燃?xì)馀_車爐

燃?xì)馀_車爐的組成及結(jié)構(gòu)描述

爐體及爐襯

爐體外殼由型鋼和鋼板焊接而成，設(shè)計壽命為四個大修周期。爐襯采用全纖維結(jié)構(gòu)，層鋪、疊鋪相結(jié)合的方式，即吊掛式鋯鋁模塊加普鋁纖維毯的爐襯結(jié)構(gòu)。爐襯厚度320mm，硅酸鋁耐火纖維模塊密度≥230kg/m3,爐襯表面噴強(qiáng)化涂料。

臺車

臺車采用車輪式自行結(jié)構(gòu)，臺車行走速度：5～6米/分。傳動設(shè)置臺車機(jī)械定位。車架設(shè)計牢固可靠，采用型鋼焊接而成。臺車行走平穩(wěn)，傳動靈活，定位準(zhǔn)確可靠，維護(hù)方便；臺車密封、爐門密封采用四連桿密封，要求密封良好,氣、傳動元件和爐門、臺車壓緊推桿。加強(qiáng)爐后密封，臺車與砂封槽隔熱采用纖維隔熱，保證臺車、爐門周圍不跑火和不吸入冷風(fēng)，并實現(xiàn)臺車、爐門、密封裝置的互動聯(lián)鎖保護(hù)。臺車砌磚座采用RQTSi5，厚度25mm。

爐門及提升機(jī)構(gòu)

爐門鋼結(jié)構(gòu)采用防變形鋼結(jié)構(gòu)爐門框，全纖維耐火隔熱層。其有耐熱振性好，隔熱性好，容易密封等特點

爐門密封采用四連桿壓緊式密封，爐前護(hù)板采用RQTSi5鑄板。

爐門提升機(jī)構(gòu)采用電動葫蘆傳動，爐門上下設(shè)有限位開關(guān)保險機(jī)構(gòu)，并與爐門密封動作、爐車動作連鎖。

密封系統(tǒng)

爐體密封方式不合理是臺車煤氣爐存在的普遍問題。由此引發(fā)了使用中的一系列問題，例如爐用機(jī)械及結(jié)構(gòu)件損壞頻繁、大修周期短、熱效率低下、工件氧化嚴(yán)重等等。此次方案中我們借鑒我廠引進(jìn)的比利時技術(shù)，采用電動推桿壓緊式結(jié)構(gòu)，將消除舊式滑動密封帶來的所有弊病。其優(yōu)點就是：提高了爐體的氣密性、改善爐內(nèi)溫度場，密封件長期使用不易損壞、減少爐子的日常維護(hù)量。

爐體兩側(cè)與爐車間留有50mm間隙，此部位采用耐火纖維電動退剛自動壓緊結(jié)構(gòu)。

爐后密封靠臺車進(jìn)爐的動力慣性壓緊置于爐體后下部的耐火纖維塊，可確保爐體后側(cè)可靠密封。

爐門四周則利用爐門下降到位后的電動推桿動作壓緊耐火纖維密封塊。

管路系統(tǒng)

爐體煤氣管路由車間總管引下取氣，煤氣總管兩道閘板閥門采用明桿式。設(shè)電動調(diào)節(jié)閥保證總管煤氣壓力穩(wěn)定。該爐煤氣、空氣流量、壓力調(diào)節(jié)不得影響其他爐子正常執(zhí)行工藝。煤氣設(shè)單獨計量裝置，空氣、煤氣實現(xiàn)流量自動配比，保證煤氣燃燒。煤氣總管、各支管和燒嘴前設(shè)有效排污裝置。設(shè)置煤氣快速切斷裝置及其他系統(tǒng)。

助燃空氣管路由車間總風(fēng)管引下取風(fēng)，每爐設(shè)電動調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)取風(fēng)量，保證嘴前風(fēng)壓穩(wěn)定。爐前主管道設(shè)防爆裝置。采用空氣單預(yù)熱，預(yù)熱溫度自動測量和顯示，設(shè)置超溫報警和自動放散裝置。

