6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造方案

6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

6.5x3x2m蓄热式燃气热处理炉

改

造

方

案

6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

一：设备名称：燃天然气台车式正火炉

二：设备尺寸：6500×3000×2000mm正火炉

三、设备用途及改造内容:

1.用于对各类尺寸的锻件、圆钢、机加工件进行正火、调质处理，形状尺寸较少的零件采用工装架子，叠加摞放进行整体加热生产。

2.1拆除现有炉子烧嘴、阀件、管道、换热器等，拆解后运送到需方指定地点。燃气主管道阀件（切断阀、过滤器、流量计、减压阀、高低压开关、放散阀等）利旧。

2.2更换为蓄热式直焰烧嘴，烧嘴安装有炉子侧墙下部，左右对称布置。

2.3电器控制系统重新制作，配置PLC、工控机（控制室及办公室各一套，两地联控），更换所有电线电缆。

2.4利用现有烟囱，烟气经引风机引出后汇集到主烟道。

2.5更换炉体两侧、后墙和炉门的耐火材料，采用全纤维炉衬。

2.6台车边框浇注料拆除重新砌筑。

2.7更换炉门下部耐热钢铸件。

2.8维护炉体两侧下部及后部的密封装置

四： 主要技术要求

1．额定温度： 1050℃（常用温度480℃-950℃）

2．正火炉有效工作尺寸： 6.5m×3m×2m

（炉膛尺寸7.4×3.8×3m）

3．最大装炉量： 50T（不含垫铁，垫铁高度450）

4．台车尺寸： 按现有台车有效尺寸设计

5．升温速度： ≤60－150℃/h可调（带料升温速度）

6．降温速度： （退火时随炉冷；正火时空冷） 6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

7．炉温均匀度： ≤±8℃ （500℃以上升温时各区温差≤30℃）

8. 最大燃气消耗量： 240m3/h

9. 最大空气消耗量： 2350m3/h

10.最大烟气排放量： 2590m3/h

11.引风机功率： 18.5kw

12．控温精度: ±1℃

13．炉体表面温升: ≤40℃

14．加热控温区数: 6区

15．加热方式：燃气 ； 种类：天燃气（热值8400Kcal/Nm3）

16．烧嘴布置方式: 炉台两侧下部对称均匀布置

17. 烧嘴形式： 6对蓄热式高速烧嘴

18．排烟温度及NOx含量： ≤150℃ ,

烟气中NOx 产物≤100mmg∕m³。

19．控温方式: 自动点火、自动升温（保温）、火焰监测、熄火自动保护

20. 排烟方式： 烧嘴自身蓄热引风机强制排烟

21．控制方式: 燃烧系统采用时序脉冲控制，可以实现手动、自动操作。控制采用上位机+PLC控制系统（选用西门子）+无纸记录仪，进行集中管理及监控控制系统，使用的低压电器件选用西门子或施耐德。计算机配有 UPS不间断电源，在紧急停电或短时停电时可保持计算机数据不丢失。

五：炉体要求

1：炉体部分 6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

1.1炉体钢结构：保持原框架不动，在保证结构强度前提下基本利旧，原烧嘴部位钢结构需修复、加固，新安装烧嘴位置的钢结构需改造，增加烧嘴支架。

1.2炉体钢板：对碱蚀部分进行更换或补板加固。

1.3：炉体炉衬：除炉顶耐火纤维块不更换外，炉体两侧、炉后墙纤维块全部更换。要求采用纤维模块+平铺毯组成，厚度δ≥350mm，纤维要求选用密度≥230kg/m³±5%（高纯）。炉体和纤维要求生产厂在厂家制作，现场组装并在组装完后在衬体的表面涂有一层高温固化剂，以提高衬体的表面强度，并起到辐射作用。

1.4：炉门部分

炉门：炉门框护板全部利旧，内衬纤维块全部更换，纤维块采用优质硅酸铝纤维块体组成，纤维密度≥230kg/m³±5%（高纯），厚度δ≥350mm。炉门升降滑动道轨采用耐热铸铁制成，对损坏的耐热铸铁进行更换。

更换炉门下部的耐热钢护板

六：台车部分

台车载重50t（不含垫铁），现台车衬体采用多种耐火砖材料分层砌筑而成型。要求对台车周边损坏部分进行修补。原台车要求单位面积承载达：5.5T/m²，保证垫铁在承载区域不下沉变形。

七：燃烧部分燃烧控制系统：

①：为保证温度均匀性，在炉体两侧均匀布置12个蓄热式烧嘴，每侧布置6个。采用六区控温，两烧嘴一区

②：蓄热箱采用外置式，蓄热换向为分散换向，可对每个燃烧器进行单独的控制和调节，每只燃烧器分别配有点火枪进行自动点火、火焰检测。蓄热体采用陶瓷蜂窝体做热交换载体，要求热交换面积大、 6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

阻力小、抗热震性好，空气预热温度最高可达到900℃（比炉内温度低150℃）。

③；更换的蓄热式烧嘴都配有智能型烧嘴控制器进行自动点火、自动检测火焰、断火报警等操作控制，并具有点火前自动吹扫功能，具备故障显示与安全互锁保护功能。烧嘴火焰负荷大小控制都由PLC可编程序控制器输出信号控制，即控制燃烧器配备的大、小燃气切断阀和助燃空气电磁脉冲阀的切换。上述调节也可脱开计算机在现场手动操作进行。

