰將熄滅。從內(nèi)爐門通孔處溢

出的可燃保護(hù)氣體將與前室內(nèi)經(jīng)過燃燒的氣體產(chǎn)物混合，并通過前室的廢氣排放口排出。因

內(nèi)爐門通孔處的火焰剛剛熄滅后，前室內(nèi)基本上是以燃燒產(chǎn)物為主，一開始在廢氣排放口放

散的爐氣是不能被引燃的。只有當(dāng)前室中未引燃的可燃保護(hù)氣所占的比例較大時(shí)，從廢氣排

放口出來的爐氣才能被點(diǎn)燃；直到前室已完全充滿了可燃保護(hù)氣時(shí)，廢氣排放口處才有穩(wěn)定

的燃燒火焰。至此，燃燒火焰又從內(nèi)爐門下方的通氣孔處最終轉(zhuǎn)移到了爐子外面的廢氣排放

口上。

③當(dāng)可燃保護(hù)氣從前室廢氣排放口處被點(diǎn)燃，并形成穩(wěn)定的燃燒火焰時(shí)，表示用"燃燒

-送氣法"向多用爐通入可燃保護(hù)氣的操作過程已經(jīng)完成。

讓我們來討論在前爐門關(guān)閉后內(nèi)爐門上的燃燒火焰，能起到怎樣的安全作用。首先，由

于內(nèi)爐門下方的氣體通道是可燃?xì)怏w進(jìn)入前室的唯一出口，此處的溫度又高于安全溫度，所

以來自加熱室的可燃?xì)怏w，幾乎只能在這里與前室空氣一邊混合、一邊穩(wěn)定地燃燒；由于不

會(huì)發(fā)生先混合、后燃燒的現(xiàn)象，也就不可能有爆炸危險(xiǎn)。另一方面，隨著前室的空氣被消耗

到不再能維持燃燒時(shí)（即前室空氣已少于爆炸上限所對(duì)應(yīng)的空氣含量時(shí)），該氣體通道上的

燃燒火焰將漸熄滅。此后由于氧氣含量不足，又沒有新的空氣補(bǔ)充，亦不會(huì)有爆炸危險(xiǎn):但

是如果前室空氣含量足夠多（即明顯超過了爆炸上限所對(duì)應(yīng)的空氣含量）的時(shí)候，由于意外干

擾使燃燒火焰提前熄滅，將會(huì)立即形成易爆的混合氣體，隨時(shí)都具有爆炸危險(xiǎn)。燃燒火焰受

到干擾而提前熄滅得越早，危險(xiǎn)程度越大。所以，在足夠的時(shí)間里能保持正常燃燒，使得前

室空氣能被最大程度地耗竭，等于是排除了可能發(fā)生爆炸的條件或因素。由此看來，內(nèi)爐門

上燃燒火焰所起的作用，對(duì)于確保前室換氣過程的防爆安全是至關(guān)重要的。

對(duì)以上用“燃燒送氣法”置換爐內(nèi)空氣的過程，可歸納如下。

通入爐內(nèi)的可燃?xì)怏w（可燃保護(hù)氣或可燃液體的裂解氣），以擴(kuò)散燃燒的方式，分別將加

熱室和前室內(nèi)的空氣逐漸燒盡，然后再將燃燒產(chǎn)物置換為可燃?xì)怏w（可燃保護(hù)氣或可燃液體

的裂解氣）。前者是化學(xué)反應(yīng)（燃燒）過程，后者是物理（置換）過程;因此將這種爐氣置換法稱

為“燃燒-送氣法”。在“燃燒-送氣法”中，爐內(nèi)空氣與燒盡的氣體產(chǎn)物以及沖洗氣體積百

分比的變化過程可參見圖2-7所示。

以及沖洗氣體的體積變化

(2)應(yīng)用“燃燒-送氣法”向多用爐輸入可燃保護(hù)氣體的安全注意事項(xiàng)

①在通人可燃保護(hù)氣的全過程中，加熱室的溫度必須在750。C以上；

②只有內(nèi)爐門通孔上的火焰穩(wěn)定地燃燒時(shí)，才能關(guān)閉外爐門；

③關(guān)閉外爐門后，不得停止可燃?xì)怏w供應(yīng)，不得使?fàn)t膛降溫，更要防止意外因素使內(nèi)爐門下

方的火焰被撲滅(即非自然地被提前熄滅)，如打開了前室氣體循環(huán)風(fēng)扇等錯(cuò)誤操作；

④關(guān)閉外爐門后，前室的換氣過程需要一定的時(shí)間才能完成。一般為15~20min,與前室

空間的大小和供氣流量有關(guān)。在前室換氣結(jié)束之前，不得打開內(nèi)爐門。若因故提前打開了外

爐門，則在其關(guān)閉后應(yīng)按規(guī)定的時(shí)間重新執(zhí)行換氣過程；

⑤為了安全，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)專門的控制電路，以保證按規(guī)定的條件和時(shí)間執(zhí)行相應(yīng)的程序，避免

