16x45x45m台车式燃气炉技术方案Word文档格式.docx
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使用温度
650℃
8
炉温均匀性
有效加热区内各点间温度偏差≤±
10℃
9
炉衬结构
全纤维轻型节能结构300mm
10
炉体表面温升
≤40℃
11
控温精度
各区温度控制系统精度≤±
2℃
12
升温速度
50～400℃/h可调
13
温度控制区
8区，精密控制
14
控温热电偶
8支控温，K型
15
炉车最大装载量
≤50t（不含垫铁）
16
炉门移动方式
电动葫芦垂直升降、7m/min
17
炉门密封方式
四点气缸连杆+炉门导向槽自重压紧机构密封
18
台车密封方式
台车与炉体两侧5台气缸压紧软密封
19
炉车行走速度
6m/min
20
燃料及热值
天然气；
35000KJ/Nm3炉前压力0.07Mpa
21
烧嘴前进口压力
6-8KPa
22
最大燃料量
500m3/h
23
最大空气消耗量
5100m3/h
24
最大烟气量
5800m3/h
25
烧嘴布置方式
两侧交错布置
26
燃烧方式
大/小火开闭脉冲燃烧
27
燃烧系统阀门控制方式
电动阀门+手动调节阀
28
烧嘴型号、数量、型号
16套高速调温自控烧嘴系统SCEC140450kw
29
换热器
2台插入件管状换热器
30
助燃空气温度
50-250℃
31
换热器保护型式
自动热风放散，渗冷风
32
排烟系统
上排烟方式
33
余热回收
符合GB3486-83标准
34
温度控制方式
自动+手动+PLC控制
35
控温仪表
厦门宇电AI518P
36
压力显示仪表
厦门宇电AI508
37
上位机
12寸触摸屏
38
温度记录仪
10通道无纸记录仪
39
炉子运行噪音
≤85分贝（距炉子1米）
40
炉子热效率
≥45%
41
炉压控制及范围
电动执行机构+微差压传感器+控制仪表执行保温工艺台车表面≤30Pa，炉压峰值波动≤50Pa
42
风压控制
压力变送器+控制仪表+变频器
43
供电参数
380V±
10%50Hz±
2.53相
三、设备组成
本设备主要由炉体、炉衬、台车及台车驱动机构、炉门及炉门升降机构、燃烧系统、供风系统、排烟及余热回收系统、温度控制系统及电气控制系统等组成。
4、设备概述
4.1炉体
炉体钢架由型钢和钢板焊接成整体，炉墙钢板按型钢框架自然分割，采用分离式拼接并与型钢框架间断焊接，避免钢板受热后发生整体变形；
侧墙型钢立柱均按在受热情况下强度计算，选型恰当可靠；
立柱下部与预埋钢板在施工现场焊接，上部与炉顶圈梁连接，这样整个炉体钢结构形成一整体框架结构，提高了强度，确保受力均衡。
在设计时应充分考虑到热膨胀的影响，使钢结构耐用不变形。
炉门口耐热铸铁护板，δ≥20mm，并且为了维修方便采用分段，通过镶嵌式螺丝安装固定在炉门口外边框之上，在制作时分成多块制作，安装时留余量作为膨胀缝防止热变形两块间预留高温膨胀量，安装间隙10mm，此种方式方便维修、维护，使用寿命长。
炉门框立柱采用型钢组合，截面为矩形的框架式结构，这样，钢结构整体重量较轻，抗弯强度高，钢性好，炉门柱上横梁根据承载负荷放大系数选定型钢，确保抗弯强度，并与立柱形成钢性框架，承载炉门升降的负荷和冲击。
炉顶采用型钢横梁结构，即炉顶周围采用型钢做出整体圈梁，横向排列的受力横梁端部与圈梁连接，承载整个炉顶耐火材料的重量，炉顶横梁型钢一律经过强度校算。
