35吨铝合金均质炉燃气技术方案Word文件下载.docx
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2.6适应材质:
需均质处理的各种铝材
2.7最高温度:
650C
2.8工作温度:
500C〜610C(可调)
2.9有效区内温度均匀性:
<
±
5C
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2.10温控方式:
PLC(SIMENSS7-300产品)自动控温/备用仪
表控温
2.11加热和控制区数
:
3区
2.12燃烧方式:
脉冲式燃烧,可以手动、自动操作,PLC进
行集中管理及监控,自动熄火保护。
2.13炉壁平均温升:
40C+室温(热桥点除外)
2.14噪音:
75dB(距炉子1米处)
2.15炉膛有效尺寸:
长7500X宽2800X高1800mm
2.16加热方式:
天然气自身预热式烧嘴+P型辐射管
2.17热风循环方式:
3台高温轴流风机强制循环,电机采用双速电机
/变频调速,单台风机静压926Pa,风量
98000m3/h,风机轴承采用端面润滑并进行水冷
2.18热电偶:
k型热电偶测温、记录监测炉温
2.19设备能源消耗
供电参数:
380V±
10%50Hz±
2.53相烧嘴:
空气自身预热辐射管烧嘴Sinmax5MB200kw烧嘴数量:
12支,4支1区
辐射管:
310S不锈钢P型辐射管,
燃料耗量:
230Nm3/h
空气消耗量:
2400Nm3/min
烟气量:
2640Nm3/min压力4~6kPa
冷却水耗量:
加热保温时5T/h;
0.3〜0.4MPa
压缩空气消耗量:
~8Nm3/h压力0.4~0.6MPa
2.20燃料及发热值:
天然气8100Kcal/Nm3
2.21助燃风系统:
高压离心风机+变频器
2.22排烟系统:
高温引风机引射排烟+掺冷风+变频器
2.23天然气供气压力:
5-10kPa
2.21烧嘴前空气压力:
3~6kPa
2.22炉门:
炉门采用电动升降结构,
压紧方式为气缸压紧
三、设备组成
本设备考虑了炉子的操作可靠性、维修方便性、经济节能等方
面的现实需要和要求,本加热炉炉由炉体、炉衬、炉门及升降装置、
燃烧系统、供风排烟系统、热风循环系统及电器控制系统等组成。
在整体设备设计中,各动作指令加热之间均设置有安全连锁装
四、设备概述
4.1炉体及内衬结构
35T吨均质炉按三区设置,采用箱式炉体结构。
炉壁、炉底、炉顶,全部采用双层钢板中间填以用锚固件固定的绝热材料,炉子外壳用Q235-A钢板并用型钢加强,采用连续气密焊缝保证具有足够的强度、刚度和气密性。
炉子内壁考虑到受热膨胀,在结构上作相应处理,为防止氧化,保证炉内铸锭质量,内壁材料采用SUS304钢板分块搭接拼装结构,并用锚固件与外壁板固定,炉子绝热材料内层采用硅酸铝纤维针刺毯,外层采用岩棉板。
导流板采用SUS304钢板制造,并考虑循环风的导向,消除风循环死角。
同时,为提高保温性,在保温层间敷设了一层隔热铝箔,以保证炉壁温升不大于40C;
为防止炉
内热量从热桥点(炉内、外壁拉杆)的直接散失,拉杆采用破断式间接拉杆。
这种结构的炉体热容量小、保温性好、耐冲刷、保证炉内无尘气氛。
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。
炉壳焊接检验后,炉体经过除锈处理后喷涂底漆一遍,面漆两遍,颜色为耐高温银粉漆,动力管道等系统喷涂符合国家标准。