誤操作。

(3)“燃燒-送氣法”在多用爐“前室排空”程序中的應(yīng)用

爐門關(guān)閉，正常供氣的多用爐，在打開前爐門之后，前室內(nèi)的可燃?xì)怏w即被燃燒并向外放散,

部分空氣也會(huì)乘機(jī)進(jìn)人前室。在執(zhí)行完裝、卸料工序后，關(guān)閉前爐門，以便將進(jìn)入的空氣排

出，這就是“前室排空”程序。由于前室爐氣燒盡時(shí)，在內(nèi)爐門下方通道仍會(huì)形成穩(wěn)定的燃

燒火焰，若關(guān)閉前爐門以后，將會(huì)重復(fù)上節(jié)所述的前室爐氣的變化過程，也就是繼續(xù)用“燃

燒一送氣法”，最終將前室殘留空氣置換出爐外。

(4)關(guān)于用“燃燒-送氣法”向密封冷爐室輸送可燃?xì)怏w的討論

這里的密封冷爐室是指爐溫低于安全溫度(750℃),具有密封爐門(或爐蓋、爐罩等)且廢

氣排放口安裝在爐子上方的單室爐。

用“燃燒-送氣法”向多用爐輸送可燃?xì)怏w時(shí)，前室爐氣的變化過程給我們提供了一個(gè)

啟示：“燃燒-送氣法”也可用于向密封冷爐室輸送可燃?xì)怏w，以置換爐內(nèi)原有的空氣。但是

必須在安全裝置和操作程序方面滿足以下安全條件：

①一開始進(jìn)人爐內(nèi)的可燃?xì)怏w就能可靠、穩(wěn)定地燃燒；

②在輸入的可燃?xì)怏w能夠穩(wěn)定燃燒的前提下，才可以關(guān)閉外爐門：

③確保爐內(nèi)不再有空氣進(jìn)入，沒有任何導(dǎo)致?lián)錅缁鹧娴囊馔飧蓴_時(shí)，直到燃饒火焰因含領(lǐng)量

不足而自然熄滅。熄滅之后，仍繼續(xù)向爐內(nèi)輸人可燃?xì)怏w；

④當(dāng)從廢氣排放口溢出的爐氣被“常明火”點(diǎn)燃，并能穩(wěn)定燃燒時(shí)，表明向冷爐室輸送可燃

氣體的換氣過程已經(jīng)完成。

以上各項(xiàng)中，如何通過儀表檢測(cè)來判斷燃燒火焰是否為自然熄滅尚有某些困難，雖然也可以

在冷爐室內(nèi)安裝一只由外部提供燃?xì)夂涂諝?、具有自?dòng)壓力調(diào)節(jié)和火焰監(jiān)測(cè)的專用燃燒器，

不受時(shí)限地來引燃輸送到爐內(nèi)的可燃?xì)怏w，但存在配置復(fù)雜、投入較大的問題。一般情況下,

上述各項(xiàng)要求是通過設(shè)備、基本安全裝置和嚴(yán)格的操作程序(其中包括操作人員對(duì)進(jìn)行過程

是否正常的觀察、檢查和判斷)來達(dá)到的。

但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到:對(duì)于爐膛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，爐體較長、截面變化較大，爐內(nèi)存在死角或者可能有

強(qiáng)烈的干擾氣流以及密封性能差的低溫爐室，也不適宜用“燃燒-送氣法”換氣;特別是工藝

過程中爐內(nèi)可能出現(xiàn)強(qiáng)大“負(fù)壓”的情況下，建議采取以下的安全防爆措施。

①安全溫度法:在向冷爐室輸送可燃?xì)怏w前，將爐溫提高到安全溫度（750℃）以上，然

后向爐內(nèi)輸人可燃?xì)怏w并在廢氣排放口穩(wěn)定燃燒，再根據(jù)工資規(guī)定把爐溫降至需要溫度。

②氮?dú)鉀_洗置換法:先用氮?dú)鉀_洗爐膛，“趕走”爐內(nèi)空氣后，再向爐內(nèi)輸人規(guī)定流量

的可燃?xì)怏w，它是最安全、常用的換氣方法。

③以上任何一種方法都可解決向冷爐室輸入可燃?xì)怏w的安全問題。但為了克服或避免“負(fù)