炉体钢结构在厂内分片制作，现场拼对组焊，运输便捷、安装方便、只需按预先设计的位置安装即可，现场工作量小，安装周期短。
整个炉体具有较强的刚性，外形美观、牢固可靠、长期使用不易变形等特点。
炉壳焊接检验后，再进行防锈处理，先除氧化皮，再刷二次红丹底漆，然后进炉筑炉、安装完成后外表采用光亮银粉漆喷涂（根据客户要求制定喷漆颜色）。
炉体两侧设窥视孔，窥视孔视野覆盖全炉所有区域，便于操作人员了解炉内情况。
炉体上所有需要检查、检修、操作和维护的地方，均设有相应的平台和安全扶梯。
平台和安全扶梯符合国家相关标准，布置合理，便于设备操作与维护。
后再制作二次面漆采用高温银粉漆喷涂（根据客户要求制定喷漆颜色）。
4.2炉衬
4.2.1、炉墙、炉顶内衬均采用全纤维复合结构，保温层为300mm。
采用山东鲁阳高铝陶瓷耐火纤维结构，通过平铺与叠铺的方法制成300mm×
300mm×
250mm厚的模块，内铺设三层20mm厚纤维毯棉。
然后用标准锚固件收紧固定在钢骨架上。
纤维层叠模块具有优良的弹性，由于纤维折叠模块处于预压缩40%状态，安装时拆掉预压固定木板其膨胀可使块与块之间的间隙紧密贴合和补偿纤维收缩，提高纤维炉衬的绝热气密性能。
贴靠钢板处层铺错缝粘结有利于炉墙密封；
交错的内层叠铺便于上下、左右方向的压紧，增大纤维受力强度；
结合处以迷宫式结构有利于密封，由于纤维模块相互挤压形成整体，可以整体浮动吸收热应力引起的变形。
陶瓷纤维毯棉主要技术性能指标：
分类温度（℃）
1260（本炉使用）
检测标准
产品代码
LYGX-212
LYGX-312
加热永久线变化（%）
1000℃×
24h≤-3
1100℃×
GB/T17911
理论导热系数
W/（m.k）（128kg/m3）
平均500℃
≤0.153
YB/T4130
抗拉强度（MPa）（厚度25mm）
≥0.05
理论体积密度（kg/m3）
64/96/128/160
化
学
成
份
（%）
AL2O3
≥45
GB/T6900
GB/T4984
SiO2
≥52
≥54
ZrO2
Fe2O3
≤0.8
≤0.2
AL2O3+SiO2
≥97
≥99
AL2O3+SiO2+ZrO2
产品规格（mm）
3600/7200×
610×
20/30/50
陶瓷纤维折叠模块主要技术性能指标：
LYGX-289
LYGX-389
220
300×
250/300
纤维导热率下的热流计算：
热面温度
内衬截面
纤维厚度mm
152
203
254
305
℃
冷
面
温
度
1149
134
114
103
94
1260
154
132
118
109
1316
165
141
127
116
4.2.2、在纤维表面喷涂一层高温固化剂，可以提高纤维衬层表面的强度，增强抗气流冲刷能力，可以防止纤维析晶粉化的粉尘逸出炉外。
高温固化剂是由硅酸盐衍生物及Al2O3胶体以无定型高温氧化物等按一定比例配置而成的一种快速胶结的粘稠状液体，最高使用温度1300度，Al2O3质量分数65%，抗气流冲刷速度30m/s，加热永久线变化-0.2（1350。
C，12h）。
根据我们在其他设备使用的经验，喷涂此固化剂后，可以有效降低陶瓷纤维经高温烧结后产生的缝隙，增强陶瓷纤维的抗冲刷能力；
避免了因纤维析晶出现的收缩缝隙的热气外溢和因纤维粉化引起的生产人员的粉尘吸入肺部的危害。
喷涂厚度在1mm以上。
耐火纤维高温固化剂理化指标
使用部位
纤维表面
质量分数
AL2O3≥65%
1500℃
加热永久线变化
-2%（1300℃×
12h）
抗压强度
500℃，1.5；
