热风炉技术方案.doc

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1、上海宝田新型建材有限公司热风炉技术方案技术方案江苏恒丰冶金电炉有限公司2009年6月目 录第一部分：企业简介-2第二部分：热风发生炉技术方案-314第三部分：热风炉设计参数计算基础-1517企 业 简 介江苏恒丰冶金电炉有限公司座落在美丽的太湖湖畔，著名的陶都之乡-江苏省宜兴中国环保科技工业园，注册资金1000万元，厂区面积56000m2,厂房面积18000 m2，员工100余人，其中工程技术人员占30%，技术力量雄厚。公司主要产品有：热风炉系统、水冷氧枪系统、水冷碳氧枪系统、多功能炉壁枪、氩氧精炼炉、LF精炼炉、电弧炉、水冷电缆、钢包、钢包烘烤装置、废钢料罐等，产品远销东南亚地区。公司坚持以

2、“德、诚信和优廉”为经营理念，秉承“厚德载物、以德取信”。让企业集约化、产品多元化、管理规范化发展，形成集科研、设计、安装于一体的专业化方向发展。上海宝田热风发生炉技术方案1、功能简介该热风气发生炉以低热值的COREX煤气为主燃料，并同时能转换LDG转炉煤气进行燃烧，并附以液化气（或同种煤气）点火稳火。燃烧产物与二次风充分混合后，形成350400C的热风。经管路输送至制粉干燥系统，供矿渣尾粉干燥用。2、结构叙述 本装置具有结构紧凑，占地面积小，便于控制，节约能源等特点。为了更好地组织气流，炉体采用圆筒形双层结构，为了保证炉壳具有足够的强度，炉壳采用锅炉钢板制造。外层环缝内为二次空气，二次空气分

3、三部分进入燃烧室及混合室与燃料燃烧形成的高温烟气进行充分混合，从而保证在有限的炉体空间内将高温烟气降至350400C的干燥气体。由于大部分二次空气（约占总风量的60%）是通过环缝进入混合室，强烈地旋过环缝对内筒（燃烧室外壁）起到冷却作用。内筒为衬有耐火材料的燃烧室，其合理的炉形结构能在有限的空间内，采用大的容积热强度，并保证全部煤气能够完全燃烧，火焰长度不至延伸到混合室内。内筒根部与端部设有一定数量的进风孔用于部分二次风在根部及端部与高温烟气进行预先混合，从而使烟气温度下降以便保护燃烧室内壁，起到延长内壁寿命的作用。本套装置的核心部分COREX煤气烧嘴,是一种大能量煤气燃烧装置。最大流量可达8

4、000Nm3/h。采用多种混合和点火方式，解决了流量大时点火不易、脱火及火焰太长的问题。其特点为：煤气出口为叶片旋流的外混结构，用同种煤气（或液化气）作点火及稳火火源，为此COREX煤气烧嘴中心设计一同种煤气（或液化气）点火烧嘴。点火烧嘴的另一用途可做为烘炉烧嘴使用。烧嘴上设紫外火焰监测系统进行监测，因此本烧嘴也可称之为组合式烧嘴。这种烧嘴结构紧凑，调节范围大，并基本上消除了脱火或回火的可能，主要应用于要求单台烧嘴煤气流量大，并且要求火焰长度不太长的场合。烧嘴砖采用耐火浇注料整体成型，在保证其耐火度的前提下，又有很好的高温性能，便于运输安装。3、热风炉燃烧器前设计技术参数3.1COREX煤气

5、低位热值：1900Kcal/Nm3； 嘴前压力要求：60007000Pa； 额定煤气流量：3680Nm3/h； 最大煤气流量：7360Nm3/h。3.2LDG转炉煤气 低位热值：1940 Kcal/Nm3； 嘴前压力要求：50006000Pa； 额度煤气流量：3600 Nm3/h， 最大煤气流量：7200 Nm3/h3.3点火煤气 热值与所用主煤气热值相同 压力与所用主煤气热值相同 设计煤气流量：400 Nm3/h3.4点火液化气 热值：21000大卡/标方 压力要求：6000帕3.5一次助燃空气 长明灯燃烧空气量：700 Nm3/h； 主煤气燃烧空气量：8800 Nm3/h； 总量要求：95