壓”帶來危險(xiǎn)，還應(yīng)配備相應(yīng)的壓力補(bǔ)償裝置（見2.3.2防止?fàn)t內(nèi)負(fù)壓造成爆炸）。

（5）“燃燒-送氣法”換氣在前爐門不密封的多用爐中的應(yīng)用

對(duì)于前爐門不密封的箱式多用爐，也就是利用其前爐門下方的推、拉料鉤通道作為廢氣排放

口的爐子（見圖2-8）,由于此結(jié)構(gòu)的特殊性，用以換氣的操作步驟應(yīng)與上述爐型有所不同。

讓我們分析一下，這種爐型在應(yīng)用“燃燒-送氣法”換氣時(shí)，前室爐氣的變化過程。

（E）保護(hù)氣入口

JrT__

圖2-8前爐門不密封的箱式多用爐的示意圖

1一前室防爆盜（卸壓閥）；2—內(nèi)爐門下方的推拉料鉤通道；

3一前爐門下方的推拉料鉤通道，亦用作廢氣排放口t4一廢氣

排放口的點(diǎn)火燒嘴（常明火5-前爐門下方的燃?xì)饣鹉蠎?/p>

假設(shè)達(dá)到安全溫度以上的加熱室，在此前已經(jīng)輸入了可燃介質(zhì)，從內(nèi)爐門下方溢出的可燃?xì)?/p>

體正在進(jìn)行穩(wěn)定地燃燒，前爐門完全開啟，如圖2-9所示。隨著燃燒產(chǎn)物不斷增加并具有升

力，這些熱爐氣將飄升到前室

圖2-9前門不密封的多用爐前室的爐氣變化示意圖

H?一前爐門口下沿與零壓面的距離?Hz—前爐門的下沿與零壓面的距閨

爐頂并從前爐門口的上部溢出，而冷空氣必然要從前爐門口的下方流入前室，當(dāng)排出的

熱爐氣與進(jìn)入的冷空氣在流量上大致平衡時(shí)，二者就會(huì)在前爐門口中部形成一個(gè)分界面，這

個(gè)分界面稱之為零壓面。零壓面以下的空間，其靜壓力比同一水平的爐外的冷空氣要低，在

此負(fù)壓的作用下，外部冷空氣就會(huì)流入前室下方:而零壓面之上的空間，其靜壓力比同一水

平面的爐外的冷空氣要高，在此正壓作用下，熱爐氣要從前爐門口的上方溢出。圖中曲線1、

2表示熱爐氣大致的流動(dòng)方向，而曲線3表示被吸入的冷空氣的流向。

如果此時(shí)快速關(guān)閉前爐門，將對(duì)前室爐氣原有的流動(dòng)狀態(tài)造成一次干擾和破壞，即會(huì)打亂冷、

熱爐氣各自形成的流動(dòng)方向，也可能會(huì)撲滅中爐門下方的燃燒火焰，也有可能將存留在死角

的、未經(jīng)燃燒的可燃?xì)怏w與進(jìn)入前室的空氣混合，這兩種情況都有可能導(dǎo)致前室立即發(fā)生威

力不同的爆炸。

若此時(shí)將前爐門落下一半，將會(huì)使熱爐氣滯留在前室上方的空間增大，也就是使熱爐氣

處于正壓的空間范圍擴(kuò)大了，與此相反，處于負(fù)壓的冷空氣的空間則會(huì)相應(yīng)的縮小。因此爐

圖2-10前門不密封的多用爐前室的爐氣變化示意圖

H】一前爐門口下沿與零壓面的距離］—前爐門的下沿與零壓面的距離

門口的零壓面也必然隨之下移，如圖2-10所示。圖中曲線1、曲線2表示熱爐氣大致的流

動(dòng)方向，而曲線3表示被吸人入的冷空氣的流向。

從前室爐氣的這些變化可以看出，當(dāng)前爐門向下關(guān)閉時(shí)，爐門口處的零壓面將隨之向

下移動(dòng)，使進(jìn)入的冷空氣減少，這顯然有利于前室換氣過程的。

從上述的分析可以知道，當(dāng)前爐門完全關(guān)閉之后，零壓面將會(huì)轉(zhuǎn)移至爐膛底部。如圖2-11

所示，此時(shí)從前爐門下方的通道口排出的已全部是燃燒后的爐氣以及部分未能燃燒的可燃?xì)?/p>

圖2-H前門不密封的多用爐前室的爐氣變化示意圖

Hz-前爐門排氣口上沿與零壓面的距離

前爐門正常關(guān)閉時(shí)，零壓面已轉(zhuǎn)移至爐底部

體，用曲線1、曲線2表示。前室開始處于微正壓狀態(tài)。經(jīng)過一段時(shí)間后，從前爐門通道口

溢出的爐氣將全部變成可燃?xì)怏w并在此穩(wěn)定燃燒。至此，應(yīng)用“燃燒-送氣法”在前室的換

氣過程已經(jīng)完成。

因此，對(duì)于前爐門不密封的箱式多用爐，在首次開爐送氣工序中，應(yīng)按照如下操作步驟

進(jìn)行。

在加熱室內(nèi)通入規(guī)定流量的可燃保護(hù)氣體之后，當(dāng)內(nèi)爐門下方的料鉤通道（或看作氣體

通道）能向外連續(xù)地冒出穩(wěn)定燃燒的火焰時(shí)，再分步關(guān)閉前爐門。即將前爐門的關(guān)閉分成

幾次，每次停止落下的間隔時(shí)間為數(shù)分鐘，逐次完成外爐門的關(guān)閉。例如每次將前爐門落下

其剩余高度的1/2,每次停留的時(shí)間為3min,將前爐門最后一次停留在尚有100多毫米的

剩余高度上，直到滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，方可將前爐門最后落下。

①內(nèi)爐門下方氣體通道口的燃燒火焰已經(jīng)自然熄滅（可通過料鉤通道向爐內(nèi)觀察判斷，

亦可對(duì)提前插入到內(nèi)爐門前下方的人工引火棒是否燃燒進(jìn)行觀察判斷）；

②當(dāng)前爐門口火簾燃燒的火苗向爐外漂移時(shí)（它意味前室內(nèi)的爐氣已經(jīng)達(dá)到了正壓，并向外

溢出）；或者前爐門排氣口溢出的爐氣已經(jīng)開始被引燃時(shí).