800℃，3.2；
1100℃，6
抗气流冲速度
30m/s-1
4.2.3、纤维与固化剂结合使用的特点
4.2.3.1、减少热气通过纤维缝隙向炉壁外溢，降低能耗。
4.2.3.2、减少蓄热损失，热容量小，吸收热量少，升温速度快，尤其对间歇式炉的启炉、停炉起到非常显著的节能效果。
4.2.3.3、抗热震及机械震动性能好。
4.2.3.4、减少烘炉时间，节约烘炉成本。
4.2.3.5、化学稳定性及急冷急热性能好。
4.3、台车及其驱动机构
台车由车轮装置、牵引装置、钢结构车架、耐热铸铁边框和耐火保温材料组成。
4.3.1、台车车架钢结构为型钢复合焊接的双层车架预应力结构，两层车架之间采用单膨胀方向焊接方式，保证了上下车架在受热均匀的情况能吸收应力，消除变形。
台车边框材质采用RQTSi5.5耐热铸件，δ≥20mm，并且为了维修方便采用分段，通过镶嵌式螺丝安装固定在台车底部钢板上，在制作时分成多块制作，安装时留余量作为膨胀缝防止热变形两块间预留高温膨胀量，安装间隙≤10mm，此种方式方便维修、维护，使用寿命长。
台车边框由耐热铸钢构成密封，考虑结构的互换性。
4.3.2、台车车体耐火材料采用复合砌筑结构，炉底钢板采用Q235厚度为10mm铆焊在台车型钢框架上。
底部为保温层，选择耐火材料时考虑到工件对台车表面的冲击和重荷，台车上表面砌体形式采用专用台车边框砖及中部重质耐火粘土砖填充结构。
4.3.3、台车垫铁
台车衬体上设有垫铁将工件架空在一定高度上进行热处理{H=400}，并组成火道，从而更好地保证工件的温度均匀性。
垫铁间距2m一根布置。
4.3.4、台车采用减速电机传动方式驱动，驱动机构固定在台车的前端下方，驱动台车前进和后退，并设制动装置。
电机供电采用电缆卷筒供电。
驱动机构的设置应充分考虑安装维修方便。
进出炉设声、光讯号及双保险限位机构，并与侧密封及炉门连锁，确保安全操作。
台车进出应灵活、平稳、定位准确。
炉车行走可用手控器操作，也可通过控制柜操作。
与炉门有连锁控制装置，炉后装防止台车失控撞击炉后墙的呆板缓冲器安全保护装置。
形成双保险限位机构，确保台车进出灵活、定位准确。
采用16套承重车轮，材料为50Mn（ZG55）,轮缘表面淬火硬度HRC45-55，淬火深度5-8mm，轴承座采用铸钢、轴承采用双列滚柱轴承。
台车移动速度6m/min，台车驱动功率30kw。
4.3.5、台车与两侧墙的密封
炉体和台车两侧的结合部：
因为炉体和台车有相对进出，考虑到加热后的膨胀，这一部位应有相当大的间隙（约30--40mm），所以此部位采用耐火纤维软密封，通过气缸带动臂杆将密封槽托起和放开，使台车与炉体间能完好的密封。
4.4、炉门及其升降机构
由钢结构、炉门架、炉门内衬、升降机构等部分组成。
4.4.1、炉门钢结构：
钢骨架采用钢板及型钢焊接而成，同时设计中充分考虑受热后的膨胀和变形因素，使炉门耐高温，长期使用不易变形。
炉门边框材质采用RQTSi5，δ≥20mm，并且为了维修方便采用分段，通过镶嵌式螺丝安装固定在炉门边框之上，在制作时分成多块制作，安装时留余量作为膨胀缝防止热变形两块间预留高温膨胀量，安装间隙≤10mm，此种方式方便维修、维护，使用寿命长。
炉门上设窥视孔，窥视孔视野覆盖全炉所有区域，便于操作人员了解炉内情况。
4.4.2、炉门架由立柱和横梁组成，立柱为左右2个。
立柱和横梁均采用槽钢、钢板焊接组合而成。
立柱与炉体骨架进行连接，大大增强了炉门立柱强度和刚度。
4.4.3、炉门内衬
