4x4米室式燃气热处理炉方案技术说明样本.docx
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4x4米室式燃气热处理炉方案技术说明样本
攀长特钢45/50MN快锻机6#室式加热炉技术规格书
4x4米室式燃气热解决炉
1、用途:
用以解决如下钢种
1)重要用于45MN快锻机钢锭加热和返炉料加热;
2)钢锭种类:
重要用于小批量产品、中小锭(坯)加热及回炉加热。
10吨如下锭型;
序号
品种
钢种
代表钢号
1
模块
塑料模具
P20,718,S45~55C,NAK80等
冷作模具
Cr12Mo1V1,Cr12,D2等
热作模具
5CrMnMo,5CrNiMo,H13,S136,3Cr2W8V等
2
模具用钢
塑料模具
P20,718,S45~55C,NAK80等
冷作模具
Cr12Mo1V1,Cr12,D2等
热作模具
5CrMnMo,5CrNiMo,H13,S136,3Cr2W8V等
塑料模具
P20,718,S45~55C,NAK80等
冷作模具
Cr12Mo1V1,Cr12,D2等
热作模具
5CrMnMo,5CrNiMo,H13,S136,3Cr2W8V等
3
锻材
碳结
08-70
合结
15~50Cr(A),10~50Mn,12~50CrMo,12~37CrNi3,27~42SiMn,18~30CrMnTi,15~40CrMnMo,15~40CrNiMoA,38CrMoAl,12~49CrMoV,
不锈
0~4Cr13,0~1Cr18Ni9Ti
4
厚壁钢管
合结、不锈
P91,T92,P92,T122,P122,HR3C
5
航空锻件
不锈、高温
GH4169,зп742等
6
锻件
碳结
08-70
合结
34CrNiMo6,42CrMo等
2.重要设计条件
2.1、工作制度
为满足主机设备工作需要,台车式加热炉按照四班三运转持续作业制设计,年工作306天,设计年时基数7200小时。
2.2、能源燃料
采用天然气作为热源,天然气参数如下:
发热值:
8424×4.18kJ/Nm3
接点出气压力:
100~200kPa
2.3、车间运送条件
车间吊车为电动桥式起重机,炉前车间行车最大起重负荷为80/20t,炉后车间行车最大起重负荷为20/5t。
2.4自然条件
环境、气象、地质条件
历年极端最高气温:
39.7℃
历年极端最低气温:
-6.8℃
年平均气温:
16.2℃
年平均相对湿度:
81%
年平均降水量;1320mm
年平均蒸发量:
780.1mm
冬季平均风速:
0.7m/s
夏季平均风速:
1m/s
年平均风速:
0.9m/s
主导风向:
NE
基本风压:
0.4kN/m2
基本雪压:
0.15kN/m2
地震数据
抗震强度:
里氏7级
抗震加速度:
0.15g
2.5公辅设施条件
a电力
频率
50Hz
频率波动范畴
±1Hz
电压
380V
电压波动范畴
±10%
接地原则
TN-C-S
b氮气
纯净度
99.99%
压力
0.4/0.6Mpa
温度
环境温度
c天然气
低发热值8424×4.18kJ/Nm3
d压缩空气
净化规定:
固体含量<15mg/m3;
最大微粒含量:
5μm;
油含量:
<15ppm;
露点:
≤-20℃;
压力:
0.4~0.6MPa;
3.重要技术参数
