? ? 6×3.5×3.4m天然氣退火爐 節能天然氣燒嘴

   6×3.5×3.4m天然氣退火爐 節能天然氣燒嘴

一、設備用途：該設備主要用于焊接件及鑄造件的去應力退火。

二、主要技術(shù)參數

序號 名     稱(chēng) 技  術(shù)  參  數

1 爐膛有效尺寸（m）   爐膛尺寸6x3.5x3.4m（L×W×H）     1臺  

2 最高溫度 950℃

3 最大裝爐量 70T（含墊鐵）

4 爐溫均勻性 保溫期結束爐內各點(diǎn)≤±10℃

5 燒嘴型號 SIC140

6 燃料名稱(chēng) 天然氣

7 燃料最低發(fā)熱量 8300Kcal/Nm3

8 加熱方式 高速脈沖（火焰速度80-100m/s）

9 燒嘴數量 6只

10 溫度控制 3區

11 控制方式 雙級脈沖控制，燃氣自動(dòng)點(diǎn)火功能

12 壓縮空氣壓力 0.3～0.5MPa

13 燃料燒嘴前壓力 4～8KPa

14 助燃空氣壓力 4～5KPa

15 預熱空氣溫度 150℃--300 ℃

16 天然氣最大耗氣量 250Nm3/h

17 升溫速度 0℃～450℃/h可調（滿(mǎn)載時(shí)≤200℃/h）

18 降溫速度 0℃～120℃/h可控（500℃以下≤40℃/h）

19 臺車(chē)驅動(dòng)功率 12Kw

20 爐門(mén)提升功率 5.5Kw

21 臺車(chē)運行速度 6～8m/min

22 爐門(mén)升降速度 7m/min

23 控溫儀表精度等級 0.3級

24 記錄儀表精度等級 0.5級

25 測溫熱電偶 鎳鉻—鎳硅（K分度號）

25 電氣自控系統 三菱公司PLC

26 爐體表面溫升 爐側≤45℃、爐頂≤55℃、

三．設備結構簡(jiǎn)述

1．設備的組成

燃氣臺車(chē)式退火爐是由爐體、爐門(mén)、臺車(chē)、燃燒系統、排煙系統、壓縮空氣系統、控制系統等組成。

2．設備主要部件的結構特點(diǎn)及各系統功能描述

2．1爐體

爐體是由爐殼及爐襯組成的。

爐殼采用型鋼焊接制成框架結構的爐體骨架，在爐體骨架的表面貼焊爐殼鋼。由于爐殼體積較大，需要將爐殼分片制作，然后在使用現場(chǎng)以螺栓聯(lián)接進(jìn)行拼裝。

爐殼的兩個(gè)側面布置天然氣燒嘴的位置開(kāi)設相應的燒嘴座孔;在爐墻后部開(kāi)設一個(gè)排煙管孔;爐側開(kāi)爐膛壓力調整管路座孔和測溫熱電偶孔座。爐體設置適當數量窺視孔，能夠保證全方位觀(guān)測到爐內各個(gè)部位。

在爐殼的兩側設置爐底杠桿密封機構，采用壓縮空氣作為動(dòng)力源，氣缸推動(dòng)聯(lián)動(dòng)杠桿軸，當此軸轉動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)此軸上安裝的數個(gè)頂桿，平推密封壓條，使其執行壓緊密封或脫離密封的動(dòng)作。

爐殼的立柱與地面預埋鋼板焊接定位。

爐襯采用復合爐襯，由雙層耐高溫硅酸鋁纖維針刺毯和預壓緊40%的耐高溫硅酸鋁纖維針刺毯折疊塊組成，采用耐熱不銹鋼錨固件與爐外殼相連聯(lián)，爐襯的總厚度為270mm，耐火溫度高于1270℃。

2.2爐門(mén)

爐門(mén)是由型鋼焊接而成的爐門(mén)骨架并在其表面焊接鋼板制成的輕型防變形鋼結構。在爐門(mén)內部填充的耐火材料采用具有優(yōu)良隔熱保溫性能的耐高溫耐火纖維制品。

爐門(mén)與爐體結合部是臺車(chē)式爐難以密封，又是爐子泄漏大的部位，本爐子采用成熟的彈簧自動(dòng)壓緊加爐門(mén)軟邊機構密封。這種密封可使這一部位密封很好，調整方便。

爐門(mén)周邊采用耐火纖維軟裙邊結構，可根據爐門(mén)和爐體的接觸面情況進(jìn)行自動(dòng)調節。裝在爐門(mén)口四周的密封面是動(dòng)密封面，用螺栓通過(guò)固定槽鋼狀的分段密封槽，出現間隙可以分段調節。