炉门内衬与炉体侧墙一样，采用陶瓷耐火纤维炉衬。
具有重量轻、蓄热量小、保温性能好，施工快捷、使用寿命长等特点。
内衬由平铺层和折叠块层组成，内衬用耐热钢锚固件固定在炉门骨架钢板上。
4.4.5、升降装置
通过上置式电动葫芦，炉门提升链条采用锰钢锚链，运行平稳；
加配重并带自锁装置，将牵引力传递到炉门上，带动炉门升降。
升降速度7m/min，炉门设上、下行程双保险限位机构，确保安全操作。
炉门限位与台车限位进行互锁，防止炉门处于关闭状态时，台车动作将炉门撞坏，或工件滚落，造成事故。
4.4.6炉门密封
压紧装置及密封装置采用滑道配合气缸压紧结构，当炉门下降到位时，通过气缸带动炉门滑道压紧炉门，与炉口紧密结合，防止了炉内热量的外溢，降低了炉内的温度梯度，保证了炉温均匀性。
此种结构的压紧装置使炉门上、下时无摩擦产生，具有安全性能好、使用寿命长的特点。
采用可调性大的接触面全纤维柔性结构和轻型防变形钢结构门框，结合四套气动压紧密封装置。
确保炉门与炉体紧密的结构在一体，有效地保证了炉门口处的密封性。
4.5、燃烧装置
设备要求具备产品热处理工艺自动调节控制，由于加热对炉内温度均匀性要求较高，控制精度高，故为保证炉子内温度均匀性和供热能力，燃烧系统采用大小火切换脉冲燃烧（脉冲式大小火燃烧）调节方式。
烧嘴系统为广州广州施能燃烧设备公司制造的烧嘴，烧嘴安装在炉两侧部位，烧嘴配备有自动点火、火焰检测、断火报警等装置，烧嘴具有点火全自动吹扫功能。
PLC温度模块的控制信号，根据热负荷需求，控制烧嘴的燃烧状态，达到调节炉温目的。
4.5.1、采用广州施能烧嘴，大小火控制，烧嘴均匀布置在炉体两侧，分8区控制，每区采用2只烧嘴，烧嘴型号：
SCEC140，16只。
自动加手动方式控制（也可炉前手动单个控制），每个烧嘴均配有电磁阀、手动阀、比例阀、脉冲电动阀、烧嘴控制、电动执行器和点火变压器（均为广州施能产品）等。
4.5.2、炉子在加热过程中，烧嘴在满负荷工作，嘴燃烧出来的火焰以高速气流快速流动，将炉膛的烟气搅拌，使炉内烟气温度均匀，提高了辐射传热的效果，从而有效的提高炉膛内温度的均匀性，同时提高了加热质量，并缩短了加热时间。
4.5.3、烧嘴配有以PLC控制系统为核心的控制单元，可实现自动点火、烧嘴PID脉冲燃烧、熄火报警及再点火等全过程的自动控制。
烧嘴控制箱具有手动/本机自动/系统自动，不间断无干扰切换功能。
4.6、燃气系统
燃气系统包括供气部分和燃气控制部分。
4.6.1、供气部分
供气系统与工厂车间燃气管路连接，压力0.02～0.15MPa，经过手动阀、过滤器、安全切断阀、流量计、减压器后，压力被稳定在5000-8000Pa，通过管路和烧嘴控制元件送往炉子各个烧嘴。
天然气管路供气系统的总进口管上设有燃气减压稳压阀，可减压并维持系统稳定的燃气压力。
总进口管上设有二道手动球阀（一道是业主已安装）的压力开关、紧急关闭阀和天然气流量计。
在天然气欠压、风机故障、紧急断电时，自动关闭气源并报警。
根据国家标准设置天然气放散管及放散阀。
放散系统考虑汇总后集中放散形式。
烧嘴前天然气管路采用单路供气，汇总处安装手动球阀便于检修或调试时燃气各支管手动切断。
燃气支管路分别安装大小火电磁切断阀（由烧嘴自动控制器控制，切断单支烧嘴的燃气供给）、手动调节阀（配合空气支管路上的手动流量调节阀，用于手动调节燃气流量，实现空燃比例混合调整烧嘴状态等）。
烧嘴与燃气管路采用金属软管连接。
4.7、供风系统
4.7.1、供风系统包括助燃风机、消声器、电动调节阀、手动蝶阀、波纹管、风管等，向燃烧装置提供助燃空气，并于燃气控制部分的燃气量相匹配。