當(dāng)前爐門排氣口溢出的爐氣穩(wěn)定燃燒時(shí)，表示此多用爐的“開爐送氣”程序已經(jīng)完成。

在此需要特別提醒的是:對(duì)于前爐門不密封的箱式多用爐，當(dāng)前爐門剛被關(guān)閉不久，尤其是

在首次開爐送氣中剛剛將前爐門全部或大部分關(guān)閉時(shí)，一定要小心點(diǎn)火燒嘴不要被風(fēng)吹滅。

如果發(fā)現(xiàn)已被吹滅，只要當(dāng)時(shí)排氣口溢出的爐氣沒有引燃,最好立即關(guān)閉點(diǎn)火燒嘴供氣閥門，

并迅速將前爐門升起，把前室的爐氣燒盡，然后重新按照上述步驟分段關(guān)閉前爐門。在以上

操作過程中操作者都要盡量避開爐門前方。之所以這樣做，是因?yàn)楫?dāng)點(diǎn)火燒嘴的火焰被風(fēng)吹

滅，此類點(diǎn)火燒嘴往往不具備報(bào)警并自動(dòng)切斷燃?xì)夤?yīng)的功能，從點(diǎn)火燒嘴泄漏出來的燃?xì)?/p>

有可能隨外界空氣進(jìn)入前室而引起爆炸。

3.4充氣法換氣

當(dāng)爐內(nèi)氣氛有可能會(huì)形成易爆的混合氣體時(shí)，或者工藝需要將爐內(nèi)氣氛從一種氣氛安全地改

換為另一種氣氛時(shí)，可以采用充氣法來置換爐內(nèi)氣氛，以防止?fàn)t內(nèi)形成爆炸性氣氛。這是一

種常用的、安全和易行的方法。

用充氣法來置換爐內(nèi)氣氛，就是在一個(gè)有廢氣排放口的密閉爐膛內(nèi)，向爐內(nèi)連續(xù)地通入一種

與爐內(nèi)殘留氣氛混合后不致爆炸的氣體（常被稱為沖洗氣體，是一些不與爐內(nèi)殘留氣氛發(fā)生

化學(xué)反應(yīng)的不可燃?xì)怏w，例如N2、0）2等中性氣體），經(jīng)過一段時(shí)間之后，當(dāng)進(jìn)入爐內(nèi)的沖

洗氣體的體積達(dá)到一定的數(shù)量后，使?fàn)t內(nèi)殘留的氣體不斷被稀釋、排出，因而越來越少，最

終使?fàn)t內(nèi)基本上全部改變成沖洗氣體的換氣過程。充氣法換氣又被稱為氣體沖洗法換氣，就

像在生活中我們用清水去漂洗那些用洗衣粉洗滌過的衣服一樣。在用清水涮洗的過程中，是

用清水沖洗掉臟物并將臟水稀釋，大約經(jīng)過幾次漂洗后，衣服基本上就干凈了。用充氣法置

換爐氣的過程是類似的，只是把漂洗用的清水變?yōu)闅怏w而已，若將爐內(nèi)原始的殘留氣體當(dāng)作

臟水，而充入爐內(nèi)的沖洗氣體就相當(dāng)于是清水了。

當(dāng)爐內(nèi)氣氛有可能朝著易爆的混合氣體的方向轉(zhuǎn)變時(shí)，最安全的辦法，就是用不可燃?xì)?/p>

體（例如氮?dú)猓﹣頉_洗爐膛，將爐內(nèi)原有的氣氛置換為無爆炸危險(xiǎn)的不可燃?xì)怏w。

如果在爐子的作業(yè)過程中，需要將爐內(nèi)氣氛從空氣改換為可燃?xì)怏w，或是從可燃?xì)怏w改換為

空氣時(shí)，為了從根本上避免這兩種氣體在直接交換時(shí)形成易爆的混合氣體，干脆就不讓它們

直接接觸，而是采用一種中間氣體（即中性的不可燃?xì)怏w，例如氮?dú)猓┳鳛檫^渡介質(zhì)，分別進(jìn)