爐門(mén)升降采用電動(dòng)升降方式，為防止爐門(mén)邊密封條的損壞，爐門(mén)上下升降運動(dòng)，爐門(mén)提升時(shí)與爐體分開(kāi)約50mm。爐門(mén)升降速度為7m/min。爐門(mén)的上下行程終點(diǎn)設置雙保險限位機構，其動(dòng)作與爐車(chē)和密封機構互鎖。

2.3臺車(chē)

臺車(chē)上負載較大，所以車(chē)架采用雙層車(chē)架結構。該結構車(chē)架提高了散熱效果，增加了強度。其周邊是耐熱鑄鐵的護板，以防熱變形。

在臺車(chē)車(chē)架上砌有耐火材料的保溫層。臺車(chē)邊沿用邊框磚制成，以防邊沿被撞擊受損。

臺車(chē)面上為重質(zhì)耐火粘土磚砌筑并保證臺車(chē)面的平整。在各天然氣燒嘴之間有鑄造墊鐵（甲方自備）用于擺放工件和燒嘴氣流的通暢。

臺車(chē)與爐體的密封采用壓縮空氣氣缸帶動(dòng)連桿機構，推動(dòng)耐火纖維折疊毯予制塊平移的形式密封，臺車(chē)各邊分段密封，每段都可以單獨調整。

  6×3.5×1.8熱處理爐臺車(chē)工作面高1100mm,軌道選用43Kg鐵道重軌（甲方自備）。臺車(chē)驅動(dòng)是由兩組（4臺）擺線(xiàn)針輪減速機-電機實(shí)現,每臺電機3kw。電機驅動(dòng)電纜采用拖鏈防護。

爐車(chē)在進(jìn)出爐時(shí)均設有聲光警示訊號，進(jìn)出端部都設有雙保險限位裝置，爐車(chē)在行駛到終點(diǎn)時(shí)通過(guò)減速機可準確定位以防碰壞爐體。在控制上與爐門(mén)升降及側密封壓緊機構互相聯(lián)鎖，確保安全。

爐車(chē)進(jìn)入爐體后，爐車(chē)周邊與爐體、采用氣缸壓緊密封機構，爐后采用彈簧自動(dòng)壓緊，保證爐車(chē)在進(jìn)出爐體的過(guò)程中能夠運行順暢，不能發(fā)生打滑、停頓現象。

2.4燃燒系統

   由天然氣燒嘴、燃氣管路、空氣管路及各種先進(jìn)的意大利進(jìn)口電磁閥和電動(dòng)執行機構等組成。

2.4.1燒嘴

  采用SIC140型高速燃氣燒嘴,分別安裝在爐體兩側下部，噴射的高速熱氣流在墊鐵間循環(huán)傳熱。該燒嘴噴火角度大，火焰長(cháng)，燃燒完全，無(wú)黑煙，調節比大，便于調節和控制，并具有自動(dòng)點(diǎn)火，自動(dòng)調節火焰監測和熄火保護全套功能。

  燒嘴燃燒采用鄭州中威環(huán)保設備有限公司成熟的脈沖燃燒技術(shù)，保證在任何狀態(tài)下都有合適的空燃比，從而滿(mǎn)足節能、降耗和環(huán)保的要求。

每個(gè)燒嘴配有高壓點(diǎn)火變壓器和點(diǎn)火電極（電極壽命大于2年）實(shí)現自動(dòng)點(diǎn)火，配有火焰監測器和檢測電極（電極壽命大于2年）來(lái)監測氣體燃燒時(shí)產(chǎn)生的離子電流，從而監控燒嘴的燃燒狀態(tài)，當燒嘴因故障熄滅時(shí)能自動(dòng)切斷燃氣氣管路的緊急切斷電磁閥并報警，以免發(fā)生事故。離子電流檢測火焰的方法具有可靠性高、故障率低、壽命長(cháng)的優(yōu)點(diǎn)。

2.4.2燃氣管路

   在燃氣總管的爐前入口處裝有手動(dòng)總閥、電磁總閥、壓力表、壓力變送器。電磁總閥與空氣、燃氣管路有互鎖保護，當出現故障或異常時(shí)迅速切斷電磁總閥防止發(fā)生事故。

   壓力變送器將檢測的燃氣壓力信號傳送給顯示儀表，并通過(guò)通訊接口傳送給上位機顯示和記錄。當燃氣壓力過(guò)低或過(guò)高時(shí)報警并切斷燃氣總閥。