4.7.2、助燃风机采用高压离心通风机，共2台，9-19高压离心风机，功率：
18.5KW。
4.7.3、消声器用来降低风机噪音，改善工作环境。
4.7.4、手动蝶阀和烧嘴之间设有膨胀波纹管，用于消除管道受热膨胀量。
4.7.5、风管用优质碳素钢焊接而成。
预热后的供风管道作保温处理（采用硅酸铝纤维保温，外包0.3mm铝板，外表温升≤30℃），以防止热量流失与人员烫伤。
4.7.6、空气管道分配管末端安装防爆片。
助燃空气供应系统采用离心高压风机单独供风,风机进口配有电动执行器。
热风支管设有防爆装置，压力突增时泄压以保证设备安全，防爆装置用钢丝网罩住，防止防爆膜碎片伤人。
4.7.7、助燃空气主管道末端上装空气压力变送器，用于检测助燃空气压力，压力变送器将检测的压力信号传送给显示仪表，并通过通讯接口传送给上位机显示。
其风机变频器与压力变送器、压力调节仪表构成闭环风压自动控制系统。
该系统可自动调节助燃空气压力，保证足够的风量和风压与天然气配比，使得炉子完全均匀燃烧。
4.7.8、助燃空气主管道进口设置空气低压保护压力开关用于监测风机出口的空气压力，一旦出现压力低于设定监测的低限，会有开关量输出到上位的安全系统，自动切断燃气总阀并报警提示。
4.8、排烟系统
4.8.1、燃气炉设有排烟系统，排出炉内烟气，调节炉内压力。
4.8.2、排烟系统由烟道、空气预热器、电动烟道蝶阀、钢烟囱等组成。
4.8.3、炉子烟道中设高温自动旋转式调节阀。
其执行机构置于换热器的后面，减少高温辐射。
此烟阀与炉内取压装置、压力变送器、调节器和电动执行器组成炉压自控系统，通过智能仪表可在控制面板上控制烟道闸板的开度，从而控制炉膛压力，使炉压控制在最佳值。
高温烟阀设有自动和手动两种方式，当出现断电时，可采用手动方式将烟阀关闭。
高温烟阀采用电子式执行器，确保其使用性能和寿命。
4.8.4、烟道壳体有钢板焊接而成，外用保温材料进行保温，管道保温按GB4272-84执行。
4.8.5、为了回收部分烟气余热，烟道后面装有插入件管状换热器，预热助燃空气，节约能源。
4.9、余热回收系统及热交换器
余热回收系统是在烟囱的下端设有空气预热器，通过烟气与空气的热交换，提高助燃空气温度，可回收一部分热量，节约燃料（15%）。
冷空气自上而下，与高温烟气热交换后，分两路输送至炉体两侧的燃烧器。
预热空气温度可控制在250度左右。
达到节约能源及均匀炉温的效果，烟囱上排穿过屋顶，烟气排放达到国家标准。
烟气经逆流列管式高效喷流换热器最后进入车间主烟道统一排出。
空气预热器材质1Cr18Ni9Ti，排烟管内衬有硅酸铝耐火纤维，外表做防锈防腐处理。
换热器入口设掺冷风装置，保护换热器。
烟囱高度～15米（高于紧邻厂房屋顶3米）。
在预热器后烟管上设一只测气取样孔、一只排烟温度测量孔，排烟温度自动测量并显示。
烟囱顶部设有防雨帽和防雷装置。
烟囱上应合理设置取样口和检测平台，烟囱使用寿命≥10年。
4.9.1、插入件管状换热器
本设备在炉顶部配有2台插入件管状换热器，助燃风通过风机采取逆烟气方向的运行方式。
空气通过低温段进入，由高温段排出，可以确保空气预热温度达到250℃左右。
4.9.2、插入件管状换热器主要有以下几个特点：
4.9.2.1、空气与烟气的换热接触面积大，助燃空气能够得到最大程度的热。
4.9.2.2、在相同的传热面积条件上，插入件管状换热器比普通换热器将空气预热温度提高30-50℃.