臺車式熱處理爐燃燒系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)概述

燃?xì)鉅t的核心部分在于燃燒系統(tǒng)和自動化系統(tǒng),

自動化系統(tǒng)包括燃燒自動化系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)包含（儀表、電氣自動化系統(tǒng)）兩部分，

燃燒系統(tǒng)的組成：燃?xì)庵鞴苈?，燃?xì)庵Ч苈?，燒嘴及燒嘴控制器和點火變壓器；

空氣主管路，空氣支管路，空手動調(diào)節(jié)碟閥及空燃比例閥等組成；

燃?xì)庵鞴苈吩O(shè)備有:燃?xì)膺^濾器,高壓壓力表,燃?xì)鉁p壓閥,低壓壓力表,放散閥,壓力開關(guān),電動快切閥 壓力邊送器.流量計等組成

空氣主管路設(shè)備有:風(fēng)壓壓力表,風(fēng)壓開關(guān),壓力邊送器等組成

空氣支管路設(shè)備有:手動蝶閥,手動高溫流量調(diào)節(jié)碟閥及波紋管組成

電氣自動化系統(tǒng)：配電柜,PLC控制柜,操作臺，計算機(jī)等組成

l 根據(jù)工藝和爐溫的要求，結(jié)合爐膛尺寸，熱處理爐采用高速脈沖燒嘴， 結(jié)合爐子的寬度和爐墻的的距離，我們將燒嘴配合耐高溫的縮口型碳化硅套管使用。即能提高燒嘴的出口速度，還能讓火焰成型;

l 熱處理爐: 14只高速燒嘴,單只燒嘴功率為 450kw，燒嘴型號SIO140HB，

l 燒嘴具備自動點火、火焰自動監(jiān)測，熄火自動保護(hù)等功能,由于燒嘴出口速度快,充分的將熱氣流在爐內(nèi)攪拌,保證爐膛爐溫均勻性.

綜合產(chǎn)品品質(zhì)、維護(hù)方便，操作簡單，等方面的因素，故該爐所有燃燒設(shè)備如：燃?xì)膺^濾器,高壓壓力表,燃?xì)鉁p壓閥,低壓壓力表,放散閥,壓力開關(guān),電動快切閥 ；燃?xì)怆姶砰y,空燃比例閥.流量調(diào)節(jié)旋塞閥，風(fēng)壓壓力表,風(fēng)壓開關(guān), ,脈沖蝶閥,手動高溫流量調(diào)節(jié)碟閥等全部采用產(chǎn)品；

l 燃?xì)鉅t的主要技術(shù)特點是在燃燒及其控制方面，燃燒技術(shù)采用了具有*技術(shù)水平的時序脈沖控制技術(shù)，具有控溫精度高、溫度均勻、空氣燃?xì)庾詣颖壤{(diào)節(jié)、燃燒狀態(tài)好、氮氧化物NOx排量低等特點。

l 燃?xì)鉅t燃燒方式采用時序脈沖控制技術(shù)。

l 熱處理爐每臺爐子燒嘴進(jìn)行分區(qū)控制，每只燒嘴為一個控溫區(qū)

l 脈沖控制技術(shù)特點每個燒嘴可以進(jìn)行單獨調(diào)節(jié)；系統(tǒng)接收每區(qū)控溫信號，經(jīng)脈沖控制軟件包處理后分別控制每個燒嘴的大/小火時序時間，使每區(qū)爐溫均勻性好，高速脈沖的燒嘴能攪拌爐內(nèi)氣氛，使?fàn)t溫均勻性大為提高。

l 每個燒嘴還配有自動點火、火焰自動監(jiān)測及熄火自動保護(hù)功能，能實時顯示燒嘴的工作狀態(tài)，該系統(tǒng)具有溫度均勻性好、熱負(fù)荷變化大、節(jié)能等優(yōu)點。以保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