6、0015000 Nm3/h； 嘴前压力：30005000Pa。3.6循环冷空气 流量：3570055000 Nm3/h； 嘴前压力：20003000Pa。3.7炉体参数 炉长：L=6880mm 炉体直径：=2850mm。3.8热气体 流量：47000 60000Nm3/h； 温度：350400C3.9吹扫氮气 压力要求：25公斤/平方厘米 流量：燃气所有管路体积的510倍4、设备组成：4.1.煤气组合烧嘴4.2.热风炉炉体（耐火浇注料整体成形）4.3.助燃风机及管路4.4.二次风机及管路4.5.煤气管路及阀门系统4.6.控制系统及检测测量系统根据初步设计单台设备占地面积为150200平方米。5

7、、采用标准设计、制造标准JB/T5000.3-92通用技术要求YB/TO.36.17-92机械加工件标准YB/TO.36.11-92机械加工件标准GBJ17-88钢结构设计规范验收标准 检验按YB/TO.36.1-1992“冶金设备制造通用技术要求检验”规定执行。装配按YB/TO.36.18-1992“冶金设备制造通用技术要求装配”规定执行。防腐与涂漆设备除锈后，涂两遍底漆、三遍面漆，执行钢结构、非标设备、管道涂装工程技术规范 6、工艺及控制要求：.6.l煤气主烧嘴（见附图一）点火可靠，消除脱火或回火的可能，烧嘴结构紧凑，调节范围大，煤气燃烧器设计可以燃烧COREX煤气，转换转炉煤气后也同时能

8、使用，考虑到节约投资，二种煤气共用一组检测仪表。6.2燃烧室（见附图二）保温设计合理使用周期长维护方便，炉体采用圆筒形双层结构，合理选择容积负荷，火焰不至于延伸到混合室内。热风炉头设置火焰观察孔，用于观察组合式煤气燃烧器火焰，观察孔采用密封式结构，观察孔装设石英玻璃片，可以防止火焰、煤气外溢，保护操作人员人身安全。6.3管路系统（见附图三）管路系统可分煤气管路、助燃风管路和二次风管路，煤气管路和助燃风管路与烧嘴连接，二次风与炉体连接。所有管路均设有电动调节装置，可根据现场的实际情况调节热风的流量和温度，煤气管路和助燃空气管路及二次风管路上还设有孔板流量计，通过差压变送器二次信号与流量调节阀配合

9、，实现空煤气的比例调节。空、煤气管道流量压力接点，通过压力变送器实现压力检测。6.4混合室结构合理，混合效果好，使用周期长，运行稳定。见附图二6.5 电气自动化控制系统6.5.1电气控制根据工艺要求和现场实际情况，系统从整体上分为机旁操作和计算机联锁运行。机旁操作是指操作人员在现场操作箱上进行设备的启动、停止等手动操作，主要在设备调试、烘炉、检修期间的操作，一旦生产线运行正常，将现场操作箱就地/远程按钮打到远程操作，接受来自于中控室计算机指令控制。现场操作箱严格按照煤气区域防爆等级进行设计，所选设备元件为国内外知名品牌，如上海二工、西门子、施耐德等品牌产品。6.5.2自动控制系统本套热风炉自动

10、化控制系统采用德国西门子S7-300系列PLC，实现对整个热风炉设备的安全联锁控制，实时数据的采集与分析，过程与设备状态的监控与报警，过程趋势数据的采集与处理，报表打印，画面显示。完成了生产设备的基础自动化及过程计算机控制，并使用先进的西门子Profibus总线网络技术，实现热风炉PLC与计算机系统间数据传输，构成热风炉生产线综合监控网络。本次新建热风炉控制系统同样可与原有系统对接，实现远程操作。6.5.3检测点6.5.3.1温度炉膛温度，1点，01250；热风温度，1点，0550。6.5.3.2压力煤气压力，1点，020000Pa；助燃风压力，1点，03000Pa；二次风压力，1点，0200

11、0Pa；6.5.3.3流量煤气流量，1点，08000Nm3/h；助燃风流量，1点，015000Nm3/h。6.5.4主要控制功能6.5.4.1空气和煤气的比例自动调节空气管路和煤气管路上分别设有电动调节阀和流量孔板，通过PID调节的方式对空燃比进行控制，并且空燃比根据煤气种类的变化重新设定。6.5.4.2炉堂温度和热风温度检测在热风炉炉膛和热风出口管路上各设有一支热电偶，实现对炉膛温度和热风温度检测。另外，根据用户要求还可以实现对热风温度自动整定，其原理就是将热风信号反馈给PLC，PLC再根据这个信号和炉膛温度对空气、煤气流量进行调节控制。二次风管路上设有电动百叶调节阀，它可以根据实现设定的程