天然氣經(jīng)由各支管路送至每個(gè)燒嘴前，在每個(gè)燒嘴前的各支管路上設有手動(dòng)閥、空燃比調閥和電磁閥。比調閥的作用是根據助燃空氣的流量自動(dòng)調節天然氣流量，使燒嘴在合適空燃比狀態(tài)下燃燒。電磁閥可切斷天然氣起安全保護作用。

2.4.3助燃空氣管路

燒嘴燃燒所需的助燃空氣由一臺高壓離心風(fēng)機供給，管道上裝有空氣壓力變送器，用于檢測助燃空氣壓力，壓力變送器將檢測的壓力信號傳送給顯示儀表，并通過(guò)通訊接口傳送給上位機顯示和記錄。當空氣壓力不足時(shí)報警，并切斷燃氣總閥。

在助燃風(fēng)機上裝有變頻器用于調節進(jìn)風(fēng)量，與壓力變送器、壓力調節儀表構成閉環(huán)自動(dòng)控制系統，自動(dòng)調節助燃空氣壓力，防止風(fēng)機喘振。風(fēng)機運行噪聲小于80分貝（檢測距離1米）。

空氣經(jīng)過(guò)預熱后經(jīng)由各支管路送至每個(gè)燒嘴前，在每個(gè)燒嘴的支管路上裝有雙位電動(dòng)熱風(fēng)碟閥，它是根據溫控系統儀表的指令，通過(guò)脈沖執行器來(lái)動(dòng)作的。

2.5排煙系統

煙道設有自控耐高溫煙閥，與爐壓變送器及壓力調節儀表構成閉環(huán)控制系統，對爐膛壓力進(jìn)行自動(dòng)控制，可隨供熱負荷的變化，自動(dòng)調節煙閥開(kāi)度，始終使爐壓控制在微正壓，即保證了爐內熱氣流的充分利用，又保證了爐外冷空氣不會(huì )被吸入爐內，從而達到節約能源和均勻爐溫的效果。煙氣通過(guò)排煙管道排出廠(chǎng)房之外。爐體上設有二支大口徑上排式鋼質(zhì)煙囪，高度約12m（用戶(hù)自備），如周?chē)邢嘟叨鹊慕ㄖ?，煙囪應高于此建筑?m，煙囪下部?jì)纫r有100mm 厚硅酸鋁耐火纖維，外表做防銹防腐處理，以降低環(huán)境溫度，煙囪頂部設有防雨帽。排煙口采用轉角式纖維模塊加以固定，確保轉角處纖維不會(huì )脫落，且耐煙氣沖刷。

排煙系統由爐壓自控系統和余熱回收系統組成。

爐壓自控系統：煙囪中段設高溫電動(dòng)調節蝶閥。其執行機構下置于換熱器處，減少高溫輻射。此煙閥與爐內取壓裝置、壓力變送器、三菱PLC調節器和手操器組成爐壓自控系統，可自動(dòng)控制爐內壓力，使爐壓控制在最佳值，既要保證爐內熱氣流充分利用，又要保證爐外冷空氣不會(huì )大量吸入，達到節約能源及均勻爐溫的效果。排煙口設置煙塵監測孔和監測臺。爐膛壓力的pv/sv值、手操器的開(kāi)度/操作、電動(dòng)調節蝶閥的閥門(mén)輸入信號和反饋信號均通過(guò)三菱PLC調節器處理后通訊到上位機，可在上位機上直接自動(dòng)/人工調節煙閥開(kāi)度，并自動(dòng)顯示閥位反饋。

余熱回收系統：煙囪的下部設有空氣預熱器，通過(guò)煙氣與空氣的熱交換，提高助燃空氣溫度，可回收一部分熱量，節約燃料約5%。冷空氣自上而下，與高溫煙氣熱交換后，分兩路輸送至爐體兩側的8臺燃燒器內，預熱器內膽由多棱片焊接而成，材料采用鍋爐鋼板。預熱空氣溫度自動(dòng)可測量并在上位機上顯示，超溫時(shí)報警，并自動(dòng)開(kāi)啟摻冷閥。同時(shí)在上位機也可以人工開(kāi)啟摻冷閥，確保預熱器使用安全。摻冷采用連續調節的摻冷控制方式，要保證在摻冷時(shí)風(fēng)壓不會(huì )波動(dòng)，從而使燃燒的空燃比不會(huì )出現擾動(dòng)而影響燃燒。 