l 每套高速燒嘴都配有燒嘴點火控制箱，燒嘴控制箱內(nèi)含燒嘴自動控制器IFD258-5/1W及點火變壓器COFI8KV，并與PLC系統(tǒng)連接，該控制箱置于現(xiàn)場每個燒嘴旁邊，操作方便，顯示直觀。操作箱上有帶燈的點火按紐及復(fù)位按紐,熄火后可以從新執(zhí)行點火程序。

l 單只燒嘴點火應(yīng)可以兩地操作，就地可用點火控制箱點火，在控制室計算機(jī)人機(jī)對話畫面上可以通過鼠標(biāo)進(jìn)行對每個燒嘴點火/熄火的操作。

l 在上位計算機(jī)人機(jī)對話畫面上設(shè)有顯示爐內(nèi)工藝畫面，可直接操作各燒嘴的點火、小火、大火控制和觀察工況。各燒嘴都有熄火報警裝置。

l 燃燒控制方式采取全自控控溫方式,無須人工干涉,所有的升溫,保溫和降溫全部采用計算機(jī)完成;提高自動化程度;操作簡單,維護(hù)方便;處理不同的工件只需把熱處理的工藝曲線輸入進(jìn)計算機(jī),系統(tǒng)即可自動運行;

l 燃燒控制系統(tǒng)設(shè)有自動熄火監(jiān)控和斷電關(guān)閉保護(hù)功能，一旦燒嘴滅火或燃燒不好，控制系統(tǒng)就會立即自動切斷燒嘴前天然氣閥并報警。同時所有閥門采用電開式，一旦停電就會自動關(guān)閉閥門，防止事故發(fā)生。

l 各燒嘴的開關(guān)，大小火狀態(tài)切換等信號均通過模塊傳送給PLC，并在上位工控計算機(jī)上實行監(jiān)控。

在天然氣總管系統(tǒng)上還配有，燃?xì)膺^濾器、燃?xì)夥€(wěn)壓閥、壓力表、高壓力開關(guān)、低壓壓力開關(guān)，釋放閥，緊急切斷閥等設(shè)備。如果管道內(nèi)壓力或過低，不能滿足燒嘴正常燃燒時，壓力開關(guān)均會報警，并輸出信號切斷燃?xì)夤┙o；

l 風(fēng)機(jī)出口的風(fēng)壓開關(guān)時時檢測風(fēng)機(jī)出口壓力，一旦風(fēng)機(jī)欠壓不能保證燒嘴正常燃燒時也會輸出信號，切斷燃?xì)饪偣茈妱娱y，停止燃?xì)夤┙o，保證整套系統(tǒng)可實施性。

b.本燒嘴具有高切換頻率，直接點火與控制且保證低污染水平，其配備的點火及火焰監(jiān)測電極可方便地單獨拆裝，燒嘴依據(jù)噴射混合原理新將空氣與燃?xì)獬浞只旌希煞乐谷細(xì)饣鼗稹?/span>

c.燒嘴還設(shè)有小火狀況，保證了運行。并控制爐內(nèi)溫度變化，提高了保溫性能。

d.在正常保溫階段，燒嘴處于小火狀況。

燒嘴調(diào)節(jié)范圍大，非常適合熱處理品種多，工藝溫度變化大的爐子使用，燒嘴可實現(xiàn)大小火按時間比例交替，以滿足各種加熱溫度和速度的需要。

l 燃?xì)鉅t的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)包括儀表自動化和電氣自動化兩部分，主要由PLC、現(xiàn)場儀表、脈沖控制軟件包等組成。

l 每臺爐子都有單獨的配電柜和PLC控制柜，配電柜和控制柜采用仿德國威圖產(chǎn)品，柜子尺寸按標(biāo)準(zhǔn)尺寸；所有低壓電器采用西門子或施耐德產(chǎn)品；

