直径10.5m井式退火炉技术方案

φ10500×3500mm数字温控井式退火炉技术方案一、设备简述1、设备名称：φ10500×3500mm数字温控井式退火炉2、设备用途：本型炉系周期作业式电阻炉，主要用于风力发电机定转子支架及相关机加工件（焊接结构件）的焊后根据该结构件的热处理工艺对产品消应退火处理用。

二、主要技术参数三、井式炉计算书3.1炉子功率、分区及升温时间计算已知装炉最大重量W=50*1000=50000kg垫铁重量W1=10%W=5000kg（按装炉量的10%计算）井式电阻炉综合热效率η=80%炉子最大升温速度A=100℃/h钢的比热容C=0.46KJ/℃/kg最高工作温度T=900℃井式炉空炉功率损耗18%1KW.h=3600KJ炉子需求功率P1=(W+W1)*A*C/3600*η=878KW炉子实际设计功率P=1400kw（≤1400kw智能可调）实际升温速度A1=(1-0.18)P*A/P1=140℃/h大于招标文件100℃/h的最大升温速度要求因此，根据炉子结构、尺寸、功率布置、装载量、升温速度等一系列参数综合，炉子确定设计功率1400kw，分10个温区。

3.2热风循环风量计算已知炉膛尺寸φ10.5*3.5m炉子有效容积S=10.5/2*10.5/2*3.14*3.5=303m³炉子热风循环次数t=0.2-0.3次/S，查询工业炉设计手册（炉温均匀性±10℃，循环次数不小于0.2次/s）最大风量需求：Q=0.2*3600*303=218160m³/h设计风机数量10台，冷却方式风冷，风叶结构焊接轴流风叶，转速1460r/min，风叶直径700mm，最大风量21000-24500m³/h。

10台风机合计风量210000-245000m³/h＞最大风量需求218160m³/h设计合理。

3.3降温冷却计算最大降温速度按100℃/h设计（招标文件未明确要求）降温排烟温度按300℃设计已知空气比热容1kj/℃/kg空气密度1.3kg/m³钢的比热容C=0.46KJ/℃/kg最大装炉量55000kg（含垫铁）根据热平衡计算工件降温热量Q1=100*0.46*55000/0.8=3162500kj/h降温风机风量W1=3162500/1*1.3*300=8108m³/h取1.3倍的工作系数实际风量W=8108*1.3=10540m³/h查询风机手册选用4-72型高温离心风机，型号7.1A，功率11kw，风量12676-20513m³/h。

四、设备结构简介本井式退火炉主要由炉壳、炉衬、炉盖、加热元件、热风搅拌装置、炉底板、冷却降温装置及智能电气控制系统组成；4.1、炉壳：4.1.1、本井式退火炉体为圆形结构。

RJ3-1400-9井式退火炉采用分体化设计，将炉体均等分生产，每片两边采用高强度螺栓固定，并标注编号便于现场安装及拆除工作，此种方法是我们大型设备成熟制作工艺。

根据技术质量要求炉体采用钢结构，由型钢和优质钢板焊接而成的钢结构框架，作为整体炉体的支承结构。

炉壳框架分炉底钢结构、炉体四周侧墙钢结构组成。

4.1.2、为保证炉子整体的保温性能，防止热量的散失，在炉盖与炉体之间设置采用柔性密封装置。

为保证炉子使用的安全性，在炉壳的侧面安装有保护接线棒及热电偶的金属保护罩。

4.1.3、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、安装完成后再制作二次面漆（根据客户要求颜色喷涂）。

4.2、炉衬：4.2.1、为了保证炉衬既有良好的保温性能达到节能并降低成本又能有一定的结构强度满足使用条件，炉衬采用全纤维高效节能炉衬，炉衬总厚度300mm。

采用复合式全纤维结构，山东鲁阳高纯耐火纤维棉块+纤维毯棉。

保温层为300mm。

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。

穿杆固定法施工规范，炉墙板热短路少，且穿杆埋藏于纤维层中，不外露，整体性好。

这种方法施工的炉衬牢固可靠，外表平整美观，使用寿命长。

折叠块的排与排之间铺有与折叠块相同材质的补偿纤维层，解决折叠块之间的膨胀和收缩，避免内衬出现局部间隙，影响隔热效果。

采用陶瓷耐火纤维重量轻（约为耐火砖的1/10），可减少承载型钢的截面尺寸，使整体钢结构轻盈。

另外，纤维的导热系数极低，热惰性小，耐热温度高，隔热性好，可降低炉衬的热量吸收和散失，减少炉体热变形。

是目前较为理想的炉衬材料。

陶瓷纤维毯棉主要技术性能指标：陶瓷纤维折叠模块主要技术性能指标：纤维导热率下的热流计算：4.2.2、炉底部分：炉底采用耐火砖砌筑，在炉子底部找平后铺设一层10mm 厚的硅酸钙板做隔热；然后砌两层轻质隔热砖，缝隙处填充耐火熟料；上部加耐火泥浆铺设重质粘土砖。

为保证炉温均匀性在炉子底部布置加热元件，炉底耐火砖砌筑成条槽结构，里面放置加热元件，再在加热元件上方铺有材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢板，防止工件氧化皮落入加热元件。