2.6控制系統

熱處理爐控制系統由溫度控制系統、燃燒控制系統、壓力控制系統、動(dòng)力控制系統、故障檢測報警系統、冷卻程序控制系統等組成。

自控系統采用基于三菱公司PLC的計算機集散式控制系統和專(zhuān)用名優(yōu)控制器和閥件。

上位工業(yè)PC機主要起集中監控與管理作用，采用臺灣研華公司的工業(yè)PC機（IPC610-PIV型，P4 2.4G/內存2G/硬盤(pán)160G、通訊板、刻錄光驅、音響系統、UPS電源及接口、羅技鼠標和鍵盤(pán)），速度快、抗干擾性強，可靠性高，對惡劣環(huán)境適應性強的特點(diǎn)。組態(tài)軟件作為上位監控組態(tài)軟件,可以實(shí)現動(dòng)態(tài)顯示系統流程圖、進(jìn)行工藝曲線(xiàn)的設定，動(dòng)態(tài)圖模擬顯示設備的運行狀態(tài)、模擬跟蹤顯示爐內各區溫度曲線(xiàn)，顯示和報警提示，實(shí)時(shí)記錄和打印各區溫度、各種壓力參數、報警及各種故障情況并進(jìn)行存檔，可以記錄多年的歷史數據。

下位機（前沿機）為智能數顯溫控儀、智能數顯壓力控制儀、三菱系列PLC分別對溫度、壓力和機構動(dòng)作進(jìn)行控制。各下位系統的儀表均選用高可靠性的智能儀表和三菱系列PLC。下位PLC的控制算法組態(tài)是用基于三菱的可編程邏輯控制器組態(tài)和編程軟件包在獨立的PC機上離線(xiàn)組態(tài)完成的，然后作為一個(gè)完整的文件用計算機的串行口下載到控制器中，實(shí)現溫度控制、壓力控制檢測及故障檢測報警等功能。既使計算機中央系統出現故障，下位機可照樣完成各種控制功能，不會(huì )導致系統癱瘓，同時(shí)微機系統采用開(kāi)放式結構，可與工廠(chǎng)微機管理系統聯(lián)網(wǎng)。

該系統承擔臺車(chē)式熱處理爐各區溫度控制及燒嘴燃燒控制；各檢測點(diǎn)的溫度記錄；爐壓、助燃空氣壓力、預熱空氣溫度的控制及顯示記錄，燃氣壓力、密封機構壓力的顯示記錄；各傳動(dòng)機構機械動(dòng)作的控制及聯(lián)鎖、互鎖；各溫度、壓力超限和機構動(dòng)作故障的報警；工況記錄和報表管理。該系統除可用計算機集中控制外，還可用智能儀表進(jìn)行程序自動(dòng)控制，為防止自動(dòng)系統出現故障還可采用手動(dòng)控制

系統軟件由以下功能組成：

（1）監視功能

動(dòng)態(tài)顯示工況圖、工藝流程圖；動(dòng)態(tài)顯示工藝曲線(xiàn)圖；儀表參數顯示；故障報警顯示；實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢；操作提示。

（2）控制功能

在線(xiàn)改變開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，啟動(dòng)/終止工藝運行，點(diǎn)火/?；鸩僮鞯?；在線(xiàn)設定工藝曲線(xiàn)，進(jìn)行給定值、輸出值、超限值、PID參數的調整；根據系統要求對回路進(jìn)行某些特殊控制，如相關(guān)動(dòng)態(tài)、模糊控制等。

（3）管理功能

實(shí)時(shí)報表顯示和打??；歷史趨勢報表顯示和打??；數據統計、保存和對歷史數據和記錄的查詢(xún)；定期或隨機打印數據、報表、曲線(xiàn)、圖形等。

系統軟件有以畫(huà)面組成：

溫度控制表格；溫度壓力參數表格；系統工況圖；工藝曲線(xiàn)輸入；溫度實(shí)時(shí)曲線(xiàn)；系統硬件構成圖；ＰＩＤ參數設置表格；溫度歷史曲線(xiàn)；軟件操作說(shuō)明書(shū)；ＥＸＣＥＬ歷史報表（歷史事件記錄，包括設備運行歷史記錄；工藝設定歷史記錄及故障歷史記錄等）。

2.6.1溫度控制系統

溫控系統包括爐溫控制、預熱空氣溫度控制和爐體溫度控制，爐體兩側配備多只控溫熱電偶，它和集散控制系統、高速自控燒嘴形成控制死循環(huán)，自動(dòng)控制爐內各區的溫度，并保持全爐膛內溫度均勻一致。

溫控系統可實(shí)現“微機”、“儀表”、“手控”三級控制方式，同時(shí)將輸入、輸出、報警等集中處理，確保生產(chǎn)安全可靠、連續進(jìn)行。爐膛溫度在GZD-DCS集散控制系統的操作站上完成，歷史曲線(xiàn)的記錄和顯示可任意配置。