Ø最大燃气耗量:
89Nm3/h
Ø最大助燃空气耗量:
827.7Nm3/h
Ø空气系数:
1.15
Ø单位燃烧生成气量:
11.43Nm3/Nm3
Ø烧嘴前燃气压力:
40mbar
Ø烧嘴前助燃空气压力:
40mbar
Ø天燃气发热值:
8424x4.18kJ/Nm3
Ø最高使用温度:
1280℃3
Ø炉膛尺寸:
4000×4500x3000mm(WXLXH)
Ø最大加热速率规定:
120℃/h(可调)
Ø保温期炉温均匀性:
≤±10℃(含工件)
Ø烧嘴控制方式:
4区单控
Ø广东施能制造SIO100KB烧嘴230KW:
4套
Ø温度控制系统控制精度:
≤±1℃
Ø炉体外壁温度:
≦65℃
Ø最大装炉量:
20t
Ø助燃风机功率:
4-72NO3.6A5Y90L-4(2.2kW电机)
Ø炉门提高电机功率:
5.5kWx1
Ø炉门提高速度:
5m/min
4.工艺过程
将料及料框吊装到炉内装料位,检查无误后,炉门下降并压紧后,密封无问题,打开排烟道阀门,检查天然气气站及助燃空气管路上手动阀门与否启动到位,各供电点就绪,点燃烧嘴,依照各测温点温升调节炉内烧嘴火焰大小,待炉温达到热解决温度,保温并保证炉温均匀性。
热解决完毕后,关闭烧嘴,待料温下降出炉温度后,再提高炉门到位,安全锁紧,出炉,天车移走料,进行下炉工序。
5.热解决炉系统阐明及构成
天然室式炉系统重要由炉本体(炉壳)与炉内保温材料、炉门、炉门提高及自力压紧机构、燃烧系统与管路系统、排烟系统、平台、耐热料盘、地基条件图、炉温测量系统、温度控制系统、辅助系统构成(如下图所示)。
图1燃烧系统安装图图2排烟与空气预热器
图3室式炉
图4剖视图
图5燃气热解决炉炉门与配管实例
5.1本体(炉壳)与炉内保温材料
5.1.1炉体
钢构造由型钢、钢板等焊接成高强度室式构造。
在设计上充分考虑到热膨胀影响,在任何状况下,炉体都不会由于膨胀/收缩而产生变形。
(1)炉侧钢构造是用16#工槽钢做炉体立柱,10#槽钢做横向加强构造,炉顶圈梁是16#槽钢焊接焊接而成,用中小型工字钢做主体加固构造,炉后墙和前墙用10#槽钢做立筋和竖筋,钢构造骨架内贴焊5mm碳钢钢板,整体外型为方体框架;用以安装固定炉门提高动力构造、烧嘴、各系统管路及插装热电偶引出装置等辅助设施,此外炉顶和炉墙也可用以吊挂锚固炉保温砖砖,耐火纤维毯等其她保温材料;
(2)炉子周边和炉顶各操作、检修区域,依照需要设有操作、检修平台及梯子,平台、通道和梯子均设有安全防护栏杆,平台、通道依照不同部位分别由型钢和花纹钢板、栅隔板构成;台车炉炉顶安全防护栏用¢40x3和¢25x3碳钢钢管、L70x45x5角钢、3mm厚菱形花纹钢板、50x50栅隔板焊接、敷设。
(3)室式加热炉炉底标高控制在800mm左右,采用无轨装出料机装出料时,有较好视线,便于装出料操作;
(4)炉体钢构造用钢所有使用国内大型钢铁公司生产有品质保障优质钢材,设计和制作上将充分考虑炉子结实耐用。
5.1.2炉内保温材料安装敷设按下表制作
(1)炉顶保温层由炉内钢皮面到炉内膛分三层,第一层先铺设70mm厚轻质保温浇注料(γ=0.8kg/m3)后,第二层铺设50mm厚硅酸铝高铝耐火纤维毯,一层和二层有接缝处必要错缝铺设,第三层用致密高强高铝浇注料,厚度为230mm.整体锚固形式是用不锈钢拉杆和不锈钢螺钉固定安装在炉顶上;