4.3、炉盖：4.3.1、炉盖采用分块制作形式，车间行车吊装式起吊开启，由型钢与板材焊接而成牢固框架结构，内衬为耐火纤维模块，炉盖具有保温性能好，重量轻等优点。

4.3.2、炉门炉衬：衬体同样采用全纤维结构，炉衬材料的选择及制用方式与炉体侧墙的衬体一样，保证炉门上下经常活动也不脱落，炉门的衬体厚度为300mm。

4.3.3、炉盖的封闭采用双密封（沙封和软密封）。

在炉壳上面板法兰与炉盖接触处开一道沟槽，炉盖外壳直接与沟槽内纤维棉形成一道密封结构。

在炉盖内所装的纤维棉将超出炉盖边沿，进一步防止炉气外溢，起到密封作用。

4.3.4、炉口纤维棉处加装不锈钢护板，按炉口圆周的大小与弧度分块安装，防止工件在吊装时碰撞炉口保温层，起到保护炉口棉的作用。

4.3.5、再炉盖四周设置有定位导向杆，便于炉盖和炉体的定位。

4.4、加热元件4.4.1、将电阻带绕制成波纹状按每区功率的大小均匀布置，既保证炉子整体的炉温均匀性，又保证电热元件在同一区功率每组之间的互换性。

加热元件采用北京首钢吉泰安合金材料有限公司，产品“钢花”牌加热元件；材质为0Cr25Al5材质的高温电阻电热合金带，绕制成波纹形，合理布置在炉膛四周，加热过程中，炉壁将同时产生热量对工件进行加热，炉温。

0Cr25Al5合金的物理及机械特性表：4.4.2、本电阻炉设计功率为1400KW，分10区布置，在圆周方向以扇形分区，为保证加热元件的互换性，本井式退火炉各区电阻带规格相同，各区的功率大小，配备比例是根据炉子运行情况自动控制。

4.4.3、电热元件和引出棒的连接：每支引出棒和加热元件的搭焊长度为35mm，采用北京首钢生产的专用焊条用电弧焊焊接，引出棒与炉架的连接必须保证密封、牢固、绝缘和拆卸方便。

4.5、热风循环装置4.5.1、炉顶上配有 10 台风冷高温搅拌风机，功率11KW,风机轴材质 321，风叶直径700mm，最大风量21000-24500m³/h4.5.2、采用强力搅拌风机，风机安装在炉体上部，风机安装在炉顶上。

4.6、冷却降温装置为满足热处理工艺的规定降温速度，配备1套炉内降温系统。

全过程采用炉内降温方式，当热处理工艺需要降温时打开本系统，鼓风机所吹冷空气进入炉膛，降低炉膛温度后，随循环气流到达炉顶，通过降温管路由高温离心风机将烟气排出。

控制通过安装于管道上的气动阀门来调整，从而实现自动控制降温速度的要求。

该装置加热时关闭，冷却到一定温度打开、关闭打开操作由操作人员通过手动机构或自动控制来完成。

降温系统由排烟管路、进风管路、控制系统等组成。

4.6.1、进风主管道布置在炉墙下部，沿炉膛四周每个温区布置一个进气口，进气口开启由气动阀门控制。

4.6.2、排烟主管路布置在炉侧墙上部，每个分排烟管路上各安装一套气动闸阀。

4.6.3、热电偶信号上传给温控仪表，仪表报警点输出信号控制气缸，气缸驱动闸阀开闭达到控制降温速度的目的，同时信号给变频器，改变风机的风量。

热量经管道收集后排出车间。

鼓风机由变频器控制可以调整风量。

4.7、温度及电气控制系统温度控制系统由热电偶、智能温控仪表、固态继电器、中长图记录仪等组成。

4.7.1、采用K型热电偶，测温范围为0-1000℃，热电偶连接智能温控仪表以实现PID调节，实现时时监控和超温报警功能；温控仪表连接记录仪，记录加热区的温度，温控仪表采用厦门宇电的518P智能PID调节器，通过对智能控制仪进行合理的编程及参数设置，可以设定温度及温度修正以达到每个温区的最佳控制，利用其自动整定功能，达到较为理想的温度稳定性。

本电柜设有声光报警器，与温控表相组合，可以设定7种独立事件，包括：上/下限绝对值，上/下限偏差值，偏差值内/外和超量程报警。

可以在第一时间反映出系统的状态。

反映现象更为直观。

4.7.2、固态继电器由工业级SSR和周波过零控制器组成。

SSR即可控硅，KP500A 1400V，厂家为江苏威斯特。

采用单向晶闸硅反并联增强工艺，它具有耐压高、通断速度快，长期高温工作性能稳定、恶劣环境的防潮和抗盐雾性能。

周波过零控制器采用锁相环和微处理器，它能接受PWM信号或4-20mA输入，产生周期过零式和周波过零式两种输出，直接驱动SSR。

由于采用先进的周波过零输出，负载电流的通断是按正弦波均匀分布，多台设备同时运行，所造成的总动力负载电流相对是均衡的，它提高了调节精度和电源利用效率以及避免打表针和电力设备增容，节电效果十分明显。

配套散热器为原厂正品配件，散热面积大、热阻小，配合风扇使用，组成吹风式强制冷单元，使固态继电器的性能更加稳定。

4.7.3、主记录仪采用1台上海大华仪表厂生产的EH系列12通道可打印有纸中长图记录仪作为温度记录系统。

4.7.3.1高精度工业用记录仪精度为±0.5％，用的电子技术和高可靠性的设计，根据用户需要可提供指示精度达到输入量程的±0.25％的产品。

在工业记录仪中获得了精度。

4.7.3.2长寿命高分辨，长寿命的平衡有滑线电阻，在记录仪的心脏部分，平衡用滑线电阻采用导电塑料电位器，它分辨率高，寿命比贵金属线绕式高十位以上。

4.7.3.3高可靠良好的密封性，高可靠性的输入切换开关，打点式仪表的输入切换开关，使用玻璃封装的乾簧开关，无滑动磨损，切接点用玻璃管保护，故在不良的环境中也具有较长的寿命。