l 每個溫控區(qū)， 1個爐膛溫度控制點。其控制功能設(shè)置圍繞爐溫控制而展開，輔以爐壓控制，和天然氣總管壓力控制。

l

4．1主要檢測控制項目

A 溫度檢測：

B 壓力檢測：

C 流量檢測：可選

D 其它檢測：

4．2主要控制功能；

l 為了保證加熱制度的靈活性，并滿足特殊工件的加熱要求。該爐的時序脈沖控制技術(shù)。對每個燒嘴進(jìn)行單獨調(diào)節(jié)和控制。

l 在傳統(tǒng)的燃燒控制方式中，加熱爐的加熱一般是通過調(diào)節(jié)燃料和空氣的流量使它們按比例混合達(dá)到充分燃燒的。也就是說，燃料和空氣的變化是連續(xù)的。在燃料熱值較高的情況下，使用少量的的燃料就可以滿足加熱工藝的需要，燃料和空氣的流量均比較小，輸送燃料的管路的截面也較小，如果采用傳統(tǒng)的連續(xù)控制方式，控制燃料和空氣的蝶閥就會較小，導(dǎo)致蝶閥工作在非線性死區(qū)。而控制系統(tǒng)的響應(yīng)能力無法滿足流量的變化的需要，因此控制的溫度誤差較大，為了解決這些問題，我們采用時序脈沖燃燒技術(shù)進(jìn)行加熱爐的燃燒控制。

l 時序的燃燒技術(shù)是通過控制燒嘴的燃燒時序和燃燒的時間來控制爐子的溫度，并且每個燒嘴可以進(jìn)行單獨的調(diào)節(jié)和控制。這種控制方式的動態(tài)性能好，控制溫度波動小，節(jié)約燃料，目前已經(jīng)得到的廣泛的重視和應(yīng)用。我國自90年代初開始引進(jìn)這種新技術(shù)，經(jīng)實際應(yīng)用驗證，效果很好，比傳統(tǒng)的控制方式有許多優(yōu)點，具有很好的應(yīng)用價值。

l 要很好的實現(xiàn)時序脈沖控制技術(shù)，充分發(fā)揮燃燒技術(shù)的優(yōu)點，相應(yīng)的燒嘴、燒嘴控制器、點火變壓器、空燃比例閥的工作性能均應(yīng)與之配套。

l 燒嘴何時大/小火是由脈沖控制軟件包控制的，而燒嘴的燃燒時間是由設(shè)定溫度和爐子實際溫度的偏差值決定的，這就要求燒嘴控制器和燒嘴有快速的反應(yīng)能力。當(dāng)燒嘴控制器檢測不到火焰時，便將相應(yīng)的燃?xì)忾y門切斷，提高了系統(tǒng)的，燃?xì)怆S空氣流量的變化時具備快速的跟隨性，系統(tǒng)具備自動點火、火焰檢測，熄火自動保護(hù)等功能。

u 系統(tǒng)具備計算機(jī)手動和計算機(jī)全自動控溫兩種功能：

自動控溫：采用PLC內(nèi)嵌脈沖控制軟件包完成脈沖控制，并由脈沖燃燒模塊控制各區(qū)燒嘴的大小火時序來實現(xiàn)各區(qū)的溫度控制，PLC系統(tǒng)具備PID調(diào)節(jié)功能，并可以存儲熱工曲線。

u 大/小火通過空氣管路脈沖閥門接受控溫信號，燃?xì)夤苈繁壤y隨空氣的大/小隨動；使空氣和燃?xì)馐冀K是恒定的配比，大小火功率可調(diào)；燒嘴調(diào)節(jié)比應(yīng)為1：10

u 每臺爐子，分區(qū)控制，每區(qū)相應(yīng)熱電偶，如果被測各段爐溫超出設(shè)定值，系統(tǒng)將報警以便及時處理。

u 計算機(jī)顯示、記錄所有溫度信號、儀表盤顯示控溫信號。

u 采用2支K型熱電偶測量

u 換熱器前，后溫度測量

u 如檢測換熱器溫度超溫會自動報警，并給換熱器實施摻冷風(fēng)動作，保證換熱器使用壽命

u 計算機(jī)顯示記錄，

u 天然氣總管設(shè)置德國霍科德（KROM）公司的減壓閥，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定；