(2)炉侧墙、后墙、前墙保温层由炉内钢皮面到炉内膛分四层,第一层先铺设50mm厚硅酸铝纤维绝热毡后,第二层铺设50mm厚硅酸铝纤维绝热板,一层和二层有接缝处必要错缝铺设,第三层砌筑轻质粘土砖NG-1.0,厚度116,第四层用致密高强高铝浇注料,厚度为284mm,整个炉墙保温层总厚度500mm,浇注料整体锚固形式是用不锈钢拉杆和不锈钢螺钉固定安装在炉墙上;
(3)炉底部保温层用轻质浇注预制块铺砌,制作完毕后真个炉腔呈现箱型构造,炉内各预制块间缝隙用陶瓷纤维散棉填充好。
5.2炉门框架、炉门提高和自力压紧密封机构、安全自锁装置、炉门耐热砌体
炉门由钢制框架、铸铁镶边,耐热炉衬层构成,同步为了使炉门能上下移动在炉门两侧对称装有4组滚轮,并在炉门两边用槽钢做龙门式炉门立柱子,当提高机构提高炉门时,滚轮能上下沿槽钢立柱内滑轨自由滑动,为了安全起见,在炉门立柱两侧上端装有安全锁紧机构,以防意外使炉门坠落,炉门下降后要和炉口形成封闭形式,采用密封为弹簧带曲柄自压紧机构。
(1)炉门框架用14#a槽钢做边框焊成方形主构造,框内用100x5带钢做加强横肋和竖肋,交叉处用5mm厚八边形小贴板贴焊,达到加强和美观作用,周边裙板耐热不锈钢309s制作,厚度10mm,炉门衬层外侧钢板用5mm碳钢钢板,炉门上方焊接有吊耳,吊耳用20厚碳钢板制作,炉门镶边用HT200紧固在炉门裙板上,用来保护炉门软密封和抑制炉门热形变时候扭偏。
(2)炉门安装在一种垂直地面导向立柱上,导向立柱采用28a槽钢,槽钢内部焊有导向轨,导向轨上开有垂直导向压紧槽,保证炉门垂直压紧密封。
炉门通过滑轮组及提高系统进行升降。
起吊能力5t,提高选用5.5Kw电动葫芦型号CD5-6A)。
(3)在炉门上设有上下4轴,轴末端各在一种曲柄臂上装有一种导向滚轮,导向轮分别纳入左右两侧炉门立柱里导轨中,吊门钢绳固定在连杆上,另有一对曲臂固定在两根轴上,曲臂末端各与一种拉力弹簧相连,弹簧拉力使上下轴做逆时针方向旋转,连杆上上撞块限制其旋转角度,由于轴旋转,轴导向轮向右动,使炉门往左动与定密封面压紧。
当炉门上升时,钢绳先将连杆向上拉起,拉力与炉门自重形成一种力矩,使上下轴做顺时针旋转,此时弹簧被拉长,导向轮将炉门推离密封面,当连杆上下撞块行到极限位置后就开始和炉门一起上升,下降时则反之,当炉门重量所有或某些由台车支撑在继续放下炉门时,弹簧开始收缩并通过曲柄轴把炉门挤压到炉口位置使其密封。
(4)安全自锁装置:
为了安全起见,在炉门立柱两侧上端装有安全锁紧机构,以防意外使炉门坠落,安全锁是由自力撞块构造构成,该构造比起气动构造,节约了气源和执行机构。
(5)炉门耐热砌体:
为了减轻炉门重量,炉门衬采用全纤维构造,贴靠炉门铁皮某些采用50mm厚硅酸铝纤维毯,容重100kg/m3,炉门某些叠铺250mm厚含锆硅酸铝纤维折叠块,容重240kg/m3,周边用裙边块做密封,此外炉门左右和上边设有弹簧补偿软密封(见图8)。
1门框架、2卷扬提高机构、3自力压紧机构、4呈托炉门滚轮组、5炉门支撑和导向立柱、6弹簧补偿密封机构、7机械限位撞块、8炉门观测窗
5.3燃烧系统与管路系统
5.5.1燃烧系统配备
(1)燃烧系统由燃气平焰烧嘴SIO200KB、智能烧嘴控制器、电动调节阀、电磁阀、空气/燃气比例调节阀、点火变压器、点火烧嘴和火焰监测器构成。