12、序对二次风流量（根据阀门开度）进行控制调整。设定控制程序原理，当热风管道检测温度低于工艺要求温度，PLC将发出信号增大煤气流量和助燃空气量，同时通过二次风管道电动调节阀减少二次风流量，当热风管炉出口检测温度高于工艺要求温度时，PLC将发出信号，减少煤气流量和助燃空气量，同时通过电动调节阀增大二次风流量。6.5.4.3点火方式本烧嘴设有常明火和火焰监测器，可实现火焰监测的自动控制。当煤气燃烧器熄火时，系统可自动启动相应的应急处理机制，煤气阀门自动进行关闭，同时可按设定时间对炉膛自动进行吹扫。常明火通过煤气管道接一路DN80（或液化气DN40）的管道作为常明火气源。6.5.2.4设备性能要求由于公

13、司生产的特点：工作效率很高，将不配专门在岗的燃烧器操作工，只有巡检人员；工作环境中有粉尘；一旦连续生产需要连续工作时间达200-300小时，因此要求对燃烧器性能可靠，做到低故障且维护周期长。6.5.4.5安全保护功能本系统还具有低压保护功能，当煤气、助燃风压力低于设定值时，进行报警；当压力继续下降至更低的设定值时，系统将自动关闭。同时还具有炉膛温度过高、热风温度过低的报警功能。本系统设置煤气报警仪，用于热风炉周边煤气泄漏检测，确保生产运行操作人员人身安全。7、技术服务和双方接口: 7.1供方为需方设计制造热风炉炉体和本套设备的管路。所有法兰接口带配对法兰及连接件。自成一体的系统设备。 7.2

14、技术服务及资料移交，供方向需方提供设备外形尺寸及安装图和基础平面图，各一式两份。提供煤气、空气接口尺寸、热气出炉的接口尺寸及火焰监测器接线原理图和控制系统图，各一式两份。提供使用说明书三份。其它一切附属设备由需方负责。7.3、 供方负责制定烘炉操作方案，指导安装、调试烘炉。7.4、 质量保证：炉体寿命5年以上，耐火材料寿命4年以上，燃烧器寿命3年以上，易损件半年。8、单台热风炉设备供货范围：注：本表及报价表均按成套设备全部供应，如果部分设备厂方已备或厂方不要求提供，可相应去掉该项及价格序号名 称规格型号数量设备生产厂家1燃烧器STAR-38001台本公司2热风炉本体(含烧嘴砖及耐火砌筑料)26

15、00X80001台本公司3小火煤气空气碟阀D341W-1C DN1251个手动4小火煤气调节碟阀TD341W-6C DN801个手动5小火煤气截止阀J41H-10C DN801个手动6放散阀Q41F-16C DN402个手动7氮气吹扫管路阀Q41F-16C DN602个8主煤气电动盲板阀SDYJFqz43X DN4001个9主煤气电动调节阀D9z43W-6C DN4001个10助燃风机9-26 8DY180M-418.5KW1台11调温风机4-72 10C Y225S-437KW1台12电动百叶调节阀1台配调温风机13孔板流量计32951只14孔板流量计52951只15孔板流量计DN9001只

16、 16压力变送器EJA110A-DLS4A-22DC2只17压力变送器EJA110A-DLS4A-22DC/NF11只18压力变送器EJA110A-DLS4A-92NA2只19压力变送器EJA110A-DLS4A-92NA/NF11只20煤气电动调节蝶阀D9Z43P-6C DN4001台防爆21煤气气动安全切断阀KMD641XP16C DN4001台22助燃风电动调节阀D9Z43P-1P DN5001台23助燃风电动放散阀D943P-1C DN2501台24二次风电动放散阀D943P-1C DN2501台25流量积算仪WP-LC801-00-A-NN4只26热电偶(S)WRP-1302只27智

17、能数显表DH21GT16P带手操器8只28报警器3只29自动点火器BHB-2501只30高低压力开关2只31火焰监测器紫外检测1只32PLC程控柜西门子S7-3001套33控制柜1套本公司34机旁操作箱防爆型4套35煤气管路1套本公司36冷风管路2套本公司37热风管道1套本公司9、交货日期:交货日期：合同生效后60日内10、热风炉业绩：徐州化工厂 热功率 60万大卡/小时 燃料：混合煤气山西太行 热功率 300万大卡/小时 燃料：重油淮钢集团 热功率 600万大卡/小时 燃料：高炉、焦炉煤气淮龙新型建材一期 热功率 1300万卡/小时 燃料：高炉煤气淮龙新型建材二期 热功率 1300万卡/小时