行兩次氣體置換。第一次置換中，氮?dú)庾鳛榈谝淮蔚臎_洗氣體，在置換過程快要結(jié)束時(shí).，

爐內(nèi)兒乎全部充滿了氮?dú)獠簳r(shí)被留在爐膛內(nèi)；在第二次換氣過程中，作為沖洗氣體的將是

爐內(nèi)最終需要得到的氣體（工作介質(zhì)），而又把爐膛內(nèi)的氮?dú)庾鳛闅埩魵怏w終將被置換出爐

外。

從以上可以看出，用不可燃?xì)怏w（如N2）來沖洗爐子，在各種場(chǎng)合下均可進(jìn)行。包括上

述可以使用燃燒法換氣的情況下。與燃燒法所不同的是:不再需要打開爐門而是關(guān)上爐門，

排出的氣體將通過廢氣排放口點(diǎn)燃放散。而且氮?dú)庾鳛橐环N過渡介質(zhì)，有效地解決了空氣與

可燃?xì)怏w在爐內(nèi)置換的安全問題，因此，人們將具有一定純度的氮?dú)猓ㄟ@里主要是限制其含

氧量）稱為安全氣體。這種安全氮?dú)猓诳煽貧夥諢崽幚頎t的安全措施中得到了廣泛的應(yīng)用。

（1）充氣法換氣時(shí)沖洗時(shí)間和沖洗氣體流量的數(shù)學(xué)計(jì)算

從實(shí)際應(yīng)用中還可以看到，用充氣法置換爐氣，幾乎只涉及氮?dú)馀c空氣，或者與可燃?xì)?/p>

體之間的交換。也就是說，這些中性氣體與相互置換的氣體之間并不發(fā)生燃燒等化學(xué)反應(yīng)，

只是相互的混合。如果認(rèn)為它們?cè)诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就能均勻混合，即在爐內(nèi)各處的氣氛基本上

是均勻的，在此前提條件下，通過計(jì)算可得到充氣（沖洗）時(shí)間t、充氣（沖洗）氣體流量Q以

及t時(shí)刻爐內(nèi)殘留氣體雜質(zhì)濃度的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式：

式中Vo——爐子容積，m3；

t——充氣（沖洗）時(shí)間，h；

Q一—含有雜質(zhì)氣體的體積百分比濃度為Kc的沖洗氣的流量，m3/h;

K——t時(shí)刻爐內(nèi)氣氛中殘留雜質(zhì)氣體的體積百分比濃度，即t時(shí)刻爐內(nèi)氣氛不純度，%;

Ko--充氣前爐內(nèi)氣氛所含雜質(zhì)氣體的體積百分比濃度，即充氣前爐內(nèi)氣氛不純度，%；

Kc——沖洗氣中所含雜質(zhì)氣體的體積百分比濃度，即沖洗氣不純度，％。

應(yīng)當(dāng)說明，在公式中所涉及的雜質(zhì)氣體的濃度，即充氣之前的爐氣的雜質(zhì)濃度K。、

充氣t時(shí)刻的爐氣的雜質(zhì)濃度K,以及充入氣體本身所含雜質(zhì)氣體的濃度（不純度）即Kc,都

是針對(duì)同樣一種雜質(zhì)氣體而言。為了使公式右邊Kt-Kc/K「Kc之值大于0且分母不為0,應(yīng)

要求Ko>Kt>Kc;即使在無限長時(shí)間充氣后（即t=8時(shí)），Kt只能趨近于Kc,而不可能小于Kc

以上6個(gè)參量中只要知道了其中的5個(gè)，就可求出剩下的1個(gè)參量。一般當(dāng)爐子及充氣條件

確定后，將V。、Ko、Kc可視為常量，式（2-1）即為充氣時(shí)間t和流量Q,與當(dāng)時(shí)爐內(nèi)雜質(zhì)氣

體的體積百分比濃度Kt的關(guān)系表達(dá)式。

即

Kt=（Ko-Kc）e<Hlt/v>>+Kc（2-2）

通常將充氣體積Q,爐膛體積V。之比，即Q/V。稱之為換氣次數(shù)。該公式也可看作沖洗氣

在t時(shí)刻的換氣次數(shù)Q/V。與當(dāng)時(shí)爐內(nèi)氣氛不純度K,的關(guān)系表達(dá)式。

或其他可控氣氛等全都當(dāng)作雜質(zhì)，即K。=100%；而又將沖洗氣N2當(dāng)作不含這些雜質(zhì)

（即空氣或其他可燃?xì)怏w等）的純凈氣體，故Kc=0。

我們考慮用沖洗N2來置換爐內(nèi)原有空氣或可燃?xì)怏w時(shí)的情況。如果先假定換氣次數(shù)Qt

/V。=5,經(jīng)式（2-2）計(jì)算可知，當(dāng)經(jīng)過5次換氣后的結(jié)束時(shí)刻:

Kt=0.67%（即小于1%）

這說明：當(dāng)沖洗N2量達(dá)到爐膛體積的5倍時(shí)，爐內(nèi)殘留的空氣或可燃保護(hù)氣的體積比

例將小于1%。這一濃度遠(yuǎn)低于前面講過的安全極限，不會(huì)有形成爆炸性氣氛的危險(xiǎn)。在安

全極限中規(guī)定的氧濃度的最高允許值是1%,而這里殘留的空氣含量還不到1%,相應(yīng)的氧

含量應(yīng)該是小于（1%X21%=0.21%）這個(gè)數(shù)值；另外，安全極限中易燃成分（以C0+H2

+maxl%CH4的形式）的最高允許濃度是5%,而經(jīng)過沖洗后，現(xiàn)在殘留在爐內(nèi)的可燃?xì)怏w

的含量也還不到1%?？纱致哉J(rèn)為，經(jīng)5倍以上爐膛體積的N2沖洗后，最終的氧氣或可燃

氣體的預(yù)期含量在理論上大約為各自安全極限的1/5

總歸來看，為了使原始爐氣（空氣或可燃?xì)怏w）在爐膛內(nèi)的體積比例減少到＜1%,要

采用5倍以上爐膛體積的N2（或其他中性的不可燃?xì)怏w）總量來置換爐氣。

為什么要采用5倍以上爐膛體積的沖洗氣總量并選擇比安全極限更低的允許濃度呢？

首先是考慮到實(shí)際置換過程與理論計(jì)算的偏差。因?yàn)槔碚撚?jì)算的前提條件是：沖洗氣體和殘

余的原始爐氣應(yīng)該是隨時(shí)隨地在爐內(nèi)進(jìn)行均勻混合的，而實(shí)際上這是做不到的。沖洗流量越

大，越容易在爐膛內(nèi)形成“短路”或是造成沖洗氣不能達(dá)到的“死角”。因此，之所以采用

5倍以上爐膛體積的沖洗氣總量，是考慮到最終的殘余氣體的實(shí)際含量要大于理論計(jì)算的結(jié)

果，盡管該含量將會(huì)增大，但仍可在規(guī)定的安全極限以內(nèi)。其次，為了獲得較好的沖洗效果,

沖洗氣的流量不可過大，但沖洗時(shí)間要盡可能長，它意味著需要更多的清洗氣總量。實(shí)際上

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，長時(shí)間的沖洗爐膛不僅是為了保證沖洗效果，往往還用來給下道工序或其他緊

急措施提供足夠的準(zhǔn)備時(shí)間，其實(shí)也是現(xiàn)場(chǎng)安全的需要。所以，用以置換爐氣的沖洗氣總量

至少應(yīng)是爐膛體積的5倍以上，這是一個(gè)得到普遍公認(rèn)的安全用量，它在防止?fàn)t氣爆炸的沖

洗工程上得到了廣泛的應(yīng)用。

（3）利用可燃?xì)怏w安全極限進(jìn)行的爐氣置換

正如前述，安全極限是指在保護(hù)氣氛中的氧或易燃?xì)怏w的最高允許濃度。氧濃度的最高

允許值是1%,在保護(hù)氣氛中易燃成分（以C0+II2+maxl%CH4的形式）的最高允許濃度是

5%。只要氧氣和易燃?xì)怏w二者中的一種濃度在其安全極限之下，該保護(hù)氣氛就不會(huì)有爆炸

危險(xiǎn)。利用這一點(diǎn)可以適當(dāng)節(jié)省沖洗時(shí)間和沖洗氣的資源。但應(yīng)注意這里的可燃?xì)怏w的組分

只限于CO、H2和最大比例為1%的CH4三種形式，最值得重視的是：實(shí)際置換情況總會(huì)與

理論計(jì)算存在偏差，最終的殘余氣體的實(shí)際含量要大于理論計(jì)算的結(jié)果，不增大換氣次數(shù)或

修正換氣規(guī)程，是達(dá)不到預(yù)期的安全極限的。因此，所有以安全極限為目標(biāo)的爐氣置換的運(yùn)

行參數(shù)和操作規(guī)程，必須經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行和檢測(cè)，通過科學(xué)的驗(yàn)證和考核，報(bào)經(jīng)安全生產(chǎn)

監(jiān)督部門批準(zhǔn)后，方可執(zhí)行。

①用N2沖洗置換爐內(nèi)空氣的情況。因爐內(nèi)原有空氣的氧濃度約為21%,若把空氣中的

氧氣看作雜質(zhì)，則K。=21%,因氧濃度的安全極限為1%,故Kl=l%,若使用的氮?dú)鉃?/p>

工業(yè)II類1級(jí)，即氮?dú)庵械难鹾啃∮?.5%,則Kc=l-99.5%=0.5%,經(jīng)過式（2-3）

計(jì)算可得

Qi/V0=ln（Ko-Kc/Kl-Kc）=ln（21-0.5/1-0.5）=3.71

即當(dāng)使用純度為99.5%的N2為沖洗氣體時(shí)，為使最終爐氣中的氧含量為1%,即Kl=

1%,其換氣次數(shù)%）應(yīng)為3.71次。與前述常規(guī)換氣時(shí)換氣次數(shù)為5次的情況比較，可以看到:

在保持沖洗氣流量不變的前提下，當(dāng)考慮到爐內(nèi)殘余氧氣的安全極限后，可以節(jié)省1/4的

N2資源以及1/4的充氣時(shí)間。但這僅僅是理論計(jì)算的結(jié)果而已。與上述同樣的理由，只有

適當(dāng)提高換氣次數(shù)，并修改換氣規(guī)程，才能使最終爐氣中的氧含量等于或低于1%。當(dāng)然，

這些修改過的運(yùn)行參數(shù)和操作規(guī)程，必須經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行和檢測(cè)，通過驗(yàn)證和考核，報(bào)經(jīng)