爐膛溫度控制儀表采用智能儀表（英華達）；預熱空氣溫度、爐體溫度控制儀表采用帶有通訊功能的西安新敏溫控儀和溫度巡檢儀。

2.6.2燃燒控制系統

每區的控溫熱電偶采集到的該區的溫度信號與設定值進(jìn)行比較，經(jīng)控溫儀表的PID運算后輸出脈沖信號到燃燒控制系統的PLC，給各燒嘴控制器及閥門(mén)電動(dòng)執行機構發(fā)出指令，控制各燒嘴的供熱負荷，使爐內各區按工藝曲線(xiàn)進(jìn)行升溫、保溫和降溫。在降溫過(guò)程中，燃燒控制系統自動(dòng)熄滅燒嘴火焰，關(guān)閉燃氣電磁閥切斷燃氣供應，同時(shí)控制助燃空氣電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)啟通過(guò)燒嘴向爐內吹冷風(fēng)對工件進(jìn)行冷卻，其冷卻速度根據輸入到控溫儀表的工藝曲線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)控制。

每個(gè)燒嘴都由一個(gè)燒嘴控制器來(lái)控制，可以控制燒嘴的點(diǎn)火、進(jìn)行火焰監測和安全保護,熄火時(shí)報警并切斷燃氣。

2.6.3壓力控制系統

(1)燃氣壓力監控系統

燃氣壓力和流量均可自動(dòng)檢測，并在上位機上顯示。同時(shí)可接受上位機的指令，當燃氣壓力不足或過(guò)高時(shí)報警并關(guān)閉燃氣管路總閥，切斷燃氣供應。

(2)助燃空氣壓力控制系統

由壓力變送器和風(fēng)機變頻器、壓力調節器和手操器等組成，可自動(dòng)設定和調節風(fēng)壓、欠壓報警、壓力顯示。與上位計算機相連，接受上位機的指令，向上位機傳送數據。當助燃空氣壓力不足時(shí)報警并關(guān)閉燃氣管路總閥，切斷燃氣供應。

(3)爐膛壓力控制系統

由爐內取壓管、壓力變送器、高溫電動(dòng)調節煙閥、PLC壓力調節器和手操器等組成?？勺詣?dòng)設定和調節爐內壓力、超壓報警、壓力顯示。由于爐膛壓力受大小火脈動(dòng)沖擊瞬間變化較大，取壓口加裝一套圓筒體緩沖器，以保證爐壓的平穩變化。通過(guò)通訊接口與上位計算機相連，接受上位機的指令，向上位機傳送數據。

(4)氣缸推力監測系統

由氣缸壓力變送器和壓力顯示儀表組成，壓力顯示儀表通過(guò)通訊接口與上位計算機相連，接受上位機的指令，向上位機傳送數據。當氣缸推力不足時(shí)報警并關(guān)閉燃氣管路總閥，切斷燃氣供應，防止密封機構松開(kāi)時(shí)爐內火焰溢出燒壞設備。

(5) 壓縮空氣系統

壓縮空氣系統主要提供爐車(chē)與爐體兩側密封機構動(dòng)力，包括空氣壓縮機型號、氣缸、電磁換向閥、氣源處理三聯(lián)件及壓縮空氣管路等。

    在壓縮空氣管路上裝有壓力變送器用于檢測壓縮空氣壓力，壓力變送器將檢測的壓縮空氣壓力信號傳送給顯示儀表，并通過(guò)通訊接口傳送給上位機顯示和記錄。當壓力過(guò)低時(shí)報警并切斷燃氣總閥，防止密封機構松開(kāi)時(shí)爐內火焰溢出燒壞設備。

   壓縮空氣系統壓力為0.3～0.5MPa。

2.6.4動(dòng)力控制系統

    由風(fēng)機起動(dòng)裝置、爐門(mén)上下控制、爐車(chē)進(jìn)出動(dòng)力控制、噴射冷卻閥控制，爐體側密封開(kāi)/合控制以及電線(xiàn)、電纜、現場(chǎng)電器安裝等組成。限位開(kāi)關(guān)均采用名優(yōu)元器件，并在爐內進(jìn)出、爐門(mén)升降設有雙保險。采用三菱系列的可編程邏輯控制器PLC，對各機構動(dòng)作進(jìn)行控制，且具有自鎖、互鎖、安全保護及信號報警功能?？删幊踢壿嬁刂破鱾溆袛底滞ㄓ嵔涌?，可接受上級工業(yè)PC機的指令，也可向上級PC機報告當前爐機狀態(tài)和報警內容。

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