18、 燃料：高炉煤气河北天人集团 热功率 500万大卡/小时 燃料：天然气天津银泽集团 热功率 100万卡/小时 燃料：发生炉煤气11、设备报价：按第一方案（两台卧式，一台立式）11.1.1、两台卧式热风炉设备及管路基本相同.11.1.2、1号、3号热风炉单台卧式设备:序号名 称规格型号数量单 价合 计1燃烧器STAR-38001台2热风炉本体2850X68801个3小火煤气空气碟阀D341W-1C DN1251个4小火煤气调节碟阀TD341W-6C DN801个5小火煤气截止阀J41H-16C DN801个6煤气放散阀Q41F-16C DN402个7氮气吹扫管路阀Q41F-16C DN602个8

19、主煤气电动盲板阀SDYJFqz43X DN4001个9主煤气电动调节阀D9z43W-6C DN4001个10助燃风机9-26 8DY180M-418.5KW1台11调温风机4-72 10C Y225S-437KW1台12电动百叶调节阀1只13孔板流量计DN4001只14孔板流量计DN5001只15孔板流量计DN9001只16压力变送器EJA110A-DLS4A-22DC2只17压力变送器EJA110A-DLS4A-22DC/NF11只18压力变送器EJA110A-DLS4A-92NA2只19压力变送器EJA110A-DLS4A-92NA/NF11只20煤气电动调节蝶阀D9Z43P-6C DN4

20、001台21煤气安全切断阀KMD641XP16C DN4001台22一次风电动调节阀D9Z43P-1P DN5001台23一次风电动放散阀D943P-1C DN2501台24二次风电动放散阀D943P-1C DN2501台25二次风机电动执行机构SHJ-41001套26流量积算仪WP-LC801-00-A-NN4只27热电偶(S)WRP430(K)WRN-430各1只28智能数显表DH21GT16P带手操器8只29报警器3只30自动点火器BHB-2501只31高低压开关2只32火焰监测器HJQ-11只33PLC程控柜西门子S7-3001套34控制柜1套35机旁操作箱防爆型6套36煤气管路1套3

21、7冷风管路2套38热风管道211.1.3、2号立式热风炉设备提供同1号、3号炉，只在热风管道架设上增加了35米.按第一方案1号、3号炉设备报价为167万元/台，2号炉设备报价为187万元/台 三台炉合计：521万元（含税费、运输费用及调试费用）按第二方案（两台卧式，一台油气混烧）和方案一的主要区别在于2号线的热风炉为原有燃油热风炉的改造，改造后煤气烧嘴和油烧嘴共用一个炉膛，共用一台鼓风机，烧嘴之间可手动切换。以上理解为：1号炉及3号炉仍按方案一报价，2号炉原有热风炉热风管路冷风管路及设备均不做变更，只变更炉体、燃烧器及增加煤气管线。11.2、第二方案2号炉供货范围及报价如下：序号名 称规格型号

22、数量单价合计1油气混烧组合燃烧器STAR-3800AC1台2热风炉本体2850X68801个3小火煤气空气碟阀D341W-1C DN1251个4小火煤气调节碟阀TD341W-6C DN801个5小火煤气截止阀J41H-16C DN801个6煤气放散阀Q41F-16C DN402个7氮气吹扫管路阀Q41F-16C DN601个8主煤气电动盲板阀SDYJFqz43X DN4001个9主煤气电动调节阀D9z43W-6C DN4001个10助燃风机利旧11调温风机利旧12电动百叶调节阀利旧13孔板流量计利旧14孔板流量计DN4001只15孔板流量计利旧16压力变送器EJA110A-DLS4A-22DC

23、2只17压力变送器EJA110A-DLS4A-22DC/NF11只18压力变送器EJA110A-DLS4A-92NA2只19压力变送器EJA110A-DLS4A-92NA/NF11只20煤气电动调节蝶阀D9Z43P-6C DN4001台21煤气安全切断阀KMD641XP16C DN4001台22助燃风电动调节阀利旧23助燃风电动放散阀利旧24二次风电动放散阀利旧25二次风机电动执行机构利旧26烟气电动密封调节放散蝶阀利旧27烟气管路电动密封调节蝶阀利旧28烟气膨胀节利旧29流量积算仪WP-LC801-00-A-NN4只30热电偶(S)WRP430(K)WRN-430各1只31智能数显表DH21