安全生產(chǎn)監(jiān)督部門批準(zhǔn)后，方可執(zhí)行。

②用N2沖洗置換爐內(nèi)原有的可燃?xì)怏w。假設(shè)爐內(nèi)原有的可燃?xì)怏w中，其易燃組分的比

例為100%（實(shí)際上大多數(shù)可燃保護(hù)氣中易燃組分的比例不超過70%,這樣假設(shè)是有意增加

安全保險(xiǎn)程度并便于計(jì)算）,故K。=100%。正如前述，易燃組分的安全極限為5%,所以,

K,=5%o如仍使用純度為99.5%的N2為沖洗氣體時(shí)，即Kc=『99.5%=0.5%。

將上述K。、K,和Kc的數(shù)值分別代入下式：

Qc/Vo=ln(Ko-Kc/Kl-Kc)=ln(100-0.5/5-0.5)=3.1

知，為使?fàn)t內(nèi)殘余的易燃組分含量降低到5%,當(dāng)使用純度為99.5%的N2為沖洗氣體

時(shí)，所需要的換氣次數(shù)為3.1次。

與首例中換氣次數(shù)為5次時(shí)，使得殘余爐氣的含量改變?yōu)榇蠹s1%的情況比較，在考慮

了易燃組分的安全極限后，理論上可以節(jié)省2/5的N2資源以及2/5的充氣時(shí)間。但這僅

僅是理論計(jì)算的結(jié)果而已。與上述同樣的理由，只有適當(dāng)提高換氣次數(shù)，并修改換氣規(guī)程，

才能使最終爐氣中的易燃組分的含量等于或低于5%。當(dāng)然，這些修改過的運(yùn)行參數(shù)和操作

規(guī)程，必須經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行和檢測(cè)，報(bào)經(jīng)安全生產(chǎn)監(jiān)督部門批準(zhǔn)后，方可執(zhí)行。

(4)利用可燃?xì)怏w爆炸極限進(jìn)行的爐氣置換

由前述可知，可燃?xì)怏w與空氣形成混合物，而且混合的比例處于一定范圍時(shí)，在點(diǎn)火源

的作用下就會(huì)產(chǎn)生燃燒和爆炸。當(dāng)該混合比例或是可燃?xì)怏w的濃度低于某一最低極限或高于

某一最高極限時(shí)，火焰便不能蔓延，當(dāng)然也不能爆炸。對(duì)于能使火焰蔓延的可燃?xì)怏w的最低

濃度，稱為該可燃?xì)怏w爆炸極限的下限，對(duì)能使火焰蔓延的可燃?xì)怏w的最高濃度，稱為該可

燃?xì)怏w爆炸極限的上限。當(dāng)混合物中可燃?xì)怏w的濃度低于爆炸下限時(shí)，由于可燃?xì)怏w的含量

太少以及過量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延；而可燃?xì)怏w濃度高于爆炸上限時(shí)，因過

多的可燃?xì)怏w使對(duì)應(yīng)的空氣及其氧含量太少，火焰也不能蔓延。以上兩種情況下混合氣體均

不能爆炸。由此可歸納出能夠避免爆炸的兩個(gè)相對(duì)安全的濃度：一是低于爆炸下限時(shí)的可燃

氣體的濃度。任何情況下，混合爐氣中的可燃?xì)怏w的濃度只要低于該濃度，就不會(huì)發(fā)生爆炸;

二是可燃?xì)怏w濃度高于爆炸上限時(shí)，所對(duì)應(yīng)的空氣中的氧含量。任何情況下，混合爐氣中的

氧含量只要低于爆炸上限所對(duì)應(yīng)的氧含量，也不會(huì)發(fā)生爆炸。

對(duì)于每一種可燃?xì)怏w都有其特定的爆炸極限，當(dāng)用N2(或其他中性的不可燃?xì)怏w)置

換爐內(nèi)可控氣氛時(shí)，將低于爆炸下限對(duì)應(yīng)的可燃?xì)怏w的濃度作為沖洗結(jié)束時(shí)預(yù)期的殘留可燃

氣體的安全含量，同理，當(dāng)用N,（或其他中性的不可燃?xì)怏w）置換爐內(nèi)的空氣時(shí)，將爆炸

上限所對(duì)應(yīng)的氧含量作為沖洗結(jié)束時(shí)預(yù)期的殘留氧氣的安全含量，就可分別代入式（2-3）

中的K,,從而計(jì)算出理論上各自需要的沖洗N2的總量。在這里，爆炸上限的含氧量與以

前統(tǒng)一規(guī)定的含氧量的安全極限1%相比，約擴(kuò)大了數(shù)倍之多。由式（2-3）的右邊可看出，

當(dāng)K,增大時(shí)，其值變小，即換氣次數(shù)減少。因此，為了置換爐內(nèi)的空氣，在考慮了爆炸上

限所對(duì)應(yīng)的氧含量以后，理論上可以節(jié)省較多的N2（或其他中性的不可燃?xì)怏w）用量和沖

洗時(shí)間。

利用可燃?xì)怏w爆炸極限進(jìn)行的爐氣置換時(shí)，必須注意以下問題。

①每一種可燃?xì)怏w都有其特定的爆炸極限，也就是說不一樣的可燃?xì)怏w，爆炸極限對(duì)應(yīng)