4.9.2.3、节能、提高热效率。
为了提高炉子的热效率，节约燃料能耗，提高燃烧温度，增加炉子的产量，提高燃烧效率和实现低氧燃烧，最有效和最可靠的方法是利用换热器来回收烟气带走的热量来加热助燃用的空气。
通常助燃空气温度每提高100℃，就可以节约5%的燃料。
4.9.2.4、结构简单、密封性能好、便于制造、安装及维修。
4.9.2.5、使用寿命长。
布置上采用温度均匀化和热应力消除措施，故使用寿命长。
4.9.3、在预热器出口设有热风温度检测热电偶，其检测的温度信号传送给显示仪表，并通过通讯接口传送给上位机显示和记录。
4.9.4、
4.10、压缩空气管路
压缩空气系统主要提供炉门压紧、炉车与炉体两侧密封机构的动力，包括气缸、电磁换向阀、气源处理三联件及压缩空气管路等。
在压缩空气管路上装压力变送器，当压缩空气压力过低时报警并关闭燃气总阀，切断燃气供应，防止密封机构松开时炉内火焰溢出烧坏设备。
炉前压缩空气的压力为0.4~0.6Mpa。
4.11、控制系统
由上位机、西门子PLCS7-1500、PID智能仪表、压力变送器、电动执行器等组成控制系统。
4.11.1、上位机（触摸屏）系统
采用12寸智能触摸屏作为上位机主机与下位机PLC连接，完成上位机和下位机之间的数据双向通讯，从而实现通讯、显示和控制等技术，可实现分散控制、集中操作、分级管理、远程监控等功能。
要求上位机或下位机PLC具有联网功能可以通过以太网与车间电脑连接，实现实时数据的传输。
系统画面包括：
系统总貌画面、参数设定画面、工艺参数画面、燃烧器燃烧状态画面、控制元件动作画面、报警画面、实时采集的当前值数据形成的实时趋势曲线画面、打印报表画面。
直观显示设备实时运行状态和主要参数的测控值。
包括：
实时数值界面、实时曲线界面、实时状态界面、可方便切换。
系统总貌画面：
显示设备主要结构、上下位构成的集散控制系统、温度控制、PLC控制系统示意图，各界面的图像质量高；
炉体状态监控界面：
主要用于显示炉门的工作状态、台车的工作状态并有各到位显示和故障显示等；
参数设置界面：
可输入日期、班次、操作者、工件令号、工艺编号、材料牌号、工艺温度、工艺时间及报警设置、输出限辐等控制参数的基本设置；
参数显示界面：
显示整个系统的实时运行状态和各主要参数（各区温度、各点温度偏差、压力等）的测控值，应有燃气及用电量的计量显示；
监控曲线界面：
在同一坐标内显示某一时刻炉内监控温度曲线；
过程曲线界面：
对于主控温度、监控温度、记录温度要实时显示温度和时间的变化，作为历史记录随时调用、显示，所有实测值应具备定时存盘和打印功能，定时的时间设定（最小间隔时间5分钟）可任意设定；
报警报表打印界面：
显示温度控制超限、PLC检测出的测控参数、主控、监控、记录仪表故障报警和指示，对上述所有界面及工艺实测参数及曲线可随时打印；
人工干预界面：
在上位机上能实施人工干预指令，实现热处理炉部分设备的手动控制、数据输入等；
实时/历史趋势曲线界面：
显示热处理炉主要工艺参数的曲线，并可实现实时工艺趋势曲线的自动记录、存储和打印，以便积累工艺数据，为同类工件的加热积累经验，也可通过人工输入存储工艺曲线，所有工艺曲线和数据可以自由调用，随时投入运行；
故障报警管理界面：
实现故障报警的实时控制及管理，可将故障事件报表打印输出，报警信息应完备，方便操作者处理故障和通报故障；
安全管理界面：
对系统操作人员、管理人员、系统维护人员分别设置不同权限的安全密码，从而实现分层次的安全管理，多个上位机同时显示时，只能有一台有操作权；
报表功能：
可对记录的工艺实测参数、曲线、故障诊断、报警或流量记录进行整理，形成报表，可及时打印和定时打印功能；
用户可自己设定报表的格式、报表的页眉、页脚、标题，可编辑显示字的大小、字体、位置，可设计多个报表模板
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