具备自动点火、火焰检测、大小火持续加热等功能(小火时火焰不软弱无力,大小火有明显区别)。
燃气台车炉宽度较大,装载量大,为保证炉内温度均匀性和供热能力,采用广东施能制造SIO200KB大容量平焰烧嘴燃烧器。
同步在每个供热烧嘴上配备点火烧嘴,以保证可靠点火。
每套高速烧嘴因配有专用控制器,操作人员可现场进行操作各烧嘴点火、大火和小火控制和观测工况。
(2)烧嘴布置采用在双侧炉墙底部接近台车面附近安装,本台炉子依照计算选用了4组广东施能制造SIO100KB烧嘴,安装时均匀布在侧墙安装位置,两侧墙一边各按4只,相应烧嘴互相错开,为了避免火焰主流某些直接与工件接触,防止过热和烧损,通过在炉台搁置耐热垫铁方式把工件架高。
5.5.2管路及管路自控系统:
5.5.2.1天然气管路系统:
a天然气管路安全系统:
总进口管上设有二道手动球阀(一道是业主已安装好)、减压阀、压力变送器、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。
依照国标设立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。
b天然气管路调压系统:
天然气管路供气系统总进口管上设有自动调节阀门(减压供气)、自动测压装置,可依照燃烧状况自动调节天然气管路系统压力和供气量。
5.5.2.2助燃空气管路系统:
a助燃空气通过排烟管路上空气预热器再进入烧嘴和燃气混合燃烧:
为合理组织燃烧,保证炉温均匀,控制a值,助燃空气采用热风补偿。
当炉子运营时,随着空气预热温度不断提高,相似压力下,空气流量将减小,空气燃烧过剩系数x将随之减少,火焰成欠氧燃烧状态,C0含量增长,炉内形成还原氛围,也许导致工件表面渗碳;反之,炉温减少时,空气预热温度减少,同样压力下,空气流量增长,空气过剩系数x将随之增长,火焰成过氧燃烧状念,氧含量增长,炉内形成氧化氛围,导致工件表面氧化烧损和脱碳,产生大量氧化皮。
采用热风补偿系统可通过先导换热器感知空气预热温度变化,带动可变空燃比例调节阀自动、等比例调节烧嘴前燃气流量,实当前不同预热温度和不同烧嘴功率下空燃比例恒定,达到最佳燃烧状念。
b助燃空气管路安全系统:
助燃空气管路设有自动测压装置。
一但风机故障,自动关闭天然气源并报警。
c助燃空气管路供风风机选用大风量风机,用两台,一台备用,风机采用在风机房就地操作方式。
4-72NO3.6A(2.2kW电机)风量2073m3/h风压300Pa
燃烧系统原理图
5.4排烟系统
(1)台车式加热炉烟气走地下烟道经换热器预热空气后,经烟囱排走。
换热器采用金属管状换热器。
高温段管组采用Cr25Ni20材料,低温段管组采用1Cr18Ni9材质。
炉温高于1100℃时,预热空气温度≥400℃。
在正常使用状况下使用寿命≥3年。
(2)该标段工业炉采用集中排烟形式,烟道闸板设立在换热器后。
依照烟气温度合理选用闸板材质,烟道闸板选用耐高温不锈钢制作
(3)烟道内设测温电偶,烟温超温,将自动将冷空气渗入,以减少烟温,保护换热器。
(4)烟囱安装自动炉压控制、蝶阀等,可调节降温速度。
(5)烟囱下端设圆筒形对流辐射空气预热器,通过烟气与空气热互换,将燃烧空气预热至400℃左右。
冷空气自上而下,与高温烟气热互换后,分两路输送至炉体两侧燃烧器内,预热器由多棱片锅炉钢板焊接而成,使用寿命长