炉体钢结构均分块在厂内制作,采用分段组装结构形式,运输便捷、安装方便、只需按预先设计的顺序安装即可,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。
炉体侧墙上合理安装观察孔及温度均匀性检验孔,观察口采用石英玻璃,以便运行过程中观察炉内状况。
控温偶带热电偶座,热电偶伸入长度可调固定牢固并与炉体密封良好;
炉体上的炉压取样管按规范制造安装,伸入炉膛内的插入管采用耐热不锈钢管,外端带有塞盖便于维修,保持管路畅通。
在炉子侧方设置安装扶梯和梯台,炉顶设有人行通道台板、检修平台及围栏,设计时考虑控温偶维修更换操作方便。
炉子所用梯台和护栏均按国家安全评价标准设计制造安装。
炉体侧墙、后墙及炉顶采用层铺叠铺结合的穿杆锚固的全纤维高效节能炉衬。
全纤维总厚度为300mm。
炉底采用重质耐火砖和保温砖砌筑的复合结构厚度330mm。
4.2热风循环系统及导流装置
该系统是保证产品达到工艺要求的加热速度和温度均匀性的关键,为强化热交换保证产品质量,热风循环系统采用三台高温轴流风机,电机采用双速电机/变频调速。
低温时低俗运转,升到高温时自动转换为高速。
采用该系统的炉子,炉气温度和制品温度均匀性可达<
5C.风机轴承选用进口轴承厂产品,轴承进行特殊改装,油脂润滑。
导流装置由不锈钢制成水平导流板和垂直导流板及导流弧板等,宽风道低流阻设计加上大流量高温轴流风机,使炉内气流作定向、高速循环,既消除了循环死角,又能保证升温快、热效率高、炉膛内温度场均匀。
导流板采用不锈钢板2mmi制作,导流板设计成模块状,分体可拆卸式,各边缘处折制成加强筋,顶部导流板承重点设计到炉体顶部钢结构,侧部导流板炉承重点也设计到炉体顶部钢结构,各块板材之间用不锈钢螺栓连接,各直角处做圆弧处理,减少风道内风阻。
顶及侧部吊杆采用©
25圆钢制作,吊杆与炉体连接部位做隔热处理。
密封严密、不变形、无泄露。
4.3燃烧系统
本系统由12支自身预热式烧嘴及中间管网组成,采用P型辐射管间接加热。
采用大、小火脉冲控制方式,有效延长辐射管使用寿命并提高炉温均匀性。
并配以高可靠的自控装置,形成一个完整的系统。
4.3.1、天然气管路
1)阀站本热处理炉的天然气管道从天然气主管引入,总阀设有手动闸阀控制,主阀后的天然气管路采用无缝管焊接而成,燃气主管路上(阀站)配置有截止阀,减压阀,过滤器,高、低压压力开关,安全快速切断电磁阀,压力显示仪表及安全释放阀。
2)烧嘴
采用自身预热式烧嘴。
P型辐射管加热,烧嘴产生的烟气不会接触到工件,避免工件在热处理过程中氧化。
12支烧嘴,烧嘴安装在炉顶上部两侧,对称分布。
PID调节,确保炉温的均匀性,PLC控制系统接受检测温度控温仪表的信号后,根据温度的变化需求,控制烧嘴的燃烧状态,达到控制和调节炉温目的。
4.3.2、燃烧控制
1)烧嘴控制系统具有自动点火、手动点火、火焰检测、脉冲加热、断火报警等功能。
采用电极监测及点火方式,具备远程、本地两种控制切换功能,以方便现场调试、监测和使用。
燃烧调节系统可自动根据空气压力、天然气压力、流量等数据的变化进行随动调节,保证燃烧的充分性及稳定性。
具备完善的烧烧安全保护系统。
在自动情况下,点火指令由PLC运行的程序给出,点火时序与手动情况下一致,运行及报警指示相同。
烧嘴控制器具有火焰检测、自动点火、熄火报警及判断等功能。
2)采用电磁脉冲燃烧方式控制,根据热处理工艺要求采用大火、小火脉冲和小火、关断脉冲两种脉冲控制燃烧,确保炉温的均匀性,确保空炉测试时有效加热区内各点温差保证。