u 天然氣總管入口處設(shè)置壓力變送器檢測

u 天然氣總管壓力低連鎖報警功能

u 計算機(jī)顯示記錄，

空氣總管壓力控制

u 為了保證燃燒穩(wěn)定性，在助燃空氣總管上設(shè)有壓力檢測裝置，風(fēng)機(jī)出口有壓力表就地顯示風(fēng)壓，壓力過低，風(fēng)壓壓力開關(guān)均會有開關(guān)量信號輸出；

u 空氣總管入口處設(shè)置壓力變送器檢測

u 空氣總管壓力低連鎖報警功能

u 爐壓控制對于本爐操作是至關(guān)重要的一個方面。本方案借助于高溫?zé)煹勒{(diào)節(jié)閥實現(xiàn)爐壓調(diào)節(jié)，將爐壓控制在微正壓（＋10～＋30Pa）；

u 爐頂設(shè)微差壓變送器監(jiān)測與電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)煙道蝶閥形成閉環(huán)控制；

u 爐膛壓力高、低報警

u 計算機(jī)顯示記錄，儀表盤顯示

u 燃?xì)鉅t壓力變送器和微差壓變送器采用采用德國WACHER公司產(chǎn)品或國內(nèi)品牌

聯(lián)鎖控制邏輯

因為本爐燃料為天然氣，所以連鎖邏輯就較為重要，主要設(shè)計以下幾項：

u 停電、重大故障時自動切斷天然氣供給；

u 燃?xì)鈮毫刂七B鎖邏輯；壓力或過低，切斷天然氣供給；

u 空氣總管壓力控制連鎖邏輯；空氣壓力過低，切斷天然氣供給；

電氣控制完成助燃風(fēng)機(jī)、燃燒系統(tǒng)配電、儀電系統(tǒng)配電等部分的控制。均在控制柜內(nèi)完成。電氣控制系統(tǒng)含爐區(qū)范圍內(nèi)的電氣控制和低壓配電。爐區(qū)全部采用低壓（380V/220VAC）供電。

l 控制范圍：

u 爐門升降控制：采用點動控制，設(shè)爐門限位開關(guān)，上升、下降、上到位、下到位報警并指示

u 爐門、密封設(shè)備相互連鎖；進(jìn)料： 出料：升爐門

u 吹掃程序；

u 開風(fēng)機(jī)后自動進(jìn)入吹掃程序，此時控制系統(tǒng)不允許點火，吹掃完成后，具備點火條件，可以實施點火，并進(jìn)入溫控。

l 控制功能設(shè)置

u 爐區(qū)范圍內(nèi)可控設(shè)備的單體控制和聯(lián)鎖控制

u 燃燒系統(tǒng)配電

u 儀表系統(tǒng)配電

6.控制系統(tǒng)

l 下位機(jī)

u 該控制系統(tǒng)具備手動/自動控制功能。

u 爐區(qū)自動化控制系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng)、電氣自動化控制系統(tǒng)每臺爐子由1套西門子SIMATIC S7-300 PLC組成。主要完成通訊、數(shù)據(jù)的采集、重要的邏輯控制等，例如：切斷、吹掃、點火正常/故障等。

u 每臺爐子應(yīng)有單獨的配電柜和PLC控制柜，熱處理爐一臺工控機(jī)

u 該爐子的控制獨立自成系統(tǒng)，且具備PROFIBUS-DP通訊接口，以便完成多臺爐子的集控系統(tǒng)。

u 數(shù)字量輸入模塊，采用28點，DC24v輸入標(biāo)準(zhǔn)模塊。

u 數(shù)字量輸出模塊，采用28點，開閉能力DC24v 2A輸出標(biāo)準(zhǔn)模塊。

u 模擬量輸入模塊，熱電阻專用模塊，熱電偶專用模塊。

u 模擬量輸出模塊，輸出標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號。

l 上位機(jī)