(6)预热器
采用GC型列管式插入扰流件换热器以增长空气预热温度,炉温1280℃时将空气温度预热至300-400℃。
GC型高效插入件换热器,在相似传热系数下,空侧压力损失较普通插入件换热低,其值在1500Pa左右,因而减少了动力消耗。
烟气温度600℃时,综合传热系数45W/M2℃以上,烟气温≥900℃时,综合传热系数55W/M2℃以上。
换热器在设计上依照不同温度采用耐热钢和不锈钢,布置上采用温均匀化和热应力消除办法。
5.5平台
供通行平台,取平台宽度为600mm,供检修炉用机械或装拆检测仪表用炉顶操作平台,取平台宽度为700mm,炉子构件烧嘴、阀门操作平台其宽度应和炉体宽度一致,平台四周边有安全防护栏杆,高度取1m,操作平台基本焊接在炉体承力柱上,平台上铺设菱形花纹钢板和格栅板供人员行走。
5.6料盘与基本
(1)用来搁料料盘,用耐热合金钢铸成,尺寸按承料大小和炉台范畴设计,尽量能满足转运以便,应用最多,能保证使用强度状况下开有通气、减重、起运大孔,开孔尽量均匀,形状简朴,表面能满足使用规定即可。
(2)设备基本,铺设有两行单行重轨38kg/m,轨道固定采用预埋焊接方式,轨道中间,即台车正下方挖有供检修坑道,坑道深度满足人工安装设备和定期检查走人即可,不适当过深;此外基本预埋件、荷载、炉前公辅设施(水、气等)由承包方设计,甲方负责施工。
5.7设备重要特点
1、节能效果好:
本设备炉体炉衬所有采用高铝耐火纤维,与耐火砖相比导热系数小,热容量小,因此耐火层厚度小,且吸热大大减少。
本设备采用高速调温烧咀系统,喷出速度大,达到100m/s,能有效搅拌炉气,是炉膛温度均匀,且烧咀系统燃烧完全,使燃料得到充分运用。
采用炉压零位控制和全密封技术,是最大结合面(炉车与炉体间密封面)处在零位炉压,炉气不外泄,冷气不内渗,使燃烧产生热能可以有效地运用。
2、具备先进设计水平炉门、炉体密封构造,在一定有效时间内炉门可靠关闭后,无局部窜火、吸风、跑热现象,台车加热炉炉门采用自力式压紧密封机构;台车侧密封采用双砂封形式,台车后密封采用可靠密封形式,有效去除空炉能源挥霍,节能效果非常明显。
。
3、自动化限度高:
炉门、炉车所有采用电动,有操作控制台,操作人员能以便地控制炉门、炉车运营。
炉门、炉车有行程控制,到限定极限位置能自动停止运营,以保证安全。
燃烧系统有全套点火,大、小火运营、检测、熄火报警,熄火切断和再点火功能,且每套烧咀各有一种独立控制箱,可以做到单独控制。
每个控制箱接口可和仪表间温控仪连接,使整套系统所有做到自动控制。
管路参数采用自动控制。
助燃空气和燃料管路压力可设定并自动调节,使助燃空气和燃料量控制在最佳比值,保证达到较高燃烧效率,消除黑烟。
炉压自动控制,通过压力变送器把炉膛压力信号与设定值比较,把信号传到烟囱执行器,通过变化烟囱开度自动控制炉膛内压力。
炉内温度控制采用先进智能数显温控仪,它和测温元件、自控烧咀构成闭环控制。
具备高精度、高灵活性、抗干扰性和高可靠性。
温控系统可对热解决生产工艺曲线进行自动计算、操作、显示、储存,实现全过程控制。
在仪表柜上设有温度、炉压、各烧咀、各管路参数操作值显示和异常状况报警及紧急保护办法,保证操作安全。
5.10电器控制某些
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