3)炉子在加热过程中,烧嘴在满负荷工作,烧嘴燃烧通过辐射管产生的热量被循环风机带动的空气带走,将炉膛的温度搅拌,使炉内气氛温度均匀,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。
当热处理炉进入保温阶段时,炉内供热减少,烧嘴在脉冲控制器的控制下可保持良好的着火性能,从而使炉内温度控制在工艺范围之内。
4.3.3、供风及排烟管路
1)采用独立供风系统,入风口处设有消声器用来降低风机噪音,改善工作环境。
出口加软连接,基础加减震垫。
风机噪音符合国家标准。
助燃空气风量具备自动调节功能,保证嘴前风压稳定,以适应炉子加热及冷却过程中空气需求量的变化。
风机采用ABB变频器控制调节风量。
2)空气管路及天然气管道设有防爆装置。
3)冷却阶段排放大量烟气和空气,通过烟囱排放至室外。
4)P型管内压力根据工艺要求实现自动控制,通过西门子PLC、变频器控制引风机的引风量。
设有压力开关,压力仪表及压力变送器。
并装有补偿器,在长距离供风管路上消除热胀冷缩带来的变化。
5)助燃风总管路上装有指针式压力表等。
压力表显示助燃风压力,便于操作人员直接观察。
6)烟气由总烟道汇总后通过引风机连接至烟囱排放至室外。
钢质烟囱外壁喷涂高温防锈漆,保证烟囱使用寿命在10年以上。
7)排烟温度及烟气成分控制同时满足当地和国家环保要求。
8)排烟风机采用高温风机,确保在高温状态下长期运行。
4.3.4、电气及自动控制系统电气及自动控制构成及原理,本控制系统主要由智能温控仪表、西门子PLC各种传感器,执行器以及电动阀件等组成,实现炉温升温、保温自动/手动调节,助燃风压调节、炉压调节以及炉体工况参数,并对温度等数据的实时记录,对各种报警信息进行声、光提示。
该燃气炉的自动控制系统主要由12个烧嘴控制箱,1个标准控制柜,以及其他控制单元组成,分手动/自动控制,具有很高的可靠性,可分为以下几个系统:
助燃风管路、燃气管路系统、燃烧系统、仪、电自动控制系统、以及PLG报警系统等组成。
4.3.5、助燃风管路控制系统
由于炉子在加热过程中对助燃空气的需求量变化很大,而系统对空、天然气压力要求非常严格。
因此为保证在任何工况下空气总管压力稳定,该系统配置已具有很大的助燃空气流量调节范围。
风机采用变频控制。
空气管路上设有安全防爆装置。
在炉子的助燃风炉前总管上设置一台压力变送器,和变频器组成风压定值循环调节系统,随着供风量的改变,自动控制和调节炉前总风管压力,使风压控制在最佳值,风阀调节(即风压调节)有自动和在HMI工作站上手操遥控两种控制方式,自动调节炉前助燃风压,使其恒定在7KPa7.5KPa。
可根据燃烧情况,自动调节空气系统压力和供风量,控制合理的燃烧比例(空燃比控制在1.05〜1.1)。
主要由风机、变频器,压力表、压力开关等单元构成,主要要求有恒定的风压,保证系统的稳定燃烧和拥有最佳的空燃比,使燃气能充分燃烧,降低排放物,同时使系统能最大节约能源。
助燃空气压力稳定并能自动调节,数字显示助燃空气压力,在风压欠压时能自动关闭燃气,确保安全
炉前空气干管末端均设置了带防护罩的防爆膜,以防天然气因阀门泄漏或其它原因渗入空气管路,产生天然气爆炸时,击穿防爆膜泄压,避免造成人身或设备伤害事故;
4.3.6、燃气管路控制系统天然气、空
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- 35 铝合金 均质炉 燃气 技术 方案