④：烧嘴布置在炉体两侧下部，设计合理，保证炉内温度均匀，无局部过烧现象。火焰喷射速度高，炉温均匀性和控温精度有保证，新型的设计使得火焰喷射速度更高，火焰出口速度快，形状方向性好。解决了蓄热式烧嘴火焰速度低的难点，保持高速烧嘴的搅拌作用同时又有出色的节能效果。

⑤：燃烧控制器、燃气电磁阀、点火器等各种点火阀门要求利用现有器件，新增加的烧嘴控制器，点火变压器采用进口产品（霍科德）。

⑥：燃气主管道利旧，其它燃气分管道，助燃风管道、排烟管道主管路重新设计布置更换。燃气主管道安装的手动阀、过滤器、燃气电动调节稳压阀、压力传感器、快速切断阀、放散阀、泄漏测控装置、压力表、燃气流量计利旧。

⑦：助燃空气压力控制：由PLC可编程序控制器及上位计算机与压力检测、现场执行器件组成闭环自控单元，能够按照设定的压力参数要求自动调节助燃空气压力。

⑧：燃气实现燃气高、低压力超限报警。当发生燃气压力异常报警时能快速切断主燃电磁阀

⑨：助燃风机在现有风机满足使用要求前提下利用原风机。助燃风风管路上装有用于控制烧嘴正常燃烧的气动换向阀、手动调节蝶 6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

阀等，既有自动切换，又可人工干预；实现供风量的控制和调节。同时空气分管路上设安全防爆膜并加装防护罩。

助燃风管道上安装有压力变送器和低压开关实现助燃风低压超限报警，当发生风机或助燃风异常报警时能快速切断主燃电磁阀。并实现助燃风与燃烧系统的联锁。助燃风机采用变频器控制，助燃风保持在恒压状态。

每台炉子设置一台点火风机，用于点火枪的稳定燃烧。

八：低NOx气排放系统

①：高温烟气经蓄热式烧嘴后助燃空气加热至比炉内温度低150℃，然后排入大气，排烟温度≤150℃。排放的烟气应达到山东省工业炉窑大气污染物排放标准DB37∕2375-2013要求，SO2的排放量和落地浓度都低于（DB13/1640-2012）标准。

采用烟气回流二次燃烧和高温时无焰燃烧技术等措施保证超低NOx排放，并且受炉温的影响小。炉温950度，NOx排放低于NOx≦100mg/㎥。远低于传统烧嘴的NOx排放。

——炉温小于500℃常规燃烧不烟气回流

——炉温500-850℃开始烟气回流

——炉温850-1100℃切换无焰燃烧，全炉膛无火焰

②：为保证炉体及烟道在发生烟气爆喷时不致损坏，在烟气排放系统增加一防爆泄压装置。

烟气通过高温引风机汇集到车间烟囱。

九. 正火炉控制系统

热处理炉控制系统（DCS）由上位机+下位机+无纸记录仪组成。配新上位计算机一台与下位机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、 6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

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。。

下位机为PLC，PLC开关量输入输出模块组成热处理炉自动控制系统，该系统由燃烧自动控制系统、温度自动控制系统、动力控制系统等组成，完成温度信号、压力信号、计量信号、动作控制信号和工艺实施数据的传输。

系统操作具备手动和自动双重功能。并根据工艺设定可自动完成升温--保温--降温全工艺过程。另外为保证在热电偶、仪表失灵或损坏时不致发生冲温现象，在每一个加热温区内还需配有一监控仪表，以防止炉内温度过高，从而避免冲温现象的产生。

2.炉温记录采用二种方式记录（也可单独记录使用）：一种是无纸记录，一种是电脑记录。

3. 温度控制系统由PLC可编程序控制器及上位机与燃烧装置和温控热电偶组成的闭环自控单元，能够按照加热工艺曲线要求自动控制正火炉各控温区温度、升降温速度（温度--时间曲线）、烟气温度、助燃空气温度、天然气小时耗量等能连续测量，可在显示器（屏幕）上显示、微机储存数据，具备打印备查功能。

4. 炉膛压力控制系统：炉膛压力控制由PLC可编程序控制器及上位机与压力检测、现场执行器件组成闭环自控单元，能够按照设定的压力参数要求自动控制炉膛压力。

5.设置过程报警系统，如工艺参数超限报警、燃烧系统安全报警等。

6.各机械运行机构（风机、台车、炉门等驱动电机）动作要互锁、联锁、安全保护及信号报警。机械动作由PLC系统程序控制，具备整体联动功能和至少双重以上安全限位和故障报警功能确保安全运行。这些设备的操作都具备手动/自动控制功能。机械动作的状态都显示 6.5x3x2m蓄热式热处理炉改造项目

在上位机上，动作过程及故障报警要准确直观，必要的操作和故障处理还在上位机上显示操作提示。同时为便于观察炉内炉况需保留原遥控按钮站。（台车和炉门机械动作控制系统利旧）

十：上位机画面要显示的内容

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；