系統(tǒng)配置1臺工作站,功能如下：

u 系統(tǒng)總貌畫面：

以流程圖的形式將爐區(qū)所有可控設(shè)備顯示在一張圖上，并將有關(guān)熱工參數(shù)顯示在流程圖上，同時指示有關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)。

以醒目的形式顯示與開爐有關(guān)的各種設(shè)備的工況。當(dāng)條件滿足后，相應(yīng)部分變?yōu)榫G色。當(dāng)全部條件滿足時，顯示“開爐允許OK"；否則，執(zhí)行停爐操作。

u 報警總貌畫面：

按報警發(fā)生的時間順序顯示和記錄報警的內(nèi)容、報警等級、發(fā)生時間、消失時間、確認(rèn)時間。

u 控制回路及參數(shù)設(shè)定畫面：

以棒圖和數(shù)字的形式顯示和改變各個控制回路的參數(shù)和狀態(tài)，如：調(diào)節(jié)器的輸入值、模擬設(shè)定值、報警設(shè)定值、調(diào)節(jié)器輸出，PID參數(shù)，手動自動方式等；

u 實時趨勢畫面：

以趨勢圖的形式顯示一些主要工藝參數(shù)的變化趨勢曲線。

u 歷史記錄畫面：

以趨勢圖的形式顯示和保存一些主要工藝參數(shù)在時間內(nèi)的變化情況。保存時間可視甲方的要求及硬盤容量確定報表打印。

3.1 節(jié)能措施：

在本臺車式熱處理爐中采用了以下節(jié)能措施：

① 全纖維爐墻保溫技術(shù)，熱惰性小，熱效率高，節(jié)能20-30%

② 高速調(diào)溫燃燒自控?zé)?，使燃料充分燃?/span>

③ *的溫度自控系統(tǒng)和空燃比自控系統(tǒng)，使熱能合理釋放和有效吸收

④ 爐壓自動控制系統(tǒng)，防止?fàn)t內(nèi)熱氣外泄和爐外冷風(fēng)倒灌

⑤ 助燃空氣預(yù)熱及熱風(fēng)管保溫，利用煙氣排放，回收一部分能量。

⑥ 爐體全密封結(jié)構(gòu)。

3.2 能耗水平

由于采用了以上各項*節(jié)能技術(shù)，使能耗大大降低，可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)特等爐能耗水平，滿載時熱效率可達(dá)32%以上，比磚體爐提高3-5倍。

三．臺車式熱處理爐節(jié)能措施及能耗水平

u 聯(lián)鎖畫面：

5.電氣控制

爐膛壓力控制

天然氣總管壓力

換熱器前后溫度

4．3爐溫控制

4. 基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)

a.本燒嘴采用*的燃燒原理；大火狀況時，燃燒后氣流出口速度可達(dá)70m/s以上，高速的燃燒氣流對爐內(nèi)的氣流進(jìn)行充分的攪拌，強(qiáng)化氣體的循環(huán)和對流傳熱，提高了爐溫均勻性和傳熱效果，縮短了加熱時間。

時序脈沖燃燒及空燃配比：在每個燒嘴，嘴前分別有手動球閥，熄火保護(hù)電磁閥，空燃比例閥，流量調(diào)節(jié)旋塞閥，及波紋管等；燃燒PLC系統(tǒng)輸出信號控制每個燒嘴前空氣管路的脈沖碟閥，控制空氣流量的大/小，比例閥接受空氣的壓力信號從而調(diào)整燃?xì)饬髁浚患纯諝饬髁吭酱?，燃?xì)饬髁吭酱蠓粗諝饬髁吭叫。細(xì)饬髁吭叫　?/span>每個燒嘴均處于燃燒狀態(tài)，從而降低污染排放和節(jié)約能源。

3.脈沖控制技術(shù)

2.燃燒系統(tǒng)的選擇