的可燃?xì)怏w濃度或氧含量，是各不相同的。自然，相應(yīng)的換氣操作規(guī)程也就不勝繁雜了。另

外，如果要求在置換爐氣之前必須確認(rèn)有哪些組分，是有困難的。尤其是遇到緊急情況時(shí)，

非常不便于現(xiàn)場(chǎng)的安全操作。

前面已經(jīng)講過，可燃?xì)怏w的爆炸極限是隨很多外界因素而變化的。在可控氣氛熱處理過

程中，特別是發(fā)生設(shè)備故障時(shí)，爐氣成分常常會(huì)發(fā)生變化。因此爆炸極限對(duì)應(yīng)的可燃?xì)怏w濃

度或氧含量也要相應(yīng)地改變，這將直接影響到換氣操作規(guī)程的可操作性以及安全可靠性。

②使用充氣法換氣時(shí)，實(shí)際置換效果總是不如理論計(jì)算得那么理想，最終的殘余氣體的

實(shí)際含量總要大于理論計(jì)算的結(jié)果。尤其對(duì)以爆炸極限的安全含量為目標(biāo)的爐氣置換，現(xiàn)場(chǎng)

使用的運(yùn)行參數(shù)和操作規(guī)程，必須在實(shí)地經(jīng)過多次檢測(cè)、驗(yàn)證和考核，報(bào)經(jīng)安全生產(chǎn)監(jiān)督部

門批準(zhǔn)后，方可執(zhí)行。

③鑒于以上原因，用可燃?xì)怏w爆炸極限進(jìn)行爐氣置換的實(shí)際應(yīng)用并不多見，僅限于理論

計(jì)算而己。爆炸極限所對(duì)應(yīng)的安全含量與前述安全極限相比，更接近于爆炸危險(xiǎn)。所以，以

爆炸極限的安全含量為目標(biāo)的爐氣置換，也許可以節(jié)省N2的用量和沖洗時(shí)間，但安全可靠

性也必然是較差的。必須明確：無論如何，安全總是第一位的，而經(jīng)濟(jì)利益應(yīng)該退其次。這

恐怕是此種爐氣置換法在實(shí)際中很少應(yīng)用的根本原因。

表2-2是根據(jù)爆炸極限對(duì)應(yīng)的安全濃度，用N2（或C02）置換爐內(nèi)空氣或可燃?xì)夥諘r(shí)，

所需要的最小沖洗體積的計(jì)算實(shí)例。因?yàn)闆]有說明各可燃?xì)怏w爆炸下限所對(duì)應(yīng)的安全濃度，

?2-2?換爐內(nèi)空氣或可燃?xì)赓鴷r(shí)，，或CO,■小用■的理論計(jì).實(shí)例

置倏爐內(nèi)第有空氣??模爐內(nèi)源有可控氣

爐氣中允氨沖院過程結(jié)束時(shí)

可燃?xì)怏w或置換爐氣的沖洗過程結(jié)束時(shí)?

許的含H殘余含氯M沖洗弋用量1殘余可控氣

可控氣氛中性沖洗氣沖洗氣用*

*極限（R

種類體的林類（爐膊體積（計(jì)算值逐（爐總休?黑氛，計(jì)算值＞,

ffift)1/%

借教）/%

—

氟氧混合,

中H?含*

75%4?41.64.22.84.6

60%*31.64.22.64.5

40%4.7氨氣1.54.72?2I1.4

20%5.41.45.21.54.5

▲VzG751.17.00.84.5

3.114?5

量氣4.4氯氣1.64.2

6.9二氧化碳1.26.32.67.4

1.911€9

一H化碳5.6氮?dú)?.45.2

—--------

8.4二氧化碳1.07.71.4|24.7

放熱型氣濃5.51.45.21.9114.9

型（。=0?50?氮?dú)?/p>

0.65)?放熱型氣

0?3I74.1

款型（?！?1（淡型?！?.611.5

0.80~0.95港0.90)1_____________________

吸熱整/:4.81.54.73.014.98

7.6二氧化碳1.0772.0

①。為燃境系數(shù).

?原文未注明該吸熱型氣的組分?

③殘余含■依K,-（KKi）eFKe.式中K。為爐內(nèi)原有空氣的我含IL故

氏=21％,在此假設(shè)沖洗氣的雜質(zhì)含岫8-0,,止是以爐脫體租借取來我小的沖洸.

的用■,所以殘余?（含?可由K,nK“u廿算出?

④同理,殘留可I?氣氛含垃K,=eY，與上不同的是?此處已設(shè)定爐內(nèi)早有可控.

扒的含依K0=1OO%-1.

也為提供其爆炸上限，所對(duì)應(yīng)的氧含量極限值得來源依據(jù)，故僅供參考

(5)對(duì)高溫爐膛充氣的爐氣置換

當(dāng)沖洗氣體進(jìn)入高溫爐膛并被加熱后，其體積隨之膨脹。根據(jù)理想氣體的氣態(tài)方程，如

果爐壓變化不大，則體積(或流量)與其絕對(duì)溫度成正比。設(shè)室溫溫度為2