24、GT16P带手操器8只32报警器3只33自动点火器BHB-2501只34高低压开关2只35火焰监测器HJQ-11只36PLC程控柜西门子S7-3001套37控制柜1套38机旁操作箱防爆型6套39煤气管路1套40冷热风管路利旧按二号方案 1、3号炉设备报价为167万元/台2号炉设备报价为197万元/台三台炉合计：531万元（含税、含运费及调试费用）热风炉设计参数计算基础根据热平衡计算公式Q调+Q助+Q燃料+Q化=Q烟+ Q热风其中：Q调加入调温风带入的显热Q助加入助燃风带入的显热Q燃料燃料带入的显热Q化燃料燃烧的化学热Q烟最终烟气排放的热Q热风加入调温风吸收的热即有：C1q1t1+C2q2t2+

25、C3q3t3+q3Qd= C4q4t3+C5q1t5式中：C1、C2空气在常温时的比热，查表得0.311千卡/BM3C。q1调温风的补入量，BM3q2助燃风量，BM3，t1、t2、t3各种物理量进入时的温度，这里均为常温。 取值20CC3燃料的比热；经计算COREX的比热为0.3228千卡/m3C，转炉煤气（LDG）的比热为0.2837千卡/m3C，计算时已COREX的比热为准。q3燃料的流量，根据给定参数额定流量为3680m3/hQd燃料的低发热值，COREX的热值为1900千卡/标方，即7940Kj/Nm3；转炉煤气（LDG）的热值为1950千卡/标方，即8150 Kj/Nm3，计算时以C

26、OREX的热值为准。q4燃料完全燃烧生成的烟气量，BM3 单位燃料完全燃烧生成烟气量公式为：C4烟气在400C时的比热,查表为0.349千卡/标米CC5二次风在400C时的比热,查表为0.318千卡/标米Ct4、t5最终物理量的温度，这里均为400C。其中：有煤气理论空气量及燃烧生成气量经验计算公式1、 理论空气量L0=0.26Qd1000=2.064 Nm3/ Nm3,取空气过剩系数为：a=1.15则实际空气耗量为：2.374 Nm3/ Nm32、 燃烧生成气量Q0=a L0+0.68-0.1(0.238 Qd1000-4)=3.264 Nm3/ Nm3有以上可得：1、q2=2.374q3=

27、8736标方/小时 2、q4=3.262 q3=12000标方/小时带入公式得：0.311q120+0.311873620+0.3228368020+ 36801900=0.34912000400+0.318 q1400计算得：补入的调温风量q1=44500 Nm3/h总热风流量为：12000+44500=56500 Nm3/h如果按最大燃气量计算热风量，则最大热风流量为：1、q2=2.374q3=2.374X7360=17470标方/小时 2、q4=3.262 q3=3.262 X7360=24000标方/小时带入公式得：0.311q120+0.3111747020+0.3228736020

28、+ 73601900=0.34924000400+0.318 q1400计算得：补入的调温风量q1=90000 Nm3/h总热风流量为：24000+90000=114000 Nm3/h以上计算流量较大，实际生产中需现场核实，再另行设计管路。结论：一、热气发生炉所需要的额定煤气流量为：3680 Nm3/h其燃料完全燃烧所需要的助燃空气量为：8736Nm3/h其燃料完全燃烧产生的烟气量为12000Nm3/h补入的二次风量为：44500 Nm3/h产生的400度的热风总流量为：56500 Nm3/h二、点火如果采用与主火焰相同的煤气，则每台炉所需煤气流量： 400立方/小时；如果采用单独的液化气作为

29、点火长明枪，则每台炉需液化气量为50公斤/小时，也可在点火成功后关掉液化气枪。点火长明灯所需的助燃风有助燃风机引管，助燃风流量为：700立方/小时由于两种煤气共用一个管道，因此燃烧器上只设一个煤气进口，两种煤气的转换需在两种煤气进入一根管道之前加设气动快切阀进行转换。三、燃烧器及热风炉管路设计如下：1、热风炉二次风进口通径：DN9002、热风炉热风出口通径：DN1500，热风输出管道应视远近采用内部保温形式制作，内保温后其外管径应为DN17003、热风炉燃烧器上的一次风进口通径：DN5004、热风炉燃烧器上的煤气进口通径：DN300，各自煤气管及合并管应采用DN400管径。5、如果采用同种煤气作为点火火源，则点火煤气进口通径：DN806、如果采用液化气作为点火火源，则液化气进口通径：DN407、点火长明灯的助燃风进口通径：DN125四、热风炉炉体设计尺寸如下：1、热风炉长度：2、热风炉最大外直径：见初步设计图纸以上计算依据为：机械工业出版社第2版工业炉设计手册江苏恒丰冶金电炉有限公司法人代表:沈 毅 手机：15806152873联 系 人:丁卫峰 手机：13771331977 电 话：0510-87076678传 真: 